Επαναχρησιμοποίηση Νερού: Περιβαλλοντική Προστασία & Δείκτες Μέτρησης Επίδοσης

Σταθάτου, Πατρίτσια Μαρία; Stathatou, Patricia Maria

dc.contributor.author	Σταθάτου, Πατρίτσια Μαρία	el
dc.contributor.author	Stathatou, Patricia Maria	en
dc.date.accessioned	2017-09-04T07:42:57Z
dc.date.available	2017-09-04T07:42:57Z
dc.date.issued	2017-09-04
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/45481
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.2663
dc.rights	Default License
dc.subject	water reuse and recycling, vulnerability, water scarcity, enabling environment, indicators	en
dc.subject	επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση νερού, τρωτότητα, σπανιότητα ύδατος, ευνοικό περιβάλλον, δείκτες	el
dc.title	Επαναχρησιμοποίηση Νερού: Περιβαλλοντική Προστασία & Δείκτες Μέτρησης Επίδοσης	el
dc.title	Water Reuse. Environmental Protection & Performance Metrics	en
dc.contributor.department	ΤΟΜΕΑΣ II: Ανάλυσης, Σχεδιασμού & Ανάπτυξης Διεργασιών & Συστημάτων	el
heal.type	doctoralThesis
heal.classification	ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΥΔΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ	el
heal.classification	Water resources management	en
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/a58c8679e0caeaa39a905eb4c5facaad96bd8dce
heal.classificationURI	http://skos.um.es/unescothes/C04303
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2017-06-29
heal.abstract	Για την αντιμετώπιση των σύγχρονων προκλήσεων στον τομέα των υδάτων είναι επιτακτική η υιοθέτηση ενός ορθολογικού συστήματος διαχείρισης, το οποίο θα αναζητά και θα εφαρμόζει εναλλακτικές λύσεις για την αποδοτικότερη χρήση και τη μειωμένη ρύπανση των υδατικών πόρων. Τα επεξεργασμένα υγρά απόβλητα θεωρείται πως μπορούν να παρέχουν μία ουσιαστική λύση στην ενίσχυση διαφόρων χρήσεων, διαδραματίζοντας ρόλο ζωτικής σημασίας στα πλαίσια της ορθολογικής διαχείρισης των υδατικών πόρων, αφού αντιμετωπίζουν τόσο το πρόβλημα της υπεράντλησης και της μειωμένης διαθεσιμότητας, όσο και το πρόβλημα της υποβαθμισμένης ποιότητας των υδατικών πόρων. Παρά τα πολλαπλά οφέλη που έχει η χρήση ανακτημένου νερού (επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων), μέχρι στιγμής, η δυναμική της επαναχρησιμοποίησης των επεξεργασμένων υγρών αποβλήτων δεν έχει αξιοποιηθεί πλήρως, καθώς πολιτικά, οικονομικά, κοινωνικά, τεχνικά, νομικά-θεσμικά εμπόδια δυσχεραίνουν τη διείσδυση και την ευρύτερη εφαρμογή αυτών των πρακτικών, τόσο σε ευρωπαϊκό όσο και σε εθνικό επίπεδο. Αντικείμενο της παρούσας Διατριβής είναι η