Ορθολογική διαχείριση του αρδευτικού νερού και κοστολόγησή του με χρήση μαθηματικού προγραμματισμού
Creators: name: Λιάπης, Αργύρης Γεωργίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2008
Subjects: Διαχείριση αρδευτικού νερού
Κοστολόγηση αρδευτικού νερού
Θετικός μαθηματικός προγραμματισμός
Απόδοση καλλιεργειών σε σχέση με τη διαθεσιμότητα νερού
Αποδοτικότητα άρδευσης
Ελλειμματική άρδευση
Irrigation water management
Economic assessment of irrigation water
Positive mathematical programming
Yield response to water
Irrigation efficiency
Deficit irrigation

description: Το νερό είναι ένας φυσικός πόρος, σε περιορισμένη διαθεσιμότητα και αυτό αποτέλεσε το λόγο για τη διερεύνηση και επιδίωξη, σε παγκόσμιο επίπεδο, της ορθολογικής διαχείρισής του. Στα πλαίσια της προσπάθειας αυτής επικράτησε η άποψη πως το νερό έχει και οικονομική αξία, οπότε θα πρέπει να αντιμετωπίζεται ως οικονομικό αγαθό και πως η τιμολόγηση του καταναλισκόμενου νερού μπορεί να αποτελέσει ένα σημαντικό εργαλείο βελτιστοποίησης της διαχείρισής του. Έτσι, σε διεθνές επίπεδο, σήμερα, αφενός εφαρμόζονται διάφορες τιμολογιακές πολιτικές και αφετέρου διεξάγεται εκτεταμένη επιστημονική έρευνα με σκοπό τον προσδιορισμό της οικονομικής αξίας του νερού.Στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, αναλύθηκε, μέσω βιβλιογραφικής ανασκόπησης, το ζήτημα της οικονομικής αξίας των υδατικών πόρων και επιπλέον παρουσιάστηκαν διεξοδικά τόσο οι εναλλακτικές μέθοδοι οικονομικής αποτίμησης του νερού, όσο και οι εφαρμοζόμενες μέθοδοι τιμολόγησης. Το γεγονός πως ο αγροτικός τομέας αποτελεί τον κύριο καταναλωτή των διαθέσιμων υδατικών πόρων, καθιστά επιτακτική τη βελτιστοποίηση της χρήσης του νερού στη γεωργία. Έναν τρόπο για την επίτευξη του στόχου αυτού αποτελεί, βέβαια, η τιμολόγησή του, η οποία προϋποθέτει, όμως, την εκτίμηση της οικονομικής αξίας του νερού άρδευσης. Από τις διαθέσιμες μεθόδους οικονομικής αποτίμησης, η μέθοδος της συνάρτησης ζήτησης του παραγωγού εμφανίζεται ως η πιο πλεονεκτική, γι’ αυτό και επιλέχτηκε, στα πλαίσια της παρούσας διατριβής, για τον προσδιορισμό της αξίας του νερού άρδευσης σε μια περιοχή του Ν. Χαλκιδικής.Η εξαγωγή της καμπύλης ζήτησης μπορεί να επιτευχθεί με τη χρήση της συνάρτησης παραγωγής, με οικονομετρικές τεχνικές ή με χρήση μαθηματικού προγραμματισμού. Στην παρούσα εργασία χρησιμοποιήθηκε ο μαθηματικός προγραμματισμός και συγκεκριμένα ο θετικός μαθηματικός προγραμματισμός που αναπτύχθηκε από τα μέσα της δεκαετίας του ’90 και μετά, με σκοπό την ανάπτυξη, ρύθμιση και επίλυση μοντέλων βελτιστοποίησης, βάσει ελάχιστων δεδομένων ενός έτους αναφοράς και χωρίς την ανάγκη χρήσης ασθενώς αιτιολογημένων περιορισμών. Η εξαγωγή της καμπύλης ζήτησης του αρδευτικού νερού, μέσω της μεθοδολογίας αυτής, επιτυγχάνεται με την επανάληψη, για διάφορα επίπεδα διαθεσιμότητας νερού, μιας διαδικασίας τριών σταδίων, στα πλαίσια των οποίων επιλύονται μοντέλα γραμμικού και τετραγωνικού προγραμματισμού.Περιοχή μελέτης αποτέλεσε μια καλλιεργούμενη έκταση, περίπου, 244.000 στρεμμάτων στους δήμους Πολυγύρου, Μουδανιών και Τρίγλιας του Ν. Χαλκιδικής για την οποία υπήρχαν διαθέσιμα δεδομένα κατανομής καλλιεργειών, τεχνικοοικονομικών στοιχείων και κλιματικών δεδομένων. Με τη χρήση των δεδομένων αυτών έγινε, η εκτίμηση των αναγκών σε νερό άρδευσης των καλλιεργειών και ο προσδιορισμός των συναρτήσεων παραγωγής και των δεικτών παραγωγικότητας χρήσης του αρδευτικού νερού. Με την εφαρμογή του θετικού μαθηματικού προγραμματισμού, έγινε η εξαγωγή της καμπύλης ζήτησης της περιοχής μελέτης, για το αρδευτικό νερό και προσδιορίστηκε η οικονομική του αξία.Επιπλέον διερευνήθηκε η επίδραση τριών παραγόντων στην οικονομική αξία του νερού: του σχεδίου παραγωγής, της αρδευτικής αποδοτικότητας και της πληρότητας άρδευσης, και επιβεβαιώθηκε η μεγάλη σημασία των τριών αυτών παραγόντων στον εξορθολογισμό της διαχείρισης των υδατικών πόρων. Από την ανάλυση προέκυψε το συμπέρασμα πως για τη βελτιστοποίηση της χρήσης των υδατικών αποθεμάτων, χωρίς κίνδυνο δυσμενών επιπτώσεων για τον αγροτικό πληθυσμό, εκτός της τιμολόγησης, απαιτούνται πρόσθετες ενέργειες με στόχο την αποφυγή της σπατάλης και τη μεγιστοποίηση της αποδοτικότητας χρήσης του νερού. Οι ενέργειες αυτές σχετίζονται με την κατάλληλη επιλογή καλλιεργειών, το σωστό υπολογισμό των υδατικών αναγκών τους και την εφαρμογή της κατάλληλης ποσότητας νερού, ανάλογα με τη διαθεσιμότητά του, με χρήση των αποδοτικότερων μεθόδων άρδευσης.
