Valoración económica del uso del agua en el regadío de la cuenca del Segura.Evaluación de instrumentos económicos para la gestión de acuíferos

[SPA] El regadío es un factor clave para la producción agraria en zonas con climas semiáridos, como es el caso de la cuenca del Segura, en el sureste de España, donde la escasez de agua para riego es especialmente severa. La fuerte demanda de agua para la producción de cultivos hortofrutícolas de elevada rentabilidad, junto a un notable crecimiento de la población y el turismo, han generado una importante presión sobre los recursos hídricos, exacerbando la tradicional situación de escasez de la cuenca. Además, los escenarios de cambio climático previstos pueden empeorar esta situación en el futuro. En este contexto de creciente escasez y sensibilización hacia la conservación de los recursos hídricos y los ecosistemas dependientes de los mismos, se hace necesario evaluar posibles alternativas de gestión de los recursos hídricos, lo que implica conocer, no solo la efectividad de dichas medidas, sino también su impacto económico, para lo que resulta esencial una adecuada valoración económica de los usos del agua. Las particulares características agronómicas, tecnológicas y económicas de los sistemas productivos de regadío de la cuenca del Segura, junto con su situación de escasez estructural de agua, hacen que la gestión de los recursos hídricos en esta zona sea especialmente compleja y, en ocasiones, conflictiva. Esta tesis doctoral, fundamentada en tres artículos científicos, aborda varias problemáticas de gestión del agua con gran relevancia económica, social y ambiental. En el primer artículo se evalúa el impacto económico de las pérdidas por evaporación de agua en grandes embalses y pequeñas balsas de riego de la cuenca del Segura. En climas semiáridos, estas pérdidas pueden ser elevadas, reduciendo el elevado nivel de eficiencia en el uso del agua que se ha alcanzado mediante técnicas como la presurización de los sistemas tradicionales de transporte y distribución o el riego localizado, por lo que pueden tener un impacto económico significativo. El volumen de pérdidas de agua por evaporación se ha calculado mediante una metodología basada en registros de evaporación en tanque evaporímetro Clase-A y coeficientes de tanque mensuales. A partir de dicha estimación, se ha calculado el impacto económico de dichas pérdidas utilizando un modelo económico de programación matemática que simula la asignación de la superficie regable y los recursos hídricos disponibles entre los cultivos de las diferentes zonas regables de la cuenca. Dicho modelo permite obtener el valor de uso del agua de riego en la cuenca del Segura, así como analizar el impacto económico de diferentes escenarios de disponibilidad de agua. En este caso, se ha utilizado para evaluar el impacto económico de las pérdidas por evaporación. Los resultados obtenidos muestran una elevada rentabilidad del agua en la cuenca, si bien existen notables diferencias entre zonas. Las pérdidas por evaporación de agua de los embalses y pequeñas balsas de riego suponen una reducción del 6,3% del valor de la producción agraria de la cuenca y del 5,4% de la rentabilidad privada, medida en términos de margen neto de las explotaciones. Este impacto es mayor, tanto en términos absolutos como relativos, en las zonas de la cuenca que alojan los regadíos más intensivos y rentables. Aproximadamente un 80% del impacto económico corresponde a la evaporación desde pequeñas balsas de riego. Nuestros resultados ponen de manifiesto la necesidad de tener en cuenta las pérdidas por evaporación en la gestión del agua ya que tienen importantes impactos hidrológicos y económicos. La cuantificación de dichos impactos permite realizar una valoración económica más exacta del uso agrario del agua en la cuenca y de las implicaciones de posibles alternativas de gestión. La metodología utilizada y los resultados obtenidos son por tanto de utilidad para la planificación y la gestión de los recursos hídricos, incluyendo la evaluación de alternativas para reducir las pérdidas por evaporación. En el segundo artículo, se evalúa el impacto económico de las pérdidas por evaporación en grandes embalses y pequeñas balsas de riego de la cuenca del Segura bajo diferentes escenarios definidos en función de las tendencias de la política hidráulica y las predicciones de cambio climático. La evaluación de las pérdidas por evaporación bajo diferentes escenarios climáticos e hidrológicos se realiza combinando modelos de balance energético del tanque evaporímetro Clase-A, que incorporan el efecto de las variaciones climáticas, con coeficientes de tanque mensuales. A continuación, se utiliza una versión más completa del modelo económico empleado en el primer artículo para evaluar el impacto social y económico de dichas pérdidas por evaporación, analizando la evolución del impacto en el regadío de la cuenca bajo los distintos escenarios de escasez creciente considerados. De acuerdo con los resultados obtenidos, la disponibilidad de agua en la cuenca podría reducirse hasta en un 40% en el escenario más desfavorable, con un impacto económico de entre el 32 y 36%, según el indicador que se considere. Las pérdidas anuales por evaporación oscilan entre el 6,5% y el 11,7% de