title: Διαχείριση υδατικών πόρων στη λεκάνη των Μοιρών Ηρακλείου με χρήση της μεθοδολογίας Bayes Risk
title: Water resources management at Moires watershed in Heraklion using the Bayes Risk methodology
Creators: name: Βαρσαμου Ιωαννα
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2019

description: Η υπεράντληση του των υπόγειων υδροφορέων είναι ένα φαινόμενο που παρατηρείται έντονα τα τελευταία χρόνια λόγω ελλιπούς σχεδιασμού διαχείρισης των υδατικών πόρων. Στη παρούσα διπλωματική εργασία μελετάται η περιοχή των Μοιρών Ηρακλείου στη δυτική Μεσσαρά όπου έχει παρατηρηθεί πτώση της στάθμης του υπόγειου υδροφορέα λόγω υπερεκμετάλλευσης. Η πεδιάδα της Μεσσαράς χαρακτηρίζεται από έντονη αγροτική δραστηριότητα και μεγάλες ανάγκες άρδευσης συνεπώς είναι απαραίτητη η εφαρμογή μιας περιβαλλοντικής πολιτικής για την κάλυψη των αναγκών αυτών. Προτείνεται, η κατασκευή μιας λιμνοδεξαμενής που συγκεντρώνει το νερό της βροχής και της επιφανειακής απορροής, ενώ σε περίπτωση ξηρού έτους προτείνεται η μεταφορά νερού με επιπρόσθετο κόστος. Το δίλημμα που προκύπτει είναι αν η προτεινόμενη ενέργεια είναι πιο συμφέρουσα περιβαλλοντικά και οικονομικά από την υπάρχουσα πολιτική, η οποία περιλαμβάνει την πληρωμή προστίμου για υπεράντληση και υποβάθμιση του υπόγειου νερού. 
Η μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε ήταν η θεωρία λήψης αποφάσεων κατά Bayes υπολογίζοντας την επικινδυνότητα κάθε απόφασης με την έννοια του οικονομικού κόστους. Μέσω της θεωρίας του Bayes υπολογίστηκαν οι άγνωστες παράμετροι των συναρτήσεων επικινδυνότητας με χρήση προγενέστερων συναρτήσεων που προέκυψαν από μετρήσεις στην περιοχή μελέτης. Οι προγενέστερες και μεταγενέστερες συναρτήσεις που αφορούν την άγνωστη πιθανότητα υπεράντλησης δόθηκαν από τη διωνυμική κατανομή και την κατανομή Βήτα για δύο διαφορετικά σενάρια συνάρτησης απώλειας σύμφωνα με τα δεδομένα στάθμης υπόγειου νερού της περιοχής. Επίσης συνεκτιμήθηκε η πιθανότητα παρουσίας ξηρών ετών σύμφωνα με τα βροχομετρικά δεδομένα της περιοχής μελέτης ώστε να υπολογιστεί το κόστος μεταφοράς νερού σε περίπτωση μη πλήρωσης της λιμνοδεξαμενής. Για την ορθή διεξαγωγή αποτελεσμάτων πραγματοποιήθηκαν 4 δοκιμές για καθένα από τα δύο σενάρια αλλάζοντας τους παράγοντες που επηρεάζουν το κόστος. Έτσι προσδιορίστηκε ο αριθμός των θετικών ελέγχων υπό την επιβολή μεταβαλλόμενου προστίμου που εξισορροπεί το κόστος για την κατασκευή του προτεινόμενου περιβαλλοντικού έργου για την προστασία των υπογείων υδάτων. Ο κατάλληλος συνδυασμός χρήσης υπογείων υδάτων και νερού από την λιμνοδεξαμενή είναι αυτός που ισορροπεί τα οικονομικά οφέλη της κοινωνίας και τη βιωσιμότητα του περιβάλλοντος.

description: Over-pumping of groundwater is a common phenomenon in semiarid and coastal areas. The basic reason is poor water resources management plans. In this thesis the study area is the ​​Mires basin of western Messara watershed, located in Heraklion, Crete, Greece. The aquifer level has dropped significantly the past 30 years due to overexploitation. The Messara plain is characterized by strong agricultural activity and is in great need of irrigation water. An optimal environmental strategy is necessary to cover these needs. Therefore, a construction of a reservoir is proposed to collect the rain water and runoff, while water transfer is considered in case of dry years with extra financial cost. The decision dilemma is whether the proposed environmental policy is riskier than the existing policy that considers the use of groundwater only.
The proposed environmental policy competes against high groundwater overexploitation fines, the lost value of groundwater and the pumping cost. The method used to assess the decision dilemma was Bayes risk. In Bayes theory the unknown parameters of the risk functions were calculated using prior functions derived from measurements of the study area. Prior functions related to the unknown probability of over-pumping were given by the binomial distribution and the posterior by Beta distribution for two different loss function scenarios. The probability of dry year was also estimated according to the rainfall data of the area in order to calculate the water transfer cost in case the reservoir fails to provide sufficient reserves. Four tests were performed for each of the two scenarios, changing the factors that affect the reservoir cost in order to get the optimal outcome. Thus, it was determined the optimal reservoir capacity compared to the penalties that occur from the positive over-pumping audits. The right combination of the two actions is the one that balances the economic benefits of society and the sustainability of the groundwater and the environment.