description: The limited availability of water in many parts of the world is the reason for global interest of this natural resource and trial for improving management of water resources. During this attempt, there is a dominant opinion that water has economic value as well, so should be regarded as an economic good and its pricing could be an important tool for the optimization of its management. Nowadays, several pricing policies are applied and extensive scientific research is carrying out globally in order to be found the economic value of water.The economic value of water resources, the alternative methods of economic evaluation and pricing of water are examined analyzed and presented in this research through a literature review.The fact that the basic consumer of available water resources is the irrigated agriculture necessitates the optimization of the use of water in agricultural sector.The pricing of irrigation water is of course one of the tools in order to achieve this aim but it premises the economic assessment of water. Among the relevant methods, generally applied to assess the value of irrigation water, the producer’s demand function is seen to have the more advantages, and for that reason it was chosen in this research. Specifically, this research estimated the economic value of water in a region of Chalkidiki, Greece.The demand curve could be derived by using the production function, econometric methods or mathematical programming. Specifically, the positive mathematical programming (PMP) was used in this research. The PMP has been formalized and developed in the middle of the decade of ’90 to calibrate exactly and solve constrained optimization models on the base of minimum data of a reference period (usually one year) and without using weak justifiable constraints. For the derivation of the demand curve by using the above-mentioned method a three-stage procedure for several levels of water availability was applied. During this procedure linear and quadratic programming models must be solved.The region which was studied during this research was a cultivated area of 24.400 hectares of Municipalities of Poligiros, Moudania and Triglia of the Prefecture of Chalkidiki and for which there were available data of crop allocation, technical-economic and climatic data as well. By using the above data the irrigation water requirements, the production function and the indicators of irrigation water productivity were estimated. Through the implementation of the positive mathematical programming, the demand curve of irrigation water at the abovementioned regions as well as its economic value were estimated and produced.Moreover, it was examined the impact of three factors (crop allocation, irrigation efficiency and irrigation completeness) on the economic value of water and finally it was affirm how significant these three factors are for the administration of water in a right way. The conclusion of the analysis which took place in this research is that in order to achieve an optimum irrigation water management without unfavorable consequencies for agrarian society, it is necessary for addition activities to take place apart from the pricing of water. These activities should aim to the avoidance of extravagance and to the maximization of the efficiency of the use of water. These activities contribute to the appropriate selection of crops, the right estimation of their water needs and the implementation of the appropriate water amount in proportion to its availability by using the most efficient irrigation methods.