επαναχρησιμοποίηση και ανακύκλωση νερού (Ε&ΑΝ), η διερεύνηση της συμβολής της στην περιβαλλοντική προστασία και στη βιώσιμη λειτουργία των υδατικών συστημάτων και η χρήση δεικτών μέτρησης της επίδοσης των συστημάτων αυτών. Στόχος της Διατριβής είναι η ανάπτυξη μεθοδολογικού πλαισίου για την εκτίμηση της συνεισφοράς της Ε&ΑΝ στην περιβαλλοντική προστασία και στη βιώσιμη λειτουργία των υδατικών συστημάτων. Η παρούσα Διατριβή παρέχει μία ολιστική προσέγγιση για την ορθολογική διαχείριση των υδατικών πόρων μέσα από τη διάγνωση των προβλημάτων, την αξιολόγηση και τον εντοπισμό κατάλληλων επεμβάσεων, και την προώθηση της εφαρμογής των επεμβάσεων αυτών σε τοπικό επίπεδο. Το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο αποτελείται από τέσσερα βήματα και στοχεύει στην: α. Εκτίμηση της τρωτότητας των υδατικών συστημάτων στη σπανιότητα ύδατος, (ΒΗΜΑ 1) β. Αξιολόγηση της συνεισφοράς εναλλακτικών επεμβάσεων Ε&ΑΝ στη μείωση της τρωτότητας (ΒΗΜΑ 2), και γ. Ανάπτυξη ευνοϊκού περιβάλλοντος (πρόταση υποστηρικτικών μέτρων) για την εφαρμογή των επεμβάσεων Ε&ΑΝ σε τοπικό επίπεδο (ΒΗΜΑΤΑ 3 & 4). Στο ΒΗΜΑ 1 πραγματοποιείται η εκτίμηση της τρωτότητας των υδατικών συστημάτων σε συνθήκες σπανιότητας ύδατος, σε επίπεδο λεκάνης απορροής. Η τρωτότητα των υδατικών συστημάτων θεωρείται συνάρτηση της πιθανής έκθεσης τους στη σπανιότητα ύδατος, της ενδογενούς τους ευαισθησίας και της προσαρμοστικής τους ικανότητας στις αλλαγές. Η εκτίμηση της τρωτότητας πραγματοποιείται τόσο με τη χρήση επιμέρους δεικτών τρωτότητας, όσο και με τη χρήση του σύνθετο δείκτη τρωτότητας (Vulnerability Index - VI), συνεκτιμώντας τα υδρολογικά και τα κοινωνικό-οικονομικά χαρακτηριστικά των υπό μελέτη συστημάτων. Οι δέκα επιμέρους δείκτες τρωτότητας που χρησιμοποιούνται εκφράζουν επαρκώς και ισότιμα τις τρεις συνιστώσες της τρωτότητας, αντικατοπτρίζοντας τον πολυσχιδή της χαρακτήρα (φυσική, υλική/τεχνική, οικονομική και κοινωνική διάσταση), και είναι οι εξής: • Ανανεώσιμοι υδατικοί πόροι κατά κεφαλήν - Δείκτης Falkenmark (F) • Ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα προς τους ανανεώσιμους υδατικούς πόρους (WW) • Δείκτης Εκμετάλλευσης Ύδατος (WEI) • Αυτάρκεια υδατικών πόρων (SELF) • Πυκνότητα πληθυσμού (DENS) • Κάλυψη περιοχής από βλάστηση (VEG) • Κατανάλωση εναλλακτικών υδατικών πόρων (ALT) • Οικονομικά ενεργός πληθυσμός (EC) • Πληθυσμός που δεν προχώρησε στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση (ED) • Κατά κεφαλήν Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν (GDP) Μέσα από τη χρήση των δέκα επιμέρους