Εκτίμηση του υδατικού αποτυπώματος των καλλιεργειών του Δήμου Αλμυρού

Παπακωνσταντίνου, Γεώργιος; Papakonstantinou, Georgios

dc.contributor.author	Παπακωνσταντίνου, Γεώργιος	el
dc.contributor.author	Papakonstantinou, Georgios	en
dc.date.accessioned	2021-04-01T07:59:17Z
dc.date.available	2021-04-01T07:59:17Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/53242
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20940
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού - Παρόμοια Διανομή 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/gr/	*
dc.subject	Υδατικό	el
dc.subject	Αποτύπωμα	el
dc.subject	Εκτίμηση	el
dc.subject	Δήμος Αλμυρού	el
dc.subject	Water	en
dc.subject	Footprint	en
dc.subject	Calculation	el
dc.subject	Municipality Almyros	el
dc.title	Εκτίμηση του υδατικού αποτυπώματος των καλλιεργειών του Δήμου Αλμυρού	el
dc.title	Water footprint assessment of the crops of the Municipality of Almyros	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Διαχείριση υδατικών πόρων	el
heal.classification	Water resources management	en
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-03
heal.abstract	Το γλυκό νερό και η διαχείρισή του είναι μείζονος σημασίας για την επιβίωση, τις ανάγκες και τις δραστηριότητες του ανθρώπου. Το πολύ μικρό ποσοστό διαθέσιμων προς αξιοποίηση υδατικών πόρων και η αυξημένη χρήση τους για αρδευτικούς σκοπούς, σε συνδυασμό με την απρόβλεπτη, πολλές φορές,συμπεριφορά των γήινων φαινομένων οδηγούν σε ιδιαίτερες υδατικές απαιτήσεις προς κάλυψη σε τοπικό επίπεδο μέσα στο έτος. Επομένως, επιδιώκεται η εξασφάλιση ικανοποιητικής ποιότητας και ποσότητας γλυκού νερού, καθώς και η περιβαλλοντική μέριμνα στην κατεύθυνση της προστασίας του ως φυσικό πόρο, λαμβάνοντας υπόψη την περιοχή αξιοποίησής του. Κατά συνέπεια, δημιουργούνται οι προϋποθέσεις για επιστημονική έρευνα σε συνάρτηση με το θεσμικό πλαίσιο προστασίας για το νερό σε Ευρωπαϊκό και Εθνικό επίπεδο. Παράλληλα, το ζητούμενο της προστασίας των υδατικών πόρων μετατρέπεται σε αντικείμενο προσανατολισμένης μελέτης για την διαφύλαξή τους σε τοπικό επίπεδο.Για τους παραπάνω σκοπούς, γίνεται εφαρμογή της έννοιας του Υδατικού Αποτυπώματος (Water Footprint), μια έννοια που υιοθετήθηκε από την UNESCO (Hoekstra 2002). Συνοπτικά, το Υδατικό Αποτύπωμα πρόκειται για έναν δείκτη που ποσοτικοποιεί την καταναλισκόμενη ποσότητα νερού και το ύψος των ρύπων που εισχωρούν εντός ενός υδατικού συστήματος. Αναλύοντας την χρήση νερού ανά μονάδα παραγόμενου προϊόντος, το Υδατικό Αποτύπωμα λαμβάνει διαστάσεις ανάλογα με το χώρο και το χρόνο ανάλυσής του. Kάτι τέτοιο συμβαίνει χωρίζοντας τον δείκτη σε τρεις συνιστώσες, πράσινη, μπλε και γκρι, οι οποίες προσδιορίζουν το ύψος του βρόχινου, του αρδευτικού και του απαιτούμενου για διάλυση των ρύπων, νερού, αντίστοιχα. Δίνεται έτσι, η ευκαιρία να προσδιορισθεί η βέλτιστη χρήση νερού, σε σχέση με τα υπάρχοντα δεδομένα και την διαθεσιμότητα των υδατικών πόρων του παρόντος υδατικού συστήματος. Περιοχή μελέτης για τον προσδιορισμό του Υδατικού Αποτυπώματος είναι ο Δήμος Αλμυρού που εντάσσεται στην περιφερειακή ενότητα Μαγνησίας στη Θεσσαλία, μια περιοχή με ιδιαίτερα χαρακτηριστικά. Ανάμεσα στα χαρακτηριστικά αυτά, λαμβάνεται υπόψη το ανθρωπογενές, το φυσικό και το οικονομικό περιβάλλον, με βασικό γνώμονα τον αγροτικό χαρακτήρα, ο οποίος δεσμεύει και το μεγαλύτερο ποσοστό των πόρων γλυκού νερού. Μέσα από την ανάλυσή τους, επιτυγχάνεται ο προσδιορισμός δυνατοτήτων και αναγκών, από τις οποίες προσδιορίζεται το ύψος των πιέσεων που μπορεί να δεχθεί το τοπικό υδατικό σύστημα της περιοχής. Ακολούθως, υπολογίζεται ο δείκτης του Υδατικού Αποτυπώματος, για κάθε καλλιέργεια της περιοχής μελέτης. Με αυτό τον τρόπο, η διαδικασία οδηγείται στην εξεύρεση των πιο απαιτητικών καλλιέργειών για κάθε συνιστώσα (πράσινη,μπλε και γκρι). Λαμβάνοντας υπόψη τον βλαστικό κύκλο κάθε καλλιέργειας, προσδιορίζονται οι καλλιέργειες που δεσμεύουν περισσότερο νερό ανά μονάδα παραγόμενου προϊόντος και έπειτα εκείνες που δεσμεύουν συνολικά το περισσότερο όγκο αντίστοιχα σε βρόχινο νερό, αρδευτικό νερό, ή «γκρι νερό», το οποίο απαιτείται για την διάλυση των ρύπων που παράχθηκαν από την λίπανση τους. Η διαδικασία υπολογισμού του Υδατικού Αποτυπώματος σε κάθε περίπτωση προϋποθέτει την χρήση κλιματικών