los recursos hídricos disponibles para el riego en la cuenca. La progresiva reducción en la disponibilidad de agua en los escenarios considerados tiene importantes y crecientes impactos económicos sobre el regadío de la cuenca. Según el escenario considerado, este impacto de las perdidas por evaporación oscila entre el 4,3% y el 12,3% del valor de la producción agraria, entre el 4,0% y el 12,0% del margen neto de las explotaciones, entre el 5,8% y el 10,7% de la superficie regada y entre el 5,4% y el 13,5% del empleo agrario Estos resultados ponen de manifiesto el creciente efecto del cambio climático sobre las pérdidas por evaporación de agua en la cuenca del Segura, y la necesidad de tener en cuenta las pérdidas por evaporación para la gestión y planificación de los recursos hídricos, tanto en la situación actual como en las futuras. En el tercer y último artículo, se analiza el impacto económico de diferentes instrumentos de gestión del agua que pueden utilizarse para eliminar la sobreexplotación en los acuíferos de la cuenca del Guadalentín, uno de los casos más graves de degradación de aguas subterráneas de la cuenca del Segura y de Europa, prestando especial atención al papel que puede jugar la nueva disponibilidad de agua desalinizada. En esta zona, el crecimiento de la disponibilidad de recursos procedentes de la desalinización supone una oportunidad para abordar este problema a un menor coste económico y social. Los instrumentos analizados son, aparte de la prohibición de las extracciones sin compensación alguna, una tasa ambiental sobre los bombeos de aguas subterráneas, la compra de derechos de aguas subterráneas por parte de la Administración, y la subvención del precio del agua desalinizada a cambio de reducir las extracciones de los acuíferos. Su impacto se evalúa mediante un segundo modelo de programación matemática que maximiza el margen neto derivado de utilizar las diferentes fuentes de suministro de agua disponibles para el regadío en la zona. Este modelo se alimenta de los resultados generados para la zona de estudio por el modelo utilizado en el artículo previo, permitiendo calcular tanto la eficacia de cada instrumento en la consecución del objetivo de reducción de las extracciones de agua subterránea como su impacto económico. En cuanto a la evaluación de instrumentos para eliminar la sobreexplotación de acuíferos, los resultados obtenidos muestran cómo, en la situación actual de disponibilidad de recursos hídricos, todas las alternativas tienen impactos económicos significativos sobre el sector agrario. La mayor disponibilidad en el futuro, aunque a un mayor precio, de recursos procedentes de la desalinización reduciría dichos impactos, aunque no los eliminaría totalmente. Es más, la demanda de agua es tan elevada en la zona que incluso subvencionando fuertemente el precio del agua marina desalinizada a cambio de reducir el uso de agua subterránea no se eliminaría la sobreexplotación. Elegir entre las diferentes medidas analizadas dependerá por tanto de la importancia que se dé a su impacto sobre el sector agrario frente a su coste presupuestario.[ENG] Irrigation is a key factor for agricultural production in areas with semi-arid climates, such as the Segura River basin in SE Spain, where water scarcity for irrigation is especially severe. The high water demand for the production of highly profitable horticultural crops, together with a notable increase in population and tourism, has created strong pressures on water resources, exacerbating the basin’s traditional water scarcity situation. In addition, the predicted climate change scenarios can worsen this situation in the foreseen future. In this context of increasing scarcity and concern about the conservation of water resources and aquatic ecosystems, it is necessary to evaluate possible water management alternatives. This implies assessing, not only the effectiveness of potential management measures, but also its economic impact, what requires an adequate economic valuation of water uses. The particular agronomic, technological and economic characteristics of the irrigated agricultural systems in the Segura basin, together with its structural water scarcity situation, make water resources management in this area especially complex and occasionally conflictive. This dissertation, founded on three scientific papers, addresses several relevant water management problems of high economic, social and environmental relevance. On the first paper we assess the economic impact of evaporation losses from great dams (GDs) and on-farm agricultural water reservoirs (AWRs) in the Segura River basin. In semi-arid climates, these losses can be significant, thus reducing the high water use efficiency reached in agriculture by means of other techniques such as irrigation schemes pressurisation or drip irrigation systems and, consequently, may have a substantial economic impact. Evaporation losses have been calculated using Class-A pan evaporimeter data and monthly pan coefficients. Considering the estimated evaporation losses, we assess the economic impact of such losses using an economic mathematical programming model that simulates land and water allocation to crops in the different irrigated areas of the basin. This model allows computing