δεικτών αναγνωρίζονται οι πιέσεις που δέχονται τα υπό μελέτη συστήματα, καθώς και τα σημεία που χρήζουν ενίσχυσης σε κάθε περίπτωση. Οι δέκα επιμέρους δείκτες εκτίμησης της τρωτότητας συνδυάζονται στον VI (Εξίσωση 1), ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη συγκριτική αξιολόγηση της τρωτότητας μεταξύ διαφορετικών περιοχών, αλλά και μεταξύ διαφορετικών χρονικών περιόδων για την ίδια περιοχή. Οι βαρύτητες των δεικτών που συνθέτουν τον VI προκύπτουν από την Ανάλυση Κύριων Συνιστωσών. (1) Όπου, VI: Σύνθετος δείκτης τρωτότητας wi: Βαρύτητα του δείκτη i, i=1 - 10 F: Δείκτης Falkenmark WW: Ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα προς τους ανανεώσιμους υδατικούς πόρους WEI: Δείκτης Εκμετάλλευσης Ύδατος SELF: Αυτάρκεια υδατικών πόρων DENS: Πυκνότητα πληθυσμού VEG: Κάλυψη περιοχής από βλάστηση ALT: Κατανάλωση εναλλακτικών υδατικών πόρων EC: Οικονομικά ενεργός πληθυσμός ED: Πληθυσμός που δεν προχώρησε στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση GDP: Κατά κεφαλήν Ακαθάριστο Εγχώριο Προϊόν Στο ΒΗΜΑ 2 γίνεται η αξιολόγηση εναλλακτικών επεμβάσεων Ε&ΑΝ ως προς τη συνεισφορά τους στη μείωση της τρωτότητας, χρησιμοποιώντας τον VI. Προσδιορίζονται πέντε τύποι επεμβάσεων Ε&ΑΝ, ανάλογα με τη χρήση του ανακτημένου νερού: • Τύπος #1: Άρδευση • Τύπος #2: Αστικές και περιαστικές χρήσεις • Τύπος #3: Βιομηχανικές χρήσεις • Τύπος #4: Περιβαλλοντική προστασία και ενίσχυση υπηρεσιών οικοσυστήματος • Τύπος #5: Σύνθετα σχήματα για πολλαπλές χρήσεις Κάθε ένας από τους πέντε τύπους περιλαμβάνει εναλλακτικές επεμβάσεις - σενάρια Ε&ΑΝ, ανάλογα με την απαιτούμενη και τη διαθέσιμη ποιότητα και ποσότητα ανακτημένου νερού. Οι επεμβάσεις Ε&ΑΝ επηρεάζουν ορισμένες παραμέτρους των υπό μελέτη συστημάτων και προκαλούν αλλαγές στους επιμέρους δείκτες που συνθέτουν τον VI. Ο VI υπολογίζεται για κάθε εναλλακτική επέμβαση Ε&ΑΝ και συγκρίνεται με τον VI της παρούσας κατάστασης, όπως αυτός προέκυψε από το BHMA 1. Έτσι, οι πιθανές επεμβάσεις Ε&ΑΝ κατατάσσονται ανάλογα με τη συνεισφορά που αναμένεται να έχουν στη μείωση της τρωτότητας των υδατικών συστημάτων (ΔVI). Μέσα από την κατάταξη αυτή εντοπίζονται και επιλέγονται κατάλληλες επεμβάσεις Ε&ΑΝ για την αντιμετώπιση της σπανιότητας ύδατος στην υπό μελέτη περιοχή (πρόκειται για τις επεμβάσεις εκείνες που έχουν το μεγαλύτερο ΔVI σε απόλυτη τιμή και για τις οποίες ισχύει ΔVI <0). Τα ΒΗΜΑΤΑ 3 και 4 στοχεύουν στην ανάπτυξη ευνοϊκού περιβάλλοντος για την εφαρμογή των επιλεγμένων επεμβάσεων Ε&ΑΝ. Στο ΒΗΜΑ 3 αναγνωρίζονται, στη βάση της ανάλυσης PESTL, 22 