δεδομένων που επικρατούν στην περιοχή μελέτης, με σκοπό τον προσδιορισμό της επιρροής των αναγκών των καλλιεργειών στο τοπικό υδατικό σύστημα για τα δεδομένα του έτους που γίνεται η μελέτη. Με αυτό τον τρόπο υπολογίζονται για κάθε μια από τις καλλιέργειες οι υδατικές χρήσεις (πράσινη, μπλε ή γκρι). Αρχικά, ανάγονται τα παραπάνω δεδομένα στη μεθοδολογία των δύο μεθόδων υπολογισμού για την εξατμισοδιαπνοή καλλιέργειας κατά Blaney-Criddle και Penman-Monteith. Αξιοποιώντας παράλληλα τα δεδομένα βροχόπτωσης, για την ενεργό βροχόπτωση του έτους, υπολογίζεται η πράσινη υδατική χρήση κάθε καλλιέργειας για κάθε μέθοδο. Αντικαθιστώντας τις ελλείψεις λόγω βροχής με αρδευτικό νερό, προκύπτει η μπλε υδατική χρήση, ενώ η γκρι υδατική χρήση προσδιορίζεται για δύο επιμέρους σενάρια εισχώρησης των ρύπων (αζώτου και φωσφόρου) στο υδατικό σύστημα. Κατά το πρώτο σενάριο λαμβάνονται οι παρεχόμενες τιμές λίπανσης και τα ποσοστά εισχώρησης στο υδατικό σύστημα σύμφωνα με το Σχέδιο Διαχείρισης του Υδατικού Διαμερίσματος Θεσσαλίας. Στο δεύτερο σενάριο λαμβάνονται οι ίδιες τιμές λίπανσης όμως με σταθερό ποσοστό εισχώρησης του κάθε ρύπου 7%, το οποίο αντιστοιχεί στον Ελλαδικό Χώρο σύμφωνα με υφιστάμενη βιβλιογραφία. Έτσι, εντοπίζεται για κάθε επιμέρους σενάριο η επιρροή της γκρι υδατικής χρήσης στα συνολικά αποτελέσματα. Μέσω της απόδοσης, της έκτασης και της παραγωγής κάθε καλλιέργειας καθώς και κατάλληλης επεξεργασίας προκύπτουν οι καλλιέργειες με τα μεγαλύτερα Υδατικά Αποτυπώματα καθώς και εκείνες με τις μεγαλύτερες υδατικές καταναλώσεις. Στη διάσταση αυτή, αξίζει να αναφερθούν τα παρακάτω: 1. Η πίεση που ασκεί ο γεωργικός τομέας στην περιοχή μελέτης είναι συνάρτηση του συνδυασμού της έκτασης και του ΥΑ των εκάστοτε καλλιεργειών. Δηλαδή μια καλλιέργεια με το υψηλότερο ΥΑ δεν είναι απαραίτητα εκείνη με την μέγιστη υδατική κατανάλωση, εκτός και αν ο συνδυασμός των απαιτήσεων της (ΥΑ) με την έκτασή της οδηγούν στην μέγιστη υδατική κατανάλωση. 2. Η κάθε μέθοδος εκτίμησης του ΥΑ σε επίπεδο μεμονωμένης καλλιέργειας οδηγεί σε παρεμφερή αποτελέσματα, με μια μικρή σταθερή κατά μέσο όρο απόκλιση. Σε κάθε μέθοδο, το μεγαλύτερο πράσινο ΥΑ αποδίδεται στην καλλιέργεια των ελαιώνων. Στη μέθοδο Blaney-Criddle το μεγαλύτερο μπλε ΥΑ αφορά στην καλλιέργεια των φουντουκιών, ενώ στην μέθοδο Penman-Monteith αντιστοιχεί στην καλλιέργεια της φακής. Παρ’ όλα αυτά η μέθοδος Blaney-Criddle οδηγεί σε μεγαλύτερα κατά μέσο όρο αποτελέσματα πράσινου και μπλε ΥΑ από την Penman-Monteith και κατά συνέπεια και υδατικών καταναλώσεων. 3. Σε σχέση με την γκρι συνιστώσα του ΥΑ, αναφέρεται πως το 1ο σενάριο εισχώρησης των ρύπων στο υδατικό σύστημα οδηγεί σε σημαντικά διαφορετικά συνολικά ΥΑ και συγκεκριμένα υψηλότερα σε σχέση με το 2ο.	el
heal.abstract	Water management is of major importance for human survival, needs and activities. Considering the general low availability of water resources for exploitation, the increased water use for irrigation purposes, and the unpredictable weather phenomena, it becomes clear that special attention should be given in the direction of water resources protection. Therefore, increasing the quality of fresh water utilization and protection as a natural resource, taking into account its utilization area, becomes a main target. Consequently, conditions are created for scientific research in relation to the institutional framework of water protection at European and National level. However, water resources protection is becoming more and more a subject of targeted study within the boundaries of a study area. Αs a consequence, the concept of Water Footprint (WF) is applied, which has been introduced to the scientific community by UNESCO in 2002 (Hoekstra 2002). Briefly, the Water Footprint is an indicator that quantifies the amount of water consumed within a water body, and the level of nutrients that enter the certain water body by analyzing the use of water per unit of product yield produced within the current water body. Thus, the Water Footprint level can be adjusted to its space and time of analysis. The above is applied by dividing the index into three water components: green, blue and grey, which determine the amount of rain, irrigation and water required to dissolve nutrients, respectively. Such a