Πολυκριτηριακή ανάλυση με χρήση της μεθόδου VIKOR σε αρδευτικά δίκτυα της πεδιάδας Θεσσαλονίκης

Abstract

The aim of the present thesis was the choice of the optimal irrigation network in the Thessaloniki plain, among a number of irrigation networks. They consisted of the networks that can be considered in order to be incorporated in the Economic Plan of the GOEB Thessaloniki – Lagadas. As optimal irrigation network was considered the one that satisfied as many selected criteria as possible. The alternative solutions consisted of a number of networks and, subsequently, each alternative solution – proposal, was assessed in relation to these criteria. In the present paper the Multiple Criteria Decision Making (MCDM) is applied, using compromise programming and specifically the VIKOR method, in order to obtain the optimal irrigation network among a finite number of networks in the area of Thessaloniki plain. The method VIKOR is applied here to determine compromise solution with noncommensurable and conflicting criteria including economic, environmental and social criteria. It focuses on selecting and assessing from a set of alternatives, and determines compromise solutions for a problem with conflicting criteria, which can help the decision makers to reach a final decision. The VIKOR method is based on L1 and L∞ norms. The solution norm Q is introduced as a linear combination of the L1 and L∞ norms. The final solution represents the maximum ‘‘group utility’’ (majority rule) and the minimum individual regret of the ‘‘opponent’’. In the present thesis, the method of the Analytic Hierarchy Process was applied, which was introduced in 1980 by Saaty. This method was applied for the alternative proposals, as well as for the weights for the determination of the weights, in order to objectify the weights as much as possible. The calculations result to a ranking of the distances from the ideal point, and, subsequently, to a ranking of the irrigation networks. The study area is almost the entire plain of Thessaloniki. Specifically 24 irrigation networks were studied. The irrigation networks forming the Former Lake of Giannitsa, in this study, were considered as a single irrigation network. In addition, two cases were studied, each case consisting of 6 criteria. The first case consists of the following criteria: the volume of irrigation water provided by the G.O.E.B. in growing period per acre, the average productivity per acre based on the crops, the crop production costs per acre, the costs of works carried out for maintenance and rehabilitation of irrigation networks per acre, the mechanical composition of each irrigation network and the availability of products. The second case consists of criteria, such as the needs of crops to irrigation water in growing period per acre, the average productivity per acre based on the crops, the crop production costs per acre, the budget maintenance and rehabilitation works of irrigation networks per acre, the mechanical composition of each irrigation network and the availability of products.

O σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής υπήρξε η επιλογή του βέλτιστου αρδευτικού δικτύου στην πεδιάδα της Θεσσαλονίκης μεταξύ μιας ομάδας αρδευτικών δικτύων, τα οποία επιλέχθηκαν προκειμένου να ενσωματωθούν στον οικονομικό χρονικό προγραμματισμό του ΓΟΕΒ Θεσσαλονίκης – Λαγκαδά. Ως βέλτιστο αρδευτικό δίκτυο θεωρήθηκε εκείνο το δίκτυο της ομάδας που ικανοποιούσε όσο ήταν δυνατόν περισσότερα κριτήρια από μια ομάδα κριτηρίων. Η ομάδα των αρδευτικών δικτύων αποτελούσε τις εναλλακτικές δραστηριότητες ή προτάσεις και επομένως κάθε εναλλακτική πρόταση βαθμολογήθηκε σε σχέση με τα κριτήρια αυτά. Για την λύση του πολύπλοκου αυτού προβλήματος, επιλέχθηκε η θεωρία της πολυκριτηριακής ανάλυσης και ειδικότερα η μέθοδος VIKOR που είναι μια εκ των τεσσάρων μεθόδων που περιλαμβάνονται στις συμβιβαστικές μεθόδους. Η μέθοδος VIKOR αναπτύχθηκε από τον Opricovic στο Πολυτεχνείο του Βελιγραδίου και βασίζεται στις L1 και L∞ νόρμες, με εισαγωγή μιας ενδιάμεσης Q νόρμας ως γραμμικού συνδυασμού των L1 και L∞. Η συμβιβαστική λύση που απορρέει, παρέχει μια μέγιστη ωφέλεια του συνόλου της «πλειοψηφίας» (maximum group utility of majority) και μια ελάχιστη ατομική διαφορά του «αντιπάλου» (minimum individual regret of the opponent). Στην παρούσα διατριβή εφαρμόστηκε για την βαθμονόμηση τόσο των αρδευτικών δικτύων (εναλλακτικές προτάσεις) όσο και των βαρών η μέθοδος Α.Η.Ρ.. Με τον τρόπο αυτό αντικειμενικοποιήθηκαν κατά το δυνατόν τα κριτήρια και τα σταθμιστικά βάρη. Στο τέλος των υπολογισμών προκύπτει μια ιεράρχηση αποστάσεων ως προς το ιδανικό σημείο, και επομένως εκείνο το αρδευτικό δίκτυο που έχει την μικρότερη απόσταση από το ιδανικό σημείο, θεωρείται ως το ιδανικό αρδευτικό δίκτυο, και έπονται ιεραρχικά τα υπόλοιπα. Η περιοχή μελέτης είναι σχεδόν όλη η πεδιάδα Θεσσαλονίκης. Συγκεκριμένα μελετήθηκαν 24 αρδευτικά δίκτυα. Τα αρδευτικά δίκτυα που σχηματίζουν την Πρώην Λίμνη Γιαννιτσών, στην παρούσα μελέτη, θεωρήθηκαν σαν ένα ενιαίο αρδευτικό δίκτυο. Επιπρόσθετα μελετήθηκαν δύο περιπτώσεις, όπου κάθε περίπτωση αποτελείται από 6 κριτήρια. Η πρώτη περίπτωση αποτελείται από τα κριτήρια, του όγκου του αρδευτικού νερού που παροχετεύεται από τον Γ.Ο.Ε.Β. στην καλλιεργητική περίοδο ανά στρέμμα, τη μέση παραγωγικότητα ανά στρέμμα με βάση τις καλλιέργειες, το παραγωγικό κόστος των καλλιεργειών ανά στρέμμα, τις δαπάνες των εκτελεσθέντων έργων συντήρησης και αποκατάστασης των αρδευτικών δικτύων ανά στρέμμα, τη μηχανική σύσταση του κάθε αρδευτικού δικτύου και τη δυνατότητα διάθεσης των παραγόμενων προϊόντων. Η δεύτερη περίπτωση αποτελείται από τα κριτήρια, των αναγκών των καλλιεργειών σε αρδευτικό νερό στην καλλιεργητική περίοδο ανά στρέμμα, τη μέση παραγωγικότητα ανά στρέμμα με βάση τις καλλιέργειες, το παραγωγικό κόστος των καλλιεργειών ανά στρέμμα, τον προϋπολογισμός έργων συντήρησης και αποκατάστασης των αρδευτικών δικτύων ανά στρέμμα, τη μηχανική σύσταση του κάθε αρδευτικού δικτύου και τη δυνατότητα διάθεσης των παραγόμενων προϊόντων.