πολιτικοί, οικονομικοί, κοινωνικοί, τεχνικοί, νομικοί και θεσμικοί παράγοντες που μπορεί να επηρεάσουν την εφαρμογή επεμβάσεων Ε&ΑΝ σε μία περιοχή και αξιολογούνται ώστε να εντοπιστούν τα κίνητρα που ευνοούν και τα εμπόδια που δυσχεραίνουν την ένταξη των συστημάτων Ε&ΑΝ στα υφιστάμενα πλαίσια διαχείρισης υδατικών πόρων. Η αξιολόγηση αυτή γίνεται μέσα από την αλληλεπίδραση, τη διαβούλευση και την ενεργή συμμετοχή των τοπικών φορέων της υπό μελέτη περιοχής, με τη χρήση κατάλληλα διαμορφωμένου διαδικτυακού ερωτηματολογίου. Μέσω της έρευνας ερωτηματολογίων αποτυπώνονται οι απόψεις των τοπικών φορέων και των ενδιαφερόμενων μερών σχετικά με: • Το είδος της επιρροής που έχει ο κάθε παράγοντας στην εφαρμογή επεμβάσεων Ε&ΑΝ (θετική ή αρνητική), • Τη σημασία της επιρροής αυτής (μικρή / μέτρια / μεγάλη), • Προτάσεις για να ξεπεραστεί η αρνητική επιρροή των παραγόντων. Στο ΒΗΜΑ 4 αναλύονται τα πολιτικά, οικονομικά, κοινωνικά, τεχνικά, νομικά και θεσμικά εμπόδια που εντοπίστηκαν στο ΒΗΜΑ 3, και αναγνωρίζονται τα πιο σημαντικά, δηλαδή εκείνα τα οποία δυσχεραίνουν περισσότερο την εφαρμογή των επεμβάσεων Ε&ΑΝ. Η αλλαγή των συγκεκριμένων εμποδίων σε κίνητρα αναμένεται να προκαλέσει τη μεγαλύτερη θετική αλλαγή στο υπό μελέτη σύστημα, διαμορφώνοντας συνθήκες ευνοϊκού περιβάλλοντος για την προώθηση επεμβάσεων Ε&ΑΝ. Από την Ανάλυση των Αλληλεξαρτήσεων (Cross-Impact Analysis - CIA) των εμποδίων και τον προσδιορισμό του συστημικού τους ρόλου (Ανάλυση Συστήματος - System Analysis), εντοπίζονται τα σημαντικά εμπόδια και κατ’ επέκταση οι απαιτούμενες προτεραιότητες επέμβασης σε τοπικό επίπεδο. Στη βάση αυτών των προτεραιοτήτων επέμβασης, προτείνονται υποστηρικτικά μέτρα και ενέργειες για την ανάπτυξη ευνοϊκού περιβάλλοντος και την προώθηση της εφαρμογή των επεμβάσεων Ε&ΑΝ. Τα τέσσερα βήματα της προτεινόμενης μεθοδολογικής προσέγγισης εφαρμόστηκαν στις 46 Λεκάνες Απορροής Ποταμών των 14 Υδατικών Διαμερισμάτων της Ελλάδας (ΒΗΜΑ 1 και ΒΗΜΑ 2) καθώς και στη Λεκάνη Απορροής του Ποταμού Copiapó στη Χιλή (ΒΗΜΑ 3 και ΒΗΜΑ 4). Η Λεκάνη Απορροής του Ποταμού Copiapó αποτελεί μελέτη περίπτωσης του χρηματοδοτούμενου από την Ευρωπαϊκή Ένωση ερευνητικού έργου COROADO (διάρκεια έργου: 2011-2015), το οποίο είχε στόχο να προάγει την εφαρμογή επεμβάσεων E&AN στη Λατινική Αμερική, και επιλέχθηκε καθώς υπήρχαν διαθέσιμα δεδομένα για την εφαρμογή της μεθοδολογικής προσέγγισης της παρούσας Διατριβής. Η τρωτότητα των 46 ελληνικών Λεκανών Απορροής Ποταμών (ΛΑΠ) στη σπανιότητα ύδατος εκτιμήθηκε τόσο στη βάση των δέκα επιμέρους δεικτών τρωτότητας, όσο