Διαχείριση αρδευτικού νερού σε δίκτυα της πεδιάδας Σερρών
Creators: name: Χατζηγεωργίου, Δημήτριος Θεόδωρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Αρδευτικό νερό
Βελτιστοποίηση
Ποταμός Στρυμόνας
Irrigation water
Optimization
Strymon river

description: υψηλής ζήτησης και παράλληλα χαμηλής προσφοράς, χρήζει ορθής διαχείρισης που πρέπει να γίνεται μέσα σ’ ένα ολοκληρωμένο πλαίσιο και σε κλίμακα λεκάνης απορροής ποταμού. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η ανάπτυξη ενός μοντέλου βέλτιστης διαχείρισης του νερού, για άρδευση πολλών καλλιεργειών κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου. Η εφαρμογή του μοντέλου έγινε σε δίκτυα της πεδιάδας των Σερρών που τροφοδοτούνται με νερό, είτε άμεσα από τον ποταμό Στρυμόνα, είτε έμμεσα από τη λίμνη Κερκίνη. Τα μετεωρολογικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν, πάρθηκαν για το σταθμό των Σερρών τόσο από την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία (ΕΜΥ) όσο και από το Εθνικό Αστεροσκοπείο Αθηνών (ΕΑΑ). Αρχικά, υπολογίστηκε η εξατμισοδιαπνοή αναφοράς με τη μέθοδο FAO Penman-Monteith και στη συνέχεια, η εξατμισοδιαπνοή των καλλιεργειών και η ωφέλιμη βροχή. Έπειτα, αναπτύχθηκε το μοντέλο βέλτιστης διαχείρισης του αρδευτικού νερού. Το πρόβλημα βελτιστοποίησης με αντικειμενική συνάρτηση τη μεγιστοποίηση του κέρδους, είναι ένα μη γραμμικό πρόβλημα και για την επίλυσή του χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα Lingo. Το πρόβλημα βελτιστοποίησης επιλύθηκε τόσο στην πρότυπη μορφή του όσο και σε δύο παραλλαγές του, με μεταβλητές απόφασης τις εκτάσεις των καλλιεργειών και το νερό που χορηγείται για την άρδευση αυτών, σε χρονικό βήμα δεκαημέρου. Η πρότυπη μορφή του προβλήματος βελτιστοποίησης αναφέρεται στο νερό που διατέθηκε για άρδευση στο σύνολο της αρδευτικής περιόδου, ενώ οι δύο παραλλαγές του, στο νερό που χορηγήθηκε στο σύνολο της αρδευτικής περιόδου στη μισή του ποσότητα και στο νερό που διατέθηκε ανά μήνα της αρδευτικής περιόδου. Οι περιορισμοί αφορούσαν την απελευθέρωση νερού για την ικανοποίηση των αρδευτικών αναγκών, την απόδοση και τις εκτάσεις των καλλιεργειών, την πραγματική εξατμισοδιαπνοή αυτών, το συντελεστή έλλειψης εδαφικού νερού και το επιτρεπόμενο επίπεδο έλλειψης νερού. Με την επίλυση του μοντέλου αυτού αποκτήθηκε ένα εργαλείο λήψης απόφασης για το ποιες καλλιέργειες και σε ποια έκταση θα αρδευτούν καθώς και πόση ποσότητα νερού θα απελευθερωθεί για την ικανοποίηση των αρδευτικών αναγκών
description: Irrigation is one of the multiple uses of water, which, especially during the summer season of high demand and low supply, needs to be managed properly within an integrated framework and on a river basin scale. Basic goal of this study was to develop an optimal water management model for irrigation of many crops during the irrigation period. The implementation of the model was carried out in irrigation networks of Serres plain that are supplied with water, either directly from the Strymon river or indirectly from lake Kerkini. The meteorological data were taken by both National Meteorological Service (HNMS) and National Observatory of Athens (NOA) for the Serres station. Firstly, the reference evapotranspiration was estimated by the FAO Penman-Monteith method, followed by crop evapotranspiration and effective rainfall. Then, an optimal water management model was developed. The optimization problem is a nonlinear and was resolved by Lingo. The objective function of the current study concerns the optimization net profit. The optimization problem was resolved in its typical form and in two variants, while crop areas and water used to irrigate them in a ten-day time step are decision variables. The typical form of the optimization problem refers to the water supplied for irrigation throughout the irrigation period, while the two variants to the water supplied over the entire irrigation period in half of amount and to the water discharged per month. The constraints related to water release to meet the irrigation needs, crop yields and areas, their actual evapotranspiration, water stress coefficient and permitted level of water scarcity. Thus, the optimization model developed in this paper can be used as a decision support tool for which crops and what area will be irrigated and how much water will be released to satisfy irrigation needs