Sustainable management of pressurized irrigation networks by improving the efficiency of water and energy use

In the last decades, irrigated agriculture has undergone a significant expansion, increasing the requirements of a natural and essential resource for the activity development, such as water. This resource is increasingly precious and competition for its use tends to be more intense in the economic sectors. This competition intensifies the need to submit to irrigation, especially in arid and semi-arid areas, a process of modernization by improving their technological level and ensure sustainability of the agricultural sector as a whole. The Spanish government has approved two plans for improving irrigation, National Irrigation Plan (NIP) horizon 2005 and NIP horizon 2008, both of them mainly consisted of promoting the canal lining, pressurized irrigation networks and new automation technologies to improve management in the irrigated areas. This plan has improved water use efficiency, but the new pressurized irrigation networks require large amounts of energy for pumping water. Therefore, energy costs have risen sharply after the modernization, being aggravated by an exponential increment of energy unit prize and compromising the profitability of the sector. In the interests of sustainability and in a context of climate change, where evapotranspiration rate increases water resources decreases, due to the increase of the greenhouse gas (GHG) directly emissions or indirectly caused by the combustion of non-renewable resources, have increased the need to improve efficiency of both resources. This document consists of seven sections. The first one provides an introduction and frame work in which the present PhD thesis is developed. The specific objectives to achieve the main objective of improving the sustainable management of water and energy use are defined in sections 2. Studies to achieve the proposed objectives are developed in sections 3, 4, 5 and 6 correspond to publications in scientific journals included in the database of the Science Citation Index (SCI) Section 3 contains a first study in which the water and energy use was evaluated in Fuente Palmera irrigation district. To this end, the protocol for energy audits, proposed by IDAE, was adopted and applied and which concluded that this irrigation district is high energy consumer. The impact of organizing farmers in irrigation turns, as improvement measure, was outlined and evaluated resulting a potential energy savings of 12 %...La agricultura de regadío ha sufrido una importante expansión en las últimas décadas, incrementándose así los requerimientos de un recurso natural y esencial para el desarrollo de la actividad, como es el agua. Este recurso es cada vez más preciado y la competencia en los diferentes sectores económicos por su uso tiende a ser más intensa. Esta competencia agudiza la necesidad de someter a los regadíos, principalmente en zonas áridas y semiáridas, a un proceso de modernización que mediante la mejora de su nivel tecnológico asegure su sostenibilidad y la del sector agrario en su conjunto. El Gobierno español ha aprobado varios planes para la mejora del regadío, Plan Nacional de Regadíos (PNR) horizonte 2005 y PNR horizonte 2008 que consistieron principalmente en la instalación de redes a presión en las zonas regables y la incorporación de nuevas tecnologías de automatización para mejorar su gestión. Dichos planes han conseguido mejorar la eficiencia en el uso del agua, sin embargo las nuevas redes a presión requieren elevados consumos de energía. Los costes energéticos que debe soportar el sector han crecido bruscamente tras la modernización, siendo agravados por un contexto de incremento exponencial del precio unitario de la energía y comprometiendo la rentabilidad del sector. En aras de la sostenibilidad y en un contexto de cambio climático, donde aumentan las tasas de evapotranspiración y disminuyen los recursos hídricos motivados por el incremento de las emisiones de gases de efecto invernadero, causados directa o indirectamente por la combustión de recursos no renovables, surge la necesidad de mejorar la eficiencia del uso de ambos recursos. Este documento consta de siete apartados. El primero de ellos proporciona una introducción y define el marco en el que se desarrolla la tesis doctoral. Los objetivos específicos para alcanzar el objetivo principal de mejorar la gestión sostenible de los recursos agua y energía, son definidos en el apartado 2. Los estudios realizados para la consecución de los objetivos propuestos se desarrollan en los apartados 3, 4, 5 y 6 y corresponden con publicaciones íntegras en revistas científicas incluidas en la base de datos del Science Citation Index (SCI) El apartado 3 contiene un primer estudio en el que se caracteriza el uso del agua y la energía en la zona regable de Fuente Palmera. Con este fin,..