και στη βάση του σύνθετου δείκτη τρωτότητας (VI), ο οποίος αναπτύχθηκε για τις συγκεκριμένες περιοχές μελέτης: (2) Όπου, VI: Σύνθετος δείκτης τρωτότητας F: Δείκτης Falkenmark WW: Ανεπεξέργαστα υγρά απόβλητα προς τους ανανεώσιμους υδατικούς πόρους WEI: Δείκτης Εκμετάλλευσης Ύδατος SELF: Αυτάρκεια υδατικών πόρων DENS: Πυκνότητα πληθυσμού VEG: Κάλυψη περιοχής από βλάστηση ALT: Κατανάλωση εναλλακτικών υδατικών πόρων EC: Οικονομικά ενεργός πληθυσμός ED: Πληθυσμός που δεν προχώρησε στη δευτεροβάθμια εκπαίδευση GDP: Κατά κεφαλήν ΑΕΠ Από τη συγκριτική αξιολόγηση και την ιεράρχηση των 46 ελληνικών ΛΑΠ ως προς τον VI, προέκυψε περισσότερο τρωτή στη σπανιότητα ύδατος η ΛΑΠ του Λεκανοπεδίου Αττικής, λόγω της πολύ υψηλής της έκθεσης και ευαισθησίας, (τιμή VI 0.49) και λιγότερο τρωτή η ΛΑΠ Θάσου Σαμοθράκης (τιμή VI -0.27). Κατόπιν, εξετάστηκε η ευρωστία του VI (μέσω Αναλύσεων Αβεβαιότητας και Ευαισθησίας), και εντοπίστηκαν πιθανές εναλλακτικές επεμβάσεις – σενάρια Ε&ΑΝ για την περισσότερο τρωτή ΛΑΠ, τη ΛΑΠ του Λεκανοπεδίου Αττικής, στη βάση των προτάσεων που παρουσιάζονται στο «Στρατηγικό Σχέδιο (Master Plan) για την Επαναχρησιμοποίηση των Εκροών των Εγκαταστάσεων Επεξεργασίας Λυμάτων στην Αττική» (Υπουργείο Υποδομών, Μεταφορών και Δικτύων, 2009). Από τη σύγκριση μεταξύ των VI της ΛΑΠ για τα διάφορα σενάρια Ε&ΑΝ με τον VI της υπάρχουσας κατάστασης (σενάριο βάσης), προέκυψε ότι οι πιο αποτελεσματικές επεμβάσεις Ε&ΑΝ για τη μείωση της τρωτότητας στη ΛΑΠ Λεκανοπεδίου Αττικής είναι αυτές που περιλαμβάνουν χρήση ανακτημένου νερού για την ενίσχυση διαφορετικών χρήσεων, καθώς τροφοδοτούν με μεγαλύτερη ποσότητα ανακτημένου νερού τη ΛΑΠ και καλύπτουν περισσότερες ανάγκες. Όπως ήταν αναμενόμενο, όσο μεγαλύτερες ποσότητες ανακτημένου νερού χρησιμοποιηθούν τόσο περισσότερο μειώνεται η τρωτότητα στη ΛΑΠ. Η μεγαλύτερη μείωση επέρχεται στο σύνθετο δείκτη τρωτότητας (ΔVI = -10%), στην περίπτωση που πραγματοποιηθεί η μέγιστη δυνατή αξιοποίηση των εκροών των ΕΕΛ της ΛΑΠ Αττικής στο άμεσο μέλλον, δηλαδή στην περίπτωση που εφαρμοστούν όλες οι προτεινόμενες επεμβάσεις Ε&ΑΝ της Α’ Φάσης υλοποίησης του Στρατηγικού Σχεδίου. Η ΛΑΠ Copiapó στη Χιλή έχει επίσης, υψηλή τρωτότητα στη σπανιότητα ύδατος, κυρίως λόγω της ραγδαίας αύξησης του πληθυσμού της τις τελευταίες δεκαετίες, της μεγάλης εποχικής διακύμανσης των βροχοπτώσεων και της απόλυτης εξάρτησης της γεωργίας από την άρδευση. Για τη μείωση της τρωτότητας στη ΛΑΠ έχουν προταθεί επεμβάσεις Ε&ΑΝ για αστικές χρήσεις, οι οποίες θωρείται πως θα συνεισφέρουν σημαντικά στη μείωση της