the use value of water in the irrigated agriculture of the Segura basin, as well as analysing the economic impact of different scenarios of water availability. In the present study, it is used to assess the economic impact of evaporation losses form reservoirs. Results show a high profitability of water use in the basin, with marked differences between areas. We estimate the economic impact of annual evaporation from GDs and AWRs in a reduction of 6.3% of the value of agricultural production and 5.4% of the farm net margin. This impact is greater, in both absolute and relative terms, in the areas accommodating the most intensive and profitable irrigated agriculture. Approximately 80% of such impact corresponds to evaporation form AWRs. Our results highlight the need to account for evaporation losses in water management, as they have important economic impacts. The quantitative assessment of such impacts allows for a more accurate economic valuation of agricultural water use in the basin and of the implications of possible water management alternatives. The applied methodology and results could therefore be useful for future water planning and management, including the assessment of measures for reducing evaporation from reservoirs. The second paper assesses evaporation losses from water reservoirs in the semi-arid Segura basin from both the hydrologic and economic perspectives under different water availability scenarios that are defined based on water policy trends and climate change prospects. Evaporation losses under different climatic and hydrologic scenarios are evaluated with a combination of energy balance models for a Class-A pan evaporimeter, which incorporates the effect of climatic variations, and monthly pan coefficients. A more complete version of the economic mathematical programming model used in the previous article is used to assess the social and economic impact of such evaporation losses under the considered forthcoming scenarios on the basin irrigated agriculture. Our results indicate that water availability could be reduced by up to 40% in the worst-case scenario, with an economic impact in the 32–36% range, depending on the indicator in question. The total annual evaporation loss from reservoirs ranges from 6.5% to 11.7% of the water resources available for irrigation in the basin. The economic impact of such evaporation losses increases with water scarcity, ranging from 4.3% to 12.3% of the value of agricultural production, 4.0% to 12.0% of net margin, 5.8% to 10.7% of the irrigated area, and 5.4% to 13.5% of agricultural employment. These results illustrate the importance of evaporation losses from reservoirs in this region, its marked upward trend for forthcoming scenarios, and the need to account for such losses in future water planning and management. In the third and last paper, we analyse the economic impact of alternative water management instruments that can be used to address the problem of non-renewable groundwater pumping in the aquifers of the Guadalentín basin, one of the most severe cases of aquifer degradation in the Segura basin and in Europe, including the role that new desalinised resources can play. In some areas, availability of desalinised seawater resources is being expanding, what provides an opportunity to address this problem at a lower social and economic cost. The considered instruments are, apart from the outright prohibition of groundwater pumping, an environmental tax on groundwater use, the public buyback of groundwater rights, and the subsidisation of desalinised resources in exchange for reducing extractions from the aquifers. Their impact is assessed using a second mathematical programming model that maximises the farm net margin resulting from the use of the available water resources for irrigation in the area. This model is fed from the results generated by the model used in the second paper for the area of study and calculates the effectiveness of each instrument to achieve the objective of reducing aquifer pumping as well as its economic impact. Our results show that, in the current situation of water availability, all the considered alternatives have significant economic impacts on irrigated agriculture. The existence of abundant, though expensive, desalinised water resources in the foreseen future would reduce, but not eliminate, the negative economic impact of such instruments. Furthermore, water demand is so high in this area that even strongly subsidising the price of desalinised water in exchange for reducing the use of groundwater would not allow eliminating aquifer overdraft. Choosing the right measure thus depends on the relative weights given to the impact on the agricultural sector and to the public cost of the measure.Proyecto europeo “Sustainable Orchard Irrigation for improving fruit Quality and Safety” (IRRIQUAL) y al proyecto “Efectos Ambientales y Económicos del Uso de los Recursos Naturales Suelo y Agua en el Sector Agrario” (NATAG) (Referencia RTA 2010-00109-C04-03. Programa sectorial de Recursos y Tecnologías Agrarias, Instituto Nacional de Investigación y Tecnología Agraria y Alimentaria INIA).Universidad Politécnica de CartagenaPrograma de doctorado en Técnicas Avanzadas en Investigación y Desarrollo Agrario y Alimentari