Διαχείριση υδατικών πόρων - Μανώλη, Ελένη (Σχολή Χημικών Μηχανικών, 2017)
Στόχος της διατριβής είναι η διατύπωση και η επαλήθευση μεθοδολογικού και υπολογιστικού πλαισίου για: (α) τη συστηματική ανάλυση μέτρων και σχεδίων διαχείρισης υδατικών πόρων, με στόχο τη μείωση της ευπάθειας των αντίστοιχων υδατικών συστημάτων, (β) την αξιολόγηση αυτών στη βάση περιβαλλοντικών, οικονομικών και κοινωνικών κριτηρίων, (γ) την εκτίμηση και τον επιμερισμό του συνολικού κόστους υπηρεσιών νερού στις χρήσεις νερού και (δ) τη διατύπωση και ανάλυση εναλλακτικών μηχανισμών ανάκτησης του κόστους αυτού. Η διατριβή επικεντρώνεται σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από προβλήματα (ποσοτικής) έλλειψης νερού. Στις περιοχές αυτές, η ανάπτυξη διαχειριστικών σχεδίων και η εφαρμογή μηχανισμών ανάκτησης κόστους παρουσιάζει προκλήσεις που σχετίζονται με την εποχική έλλειψη νερού, που εντείνει τον ανταγωνισμό μεταξύ των χρήσεών του, και απαιτεί την ανάπτυξη υποδομών υψηλού κόστους, που συνήθως χρησιμοποιούνται μόνο κατά τους μήνες αιχμής. Επιπλέον, η αβεβαιότητα που προκύπτει από την κλιματική μεταβλητότητα, σε συνδυασμό με μελλοντικές κλιματικές αλλαγές, απαιτούν την εφαρμογή ολοκληρωμένων λύσεων, οι οποίες θα είναι κατά το δυνατόν ευέλικτες, μη περιοριστικές και θα έχουν πολλαπλά κοινωνικά, περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη. Το μεθοδολογικό και το υπολογιστικό πλαίσιο της διατριβής βασίζονται στις αρχές της Ολοκληρωμένης Διαχείρισης Υδατικών Πόρων (ΟΔΥΠ) και της Οδηγίας Πλαίσιο 2000/60/ΕΚ (Οδηγία Πλαίσιο για τα Νερά). Η Οδηγία 2000/60 έχει εισάγει, σε ευρωπαϊκό επίπεδο, την έννοια της ολοκληρωμένης διαχείρισης σε επίπεδο λεκάνης απορροής ποταμού, και ζήτησε τη θέσπιση περιβαλλοντικών στόχων και μέτρων για την επίτευξη της καλής οικολογικής κατάστασης των υδάτινων σωμάτων. Ένα βασικό στοιχείο της Οδηγίας υπήρξε η εισαγωγή οικονομικών αρχών και εργαλείων για τη διαμόρφωση Προγραμμάτων Μέτρων και Σχεδίων Διαχείρισης Λεκανών Απορροής Ποταμού για την επίτευξη των περιβαλλοντικών στόχων. Σήμερα, η υλοποίηση της Οδηγίας 2000/60/ΕΚ βρίσκεται πλέον στο δεύτερο κύκλο εφαρμογής, με την οριστικοποίηση των δεύτερων Σχεδίων Διαχείρισης να έχει ήδη ολοκληρωθεί στα περισσότερα Κράτη-Μέλη της ΕΕ. Στην Ελλάδα, η εκπόνηση των πρώτων Σχεδίων Διαχείρισης ολοκληρώθηκε το 2015, ενώ τον Ιούνιο του 2016 ξεκίνησε η διαδικασία αναθεώρησής τους. Ωστόσο, τόσο σε ευρωπαϊκό επίπεδο όσο και στην Ελλάδα, υπάρχει σημαντική καθυστέρηση ως προς την εφαρμογή του Άρθρου 9 της Οδηγίας 2000/60, το οποίο αναφέρεται στην επαρκή ανάκτηση του συνολικού κόστους υπηρεσιών νερού και στην εφαρμογή