τρωτότητας των υδατικών συστημάτων. Για την προώθηση της εφαρμογής των επεμβάσεων Ε&ΑΝ για αστικές χρήσεις στη ΛΑΠ Copiapó εφαρμόστηκε η προτεινόμενη μέθοδος ανάπτυξης ευνοϊκού περιβάλλοντος. Αναγνωρίστηκαν οι πολιτικοί, οικονομικοί, κοινωνικοί, τεχνικοί, νομικοί και θεσμικοί παράγοντες που επηρεάζουν την ένταξη των προτεινόμενων συστημάτων Ε&ΑΝ στην περιοχή (10 εμπόδια και 5 κίνητρα για την εφαρμογή των επεμβάσεων). Τα πιο σημαντικά εμπόδια, στα οποία πρέπει να δοθεί προτεραιότητα κατά τη διαμόρφωση πολιτικών με στόχο την ανάπτυξη ευνοϊκού περιβάλλοντος για την εφαρμογή των επεμβάσεων Ε&ΑΝ για αστικές χρήσεις στη ΛΑΠ Copiapó είναι: • Το νομικό πλαίσιο σχετικά με την ιδιοκτησία και τα δικαιώματα χρήσης του ανακτημένου νερού, • Η απουσία περιβαλλοντικών πολιτικών που να εστιάζουν στη μείωση της ρύπανσης, • Η περιορισμένη ένταξη της χρήσης ανακτημένου νερού στις πολιτικές χρήσεις γης και χωροταξικής ανάπτυξης, • Η ελλιπής ενημέρωση του κοινού σχετικά με την Ε&ΑΝ, και • Η απουσία κρατικών πηγών χρηματοδότησης έργων Ε&ΑΝ. Για την αντιμετώπιση των εμποδίων αυτών προτάθηκαν κατάλληλα υποστηρικτικά μέτρα. Η σύνθεση των τεσσάρων αυτών επιμέρους βημάτων σε ένα ενιαίο πλαίσιο αποτελεί καινοτομία στον τομέα της διαχείρισης των υδατικών πόρων, καθώς παρέχει ένα πρωτοπόρο εργαλείο που συνδυάζει την αξιολόγηση και την παρακολούθηση της κατάστασης των υδατικών συστημάτων με τον εντοπισμό και την προώθηση κατάλληλων λύσεων για τη βελτίωσή της. Για τα επιμέρους βήματα του πλαισίου έχει αναπτυχθεί και προταθεί στο παρελθόν μία σειρά σχετικών μεθόδων και εργαλείων. Η μέθοδος που προτείνεται από την παρούσα Διατριβή συγκρίνεται με άλλες σχετικές μεθόδους που έχουν αναπτυχθεί ως τώρα και εντοπίζονται και αναλύονται τα κυριότερα πλεονεκτήματα και οι αδυναμίες της. Στη βάση των αποτελεσμάτων που προέκυψαν από την εφαρμογή του προτεινόμενου μεθοδολογικού πλαισίου, και των αδυναμιών που εντοπίστηκαν, προτείνεται η διερεύνηση συγκεκριμένων ζητημάτων, ώστε να εξελιχθεί περαιτέρω το προτεινόμενο μεθοδολογικό πλαίσιο στο μέλλον.	el
heal.advisorName	Γρηγοροπούλου, Ελένη	el
heal.committeeMemberName	Ασημακόπουλος, Διονύσιος	el
heal.committeeMemberName	Ανδρεαδάκης, Ανδρέας	el
heal.committeeMemberName	Μαμάης, Δανιήλ	el
heal.committeeMemberName	Τσουκαλά, Βασιλική	el
heal.committeeMemberName	Καραβίτης, Χρίστος	el
heal.committeeMemberName	Αγγελής, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Γρηγοροπούλου, Ελένη	el
heal.academicPublisher	Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	404
heal.fullTextAvailability	true