thing provides the opportunity to determine the optimal use of water, in relation to the existing data and the availability of water resources of the current water body. The Water Footprint calculation area is the Municipality of Almyros, which is part of the regional unit of Magnesia in Thessaly, Greece, which is an area with a special environment. Special characteristics, such as social, natural and economic data are taken into account, based on the rural character, which binds the largest percentage of fresh water resources. Through the above analysis, it is determined whether the local water body can face the level of natural pressures that are caused from water use based on the area’s abilities and needs. Therefore, Water Footprint (WF) index calculation takes place for each crop of the study area. This way, the process leads to determine the most demanding crops based on component type (green, blue or grey). In order to identify crops with the highest WF per unit of product yield, and the most demanding crops, three quantities are utilized: rainwater, irrigation water and “grey water”, which is required for the dissolution of nutrients caused by the fertilization of the current crop. Annually, the process of WF calculation requires the use of study area’s climatic data, in order to determine the impact of crop needs at the local water body for the study year. First, the green and blue water uses are calculated for each crop. The climatic data are linked to the methodology of two crop evapotranspiration calculation methods (Blaney-Criddle and Penman-Monteith). At the same time, in order to calculate the crop’s green water needs, for each method, rainfall data is used to calculate effective rainfall. The blue water use results from replacing the deficiencies due to rain with irrigation water, while the grey water use is specified for two individual scenarios of nutrient penetration into the local water body (nitrogen and phosphorus). At this point, grey water use calculation takes place for two different scenarios. Under the first scenario, provided fertilization levels and percentages of penetration into the water body are used according to the Water Management Plan of the Region of Thessaly. In the second scenario, same fertilization values are used, but with a constant penetration rate for each nutrient of 7%, which reflects practice in Greece according to existing literature. Thus, the influence of grey water use is identified among the overall results, and subscenarios. Crops with the highest WF and those with the highest water consumption, are determined via the cultivation area for each crop and yield and appropriate calculations. Accordingly, it is worth mentioning the following: 1. The pressure exerted by the agricultural sector in the study area is a function of the combination of the area and the WF of the respective crops. That is, a crop with the highest WF is not necessarily the one with the highest water consumption, unless the combination of its requirements (WF) and area results in the maximum water consumption. 2. Each method of estimating WF at the level of an individual crop leads to similar results, with a small constant mean deviation. In each method, the largest green WF is attributed to the crop of "olive trees". In the BlaneyCriddle method the largest blue WF concerns the crop of "hazelnuts", while in the Penman-Monteith method it corresponds to the crop of "lentils". Nevertheless, Blaney-Criddle method leads to higher results of average green and blue WF than Penman-Monteith method, and consequently water consumption. 3. In relation to the grey component of the WF, it is stated that the 1st scenario of nutrients penetration within the water body leads to significantly different overall WF and specifically higher than the 2nd.	en
heal.advisorName	Τσιχριντζής, Βασίλειος	el
heal.committeeMemberName	Βαγγέλης, Χαρίλαος	el
heal.committeeMemberName	Ναλμπάντης, Ιωάννης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών. Τομέας Έργων Υποδομής και Αγροτικής Ανάπτυξης. Εργαστήριο Εγγειοβελτιωτικών Έργων και Διαχείρισης Υδατικών Πόρων	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	698 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false