πολιτικών τιμολόγησης ως εργαλείου επίτευξης των περιβαλλοντικών στόχων που θέτει η Οδηγία. Βασικοί λόγοι είναι η ασάφεια ως προς τον ορισμό και τον τρόπο υπολογισμού του συνολικού κόστους των υπηρεσιών νερού (ιδιαίτερα του περιβαλλοντικού κόστους και του κόστους φυσικών πόρων), η δυσκολία επιμερισμού του στις χρήσεις νερού και η έλλειψη συστημάτων μέτρησης απολήψεων και καταναλώσεων, ιδίως στο γεωργικό τομέα. Το υπολογιστικό πλαίσιο της διατριβής συνίσταται στο Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων WSM DSS, που αναπτύχθηκε στα πλαίσια αυτής. Το WSM DSS είναι ένα υδρο-οικονομικό εργαλείο για την κατανομή διαθέσιμων πόρων υπό συνθήκες έλλειψης νερού. Τα υδρο-οικονομικά εργαλεία αποτελούν μία ειδική κατηγορία μοντέλων τα οποία συνδυάζουν την οικονομική και την τεχνική θεώρηση για τη μοντελοποίηση και ανάλυση υδατικών συστημάτων. Το WSM DSS αποτελεί ένα εργαλείο προσομοίωσης της κατάστασης υδατικών συστημάτων, σε μηνιαίο χρονικό βήμα. To εργαλείο, μέσω της αρθρωτής δομής του, ενσωματώνει απαραίτητα υπο-μοντέλα για την εκτίμηση της ζήτησης και της διαθεσιμότητας νερού, την εκτίμηση του υδατικού ισοζυγίου, την οικονομική ανάλυση και τη συνολική αξιολόγηση εναλλακτικών σεναρίων, μέτρων και σχεδίων διαχείρισης. Τα βασικά χαρακτηριστικά του WSM DSS που το διαφοροποιούν σε σχέση με άλλα, παρόμοιου τύπου, εργαλεία αφορούν: (α) στη δυνατότητα εκτίμησης των επιμέρους συνιστωσών του συνολικού κόστους υπηρεσιών νερού, με χρήση διαφορετικών προσεγγίσεων για το περιβαλλοντικό κόστος, ανάλογα με τα διαθέσιμα δεδομένα και τους στόχους της ανάλυσης, (β) στην κατανομή του συνολικού κόστους σε επιμέρους χρήσεις, με βάση την αρχή «ο ρυπαίνων πληρώνει», γεγονός που επιτρέπει τη διατύπωση και ανάλυση εναλλακτικών πολιτικών τιμολόγησης και μηχανισμών ανάκτησης κόστους, (γ) στη μη-στατική θεώρηση της ζήτησης νερού, η οποία επιτρέπει την εκτίμηση της επίπτωσης που μπορεί να έχουν ενδεχόμενες μεταβολές των τιμών στο υδατικό ισοζύγιο, και (δ) στην εκτίμηση κριτηρίων και δεικτών βιωσιμότητας για το υδατικό σύστημα, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αξιολόγηση εναλλακτικών σεναρίων και διαχειριστικών παρεμβάσεων/σχεδίων. Το μεθοδολογικό πλαίσιο της διατριβής αναφέρεται στη διατύπωση και αξιολόγηση μέτρων και ολοκληρωμένων διαχειριστικών σχεδίων σε περιοχές που χαρακτηρίζονται από (ποσοτική) έλλειψη νερού. Η μεθοδολογική προσέγγιση ακολουθεί στο σύνολό της τη διαδικασία που προβλέπεται για τη διαμόρφωση Σχεδίων Διαχείρισης Λεκανών Απορροής Ποταμού στην Οδηγία 2000/60. Διακρίνονται 4 (τέσσερα) επιμέρους στάδια. Το πρώτο Στάδιο περιλαμβάνει στον ορισμό του πλαισίου