Environmental data management and decision support for river basins
Authors: Μπεκρή Ελένη 
Published: February 2022

Η αναγκαιότητα για την ανάπτυξη και την εφαρµογή σχεδίων διαχείρισης υδρολογικών λεκανών έχει εισαχθεί στην Ευρώπη µε την Κοινοτική Οδηγία για το Νερό 2000/60/EC (WFD, 2000). Ένα από τα θεµελιώδη στάδια αυτών των σχεδίων είναι τα προγράµµατα παρακολούθησης της ποσότητας και της ποιότητας των υδατικών πόρων τους. Αυτά τα προγράµµατα είναι απαραίτητα µεταξύ άλλων για τον καθορισµό µιας συνολικής εικόνας της κατάστασης των υδάτων και για τον προσδιορισµό όχι µόνο του επιπέδου καθορισµένων ρύπων αλλά και του ρυπαντικού τους φορτίου. Για µία καθολική και πλήρης εικόνα της κατάσταση των υδάτων, ποιοτικές και ποσοτικές µετρήσεις πρέπει να πραγµατοποιηθούν σχεδόν ταυτόχρονα σε κατάλληλα επιλεγµένες διατοµές καλύπτοντας όλο το εξεταζόµενο ποτάµι και τους παραποτάµους του. Ωστόσο, τροχοπέδη αποτελεί η απουσία τέτοιων οργανωµένων και συστηµατικών µόνιµων σταθµών µετρήσεων υδατικών χαρακτηριστικών από πολλά ποτάµια ανά τον κόσµο. Σε αυτήν την περίπτωση κινητά όργανα µέτρησης (π.χ. µυλίσκοι) χρησιµοποιούνται για τον υπολογισµό της επιφανειακής ταχύτητας ροής µε ταυτόχρονη εκτίµηση της υγρής διατοµής. Παρά ταύτα, ο διαθέσιµος χρόνος για την πραγµατοποίηση αυτών των µετρήσεων σε πολλαπλές διατοµές σε όλο το εύρος ενός υδατορρεύµατος είναι σηµαντικά µικρότερος σε σχέση µε τον απαιτούµενο για τις προαναφερόµενες µεθόδους µετρήσεων πεδίου. Γι’ αυτόν τον λόγο καθώς και σε περιπτώσεις µειωµένου οικονοµικού προϋπολογισµού για προγράµµατα παρακολούθησης, αντιπροτείνεται η χρήση ταχέων µετρήσεων υδατοπαροχής χαµηλού κόστους και αξιοπιστίας, όπως αυτές του επιπλέοντος αντικειµένου, αναδυόµενων φυσαλλίδων αέρα και ανηρτηµένης σφαίρας (Yannopoulos, 1995; Yannopoulos et al., 2000; Yannopoulos, 2008). Ωστόσο, για χρήση αυτών των µετρήσεων υδατοπαροχών απαιτείται η κατάλληλη προεπεξεργασία και διόρθωσή τους. Επιπροσθέτως, η εν λόγω Κοινοτική Οδηγία έχει εισαγάγει πολλαπλές προκλήσεις και πολυπλοκότητες όσον αφορά την διαχείριση των υδατικών πόρων. Ταυτοχρόνως, οι λεκάνες απορροής έχουν δεχθεί πληθώρα περιβαλλοντικών πιέσεων µε άµεσο επακόλουθο την µείωση των ποιοτικών και ποσοτικών τους χαρακτηριστικών. Σ’ αυτό το πλαίσιο η µείωση των διαθέσιµων, κατάλληλων προς χρήση, υδατικών πόρων έχει δηµιουργήσει συνθήκες ανταγωνισµού µεταξύ των διαφόρων χρήσεων, οδηγώντας στην ανάγκη βέλτιστης διαχείρισής τους σε επίπεδο υδρολογικής λεκάνης. Σε διάφορες χώρες, µεταξύ αυτών και αρκετές Μεσογειακές, τα απαραίτητα στοιχεία και δεδοµένα για την διαχείριση των υδατικών πόρων χαρακτηρίζονται είτε περιορισµένα και ελλιπή, είτε µειωµένης αξιοπιστίας, είτε τέλος ασαφούς και ανακριβούς φύσεως. Τέτοιας φύσεως στοιχεία µπορούν να προσεγγιστούν στο στάδιο της µοντελοποίησης µε εκτιµήσεις της µορφής διαστηµάτων τιµών (intervals). ∆εδοµένων αυτών των συνθηκών έχει παραστεί η ανάγκη ανάπτυξης και εφαρµογής µεθοδολογιών βελτιστοποίησης της διαχείρισης των υδατικών πόρων υπό συνθήκες ασαφών και ανακριβών δεδοµένων. Η έρευνα της παρούσας διδακτορικής διατριβής αποτελείται από δύο µέρη, τα οποία φιλοδοξούν να συµβάλλουν µέσω µεθοδολογικών προτάσεων και πρακτικών εφαρµογών θετικά στα δύο επιστηµονικά θέµατα που αναλύθηκαν στις παραπάνω παραγράφους και αφορούν στη διαχείριση των υδατικών πόρων. Το πρώτο µέρος στοχεύει στην ανάπτυξη του θεωρητικού, µαθηµατικού και υπολογιστικού υποβάθρου µιας πρότυπης µεθοδολογίας διόρθωσης υδατοπαροχών, που έχουν µετρηθεί µε χρήση ταχέων µεθόδων, ώστε να είναι εφικτός ο υπολογισµός πιο αξιόπιστων τιµών παροχών σε σχέση µε τις αρχικές µετρήσεις, και κατ' επέκταση και πιο αξιόπιστων ρυπαντικών φορτίων (Yannopoulos, 2009; Yannopoulos and Bekri, 2010; Bekri et al., 2012). Το δεύτερο µέρος αφορά στον συνδυασµό υπαρχουσών µεθοδολογιών και λογισµικών για την δηµιουργία και την προσαρµογή ενός κατάλληλου πλαισίου λήψεως αποφάσεων για την βέλτιστη κατανοµή των υδατικών πόρων υπό ασαφείς και ανακριβείς συνθήκες. Στόχος του είναι η εφαρµογή σε πραγµατικές λεκάνες απορροής, λαµβάνοντας υπόψη πολλαπλές θέσεις εισαγωγής υδάτων (multi-tributary) και για πολλαπλές χρονικές περιόδους (multi-period). Τέλος, και τα δύο ερευνητικά µέρη βρίσκουν εφαρµογή στην υδρολογική λεκάνη του Αλφειού Ποταµού στην ∆υτική Πελοπόννησο, η οποία περιγράφεται συνοπτικά στη συνέχεια.