ανάλυσης και τον καθορισμό ποσοτικών στόχων και κατάλληλων δεικτών αξιολόγησης για το αναλυόμενο υδατικό σύστημα. Το δεύτερο Στάδιο αναφέρεται στη διαμόρφωση σεναρίων και τον προσδιορισμό και την αξιολόγηση μεμονωμένων μέτρων και διαχειριστικών παρεμβάσεων για την επίτευξη των στόχων που έχουν τεθεί. Στο τρίτο Στάδιο, και με βάση τα αποτελέσματα της αξιολόγησης των επιμέρους μέτρων, γίνεται διατύπωση, προσδιορισμός και αξιολόγηση ολοκληρωμένων σχεδίων διαχείρισης. Τέλος, στο τελευταίο Στάδιο διατυπώνονται στόχοι για την ανάκτηση του συνολικού κόστους των υπηρεσιών νερού για τα διαχειριστικά σχέδια. Με βάση τους στόχους αυτούς προσδιορίζονται τιμές διάθεσης νερού και γίνεται επανακαθορισμός και επαναξιολόγηση των σχεδίων διαχείρισης, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση της μεταβολής τιμών στη ζήτηση νερού και επομένως και στα μεγέθη των μέτρων που περιλαμβάνονται στα διαχειριστικά σχέδια. Οι δείκτες αξιολόγησης μέτρων και ολοκληρωμένων σχεδίων περιλαμβάνουν: (α) δείκτες σε σχέση με την αποτελεσματικότητα ως προς την κάλυψη της ζήτησης, εκφρασμένους μέσω ενός δείκτη βιωσιμότητας που περιλαμβάνει τα κριτήρια της αξιοπιστίας, της ανθεκτικότητας και της ευπάθειας ως προς την κατώτατη επιθυμητή κάλυψη της ζήτησης για μία ή περισσότερες χρήσεις, (β) το εξωτερικό περιβαλλοντικό κόστος λόγω ρύπανσης ή υπεραπόληψης από ευαίσθητα υδάτινα σώματα, (γ) δείκτες οικονομικής αποτίμησης για τις επιμέρους χρήσεις νερού και για το υδατικό σύστημα συνολικά, που υπολογίζονται με βάση το οικονομικό όφελος από τις χρήσεις νερού και το αντίστοιχο χρηματοοικονομικό κόστος παροχής υπηρεσιών και (δ) δείκτες συνολικής αποτίμησης, οι οποίοι υπολογίζονται με βάση το οικονομικό όφελος από τις χρήσεις νερού και το συνολικό κόστος παροχής υπηρεσιών νερού (άθροισμα χρηματοοικονομικού, περιβαλλοντικού κόστους και κόστους φυσικών πόρων). Το μεθοδολογικό πλαίσιο της διατριβής και το Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων WSM DSS έχουν έως σήμερα εφαρμοστεί σε 12 μελέτες περίπτωσης, στην Ελλάδα, την Κύπρο, την Ιταλία, την Πορτογαλία, το Ισραήλ και την Αίγυπτο. Ως μέρος της διατριβής παρουσιάζονται δύο μελέτες περίπτωσης, για τα υδατικά συστήματα της Σύρου και της Πάρου. Στα πλαίσια της μελέτης περίπτωσης για το υδατικό σύστημα της Σύρου εφαρμόζονται τα δύο πρώτα στάδια του μεθοδολογικού πλαισίου, και γίνεται αξιολόγηση μεμονωμένων μέτρων προσαρμογής σε κλιματικές και κοινωνικο-οικονομικές μεταβολές για μακροπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα (έως το 2050). Τα μέτρα που εξετάζονται περιλαμβάνουν τεχνολογικές παρεμβάσεις ενίσχυσης της προσφοράς (αφαλάτωση και επαναχρησιμοποίηση αποβλήτων), παραδοσιακές λύσεις διαχείρισης της ζήτησης, όπως η επέκταση της χρήσης στερνών για ύδρευση και για άρδευση, και περιορισμό της χρήσης υπόγειων νερών με στόχο τη διαμόρφωση στρατηγικών αποθεμάτων. Η αξιολόγηση των μέτρων γίνεται για συνδυασμούς κλιματικών προβολών και κοινωνικο-οικονομικών σεναρίων. Από τα αποτελέσματα της αξιολόγησης, προκύπτει ότι αύξηση της δυναμικότητας της αφαλάτωσης και η εισαγωγή της επαναχρησιμοποίησης είναι οι καλύτερες λύσεις, ειδικά σε όρους αποτελεσματικότητας. Ωστόσο, η συλλογή βρόχινου νερού έχει επίσης θετικό αποτέλεσμα στην ανθεκτικότητα του συστήματος Όσον αφορά στα οικονομικά μεγέθη, η άμεση επαναχρησιμοποίηση αποβλήτων για άρδευση καλλιεργειών και ο τεχνητός εμπλουτισμός του υπόγειου υδροφόρου ορίζοντα έχουν άμεσα, θετικά οικονομικά αποτελέσματα, και φαίνεται ότι αποτελούν, ενδεχομένως, τα μοναδικά μέτρα που μπορούν να στηρίξουν τον αγροτικό τομέα. Επίσης, η προστασία των υπόγειων υδάτων και η χρήση τους ως στρατηγικά αποθέματα δεν μεταβάλλει σημαντικά τα οικονομικά αποτελέσματα και μακροπρόθεσμα έχει θετική συνεισφορά. Αντίθετα, η περαιτέρω χρήση στερνών για άρδευση δεν αξιολογείται ως οικονομικά αποτελεσματική, λόγω του μεγάλου κόστους του μέτρου και της μικρής επίδρασής του στο υδατικό ισοζύγιο. Η μελέτη περίπτωσης για το υδατικό σύστημα της Πάρου περιλαμβάνει τη συνολική εφαρμογή του μεθοδολογικού πλαισίου της διατριβής, και πραγματοποιήθηκε για μεσοπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα (έως το 2030). Κατ’ αντιδιαστολή με τη Σύρο, η Πάρος είναι ένα νησί που χαρακτηρίζεται από υψηλή ζήτηση αιχμής λόγω της έντονης τουριστικής κίνησης, και όπου η κάλυψη των υδατικών αναγκών, τόσο για ύδρευση όσο και για άρδευση καλλιεργειών πραγματοποιείται κατά κύριο λόγο από υπόγεια νερά. Συνολικά προσομοιώθηκαν και αξιολογήθηκαν 7 μέτρα ενίσχυσης της προσφοράς και αύξησης της αποδοτικότητας στη χρήση νερού (σύνδεση εξωτερικών δικτύων, αφαλάτωση, ανόρυξη νέων γεωτρήσεων, εκμετάλλευση επιφανειακής απορροής, αντικατάσταση δικτύων ύδρευσης, αλλαγή μεθόδων άρδευσης, εξοικονόμηση στον οικιακό τομέα και τον τουρισμό) για διαφορετικά σενάρια μεταβολής μόνιμου και εποχιακού πληθυσμού και διαθεσιμότητας νερού. Από τα αποτελέσματα αξιολόγησης μεμονωμένων μέτρων, προκύπτει ότι μία ολοκληρωμένη προσέγγιση για τη διαχείριση των υδατικών πόρων του νησιού δεν μπορεί να βασιστεί στην εφαρμογή ενός περιορισμένου αριθμού μέτρων. Η αφαλάτωση και η εκμετάλλευση των επιφανειακών υδάτων αποτελούν ιδιαίτερα αποτελεσματικές παρεμβάσεις για την κάλυψη της ζήτησης και τη βελτίωση της περιβαλλοντικής βιωσιμότητας, αλλά το υψηλό τους χρηματοοικονομικό κόστος τις καθιστά μη οικονομικά αποδοτικές λύσεις. Ως αποτέλεσμα, θα πρέπει η εφαρμογή μέτρων ενίσχυσης της προσφοράς να συνδυαστεί με μικρής κλίμακας δομικές παρεμβάσεις, οι οποίες βελτιώνουν την αποδοτικότητα στην παροχή νερού, όπως συνενώσεις εξωτερικών δικτύων, μικρής κλίμακας παρεμβάσεις εκμετάλλευσης της επιφανειακής απορροής και μείωση των απωλειών με αντικατάσταση δικτύων ύδρευσης. Με βάση τα αποτελέσματα της αξιολόγησης διαμορφώθηκαν δύο περιπτώσεις σχεδίων διαχείρισης. Το πρώτο Διαχειριστικό Σχέδιο εκφράζει την κυρίαρχη στρατηγική ενίσχυσης της προσφοράς νερού, μέσω δομικών παρεμβάσεων και εκτεταμένης εφαρμογής τεχνολογικών λύσεων, ενώ το δεύτερο Διαχειριστικό Σχέδιο επικεντρώνεται στη διαχείριση της ζήτησης, μέσω παρεμβάσεων που στοχεύουν στην αύξηση της αποδοτικότητας στη χρήση νερού. Η προκαταρκτική αξιολόγηση των δύο σχεδίων (χωρίς να λαμβάνονται υπόψη μηχανισμοί ανάκτησης κόστους) δείχνει ότι το δεύτερο σχέδιο οδηγεί σε σημαντική βελτίωση των οικονομικών μεγεθών, καθώς το χρηματοοικονομικό και το περιβαλλοντικό κόστος είναι χαμηλότερα, ενώ το οικονομικό όφελος είναι σημαντικά υψηλότερο για το γεωργικό τομέα. Η διατύπωση σχεδίου ανάκτησης του συνολικού κόστους των υπηρεσιών νερού περιλαμβάνει την πλήρη ανάκτηση χρηματοοικονομικού κόστους για υπηρεσίες ύδρευσης και τη μερική ανάκτηση του εξωτερικού περιβαλλοντικού κόστους και του κόστους φυσικών πόρων, μέσω τελών ανταποδοτικού χαρακτήρα. Για την εκτίμηση της μεταβολής της ζήτησης θεωρούνται τιμές ελαστικότητας με βάση τη διεθνή βιβλιογραφία. Από τα τελικά αποτελέσματα προκύπτει ότι η ανάκτηση κόστους (παρά τη σχετικά μικρή μεταβολή του κόστους που αντιμετωπίζουν οι χρήστες) έχει θετική επίδραση τόσο στους ποσοτικούς στόχους για τη βελτίωση του υδατικού ισοζυγίου όσο και σε επιμέρους οικονομικά μεγέθη. Σε ερευνητικό επίπεδο, η διατριβή συνεισφέρει στον προσδιορισμό ολιστικής μεθοδολογίας για την ολοκληρωμένη διαχείριση υδατικών πόρων με συνδυασμό τεχνικών και οικονομικών δεικτών για μεσοπρόθεσμο και μακροπρόθεσμο χρονικό ορίζοντα. Ο συνδυασμός της οικονομικής και τεχνικής θεώρησης επιτρέπει επιπλέον την ανάλυση της παραγωγικότητας ως προς τη χρήση νερού σε υδατικά συστήματα και θέτει τις βάσεις για την επιλογή οικονομικά αποδοτικών μέτρων και διαχειριστικών σχεδίων. Σε πρακτικό επίπεδο, η διατριβή συνεισφέρει στην εφαρμογή του Άρθρου 9 της Οδηγίας 2000/60, η οποία έχει καθυστερήσει σημαντικά σε ευρωπαϊκό επίπεδο και στην Ελλάδα καθώς και στην ανάλυση μέτρων και διαχειριστικών παρεμβάσεων, λαμβάνοντας υπόψη την ανάγκη προσαρμογής στην κλιματική αλλαγή.