Políticas e instrumentos económicos para la gestión de la escasez del agua

Abstract

La gestión eficiente del agua es uno de los desafíos más necesarios para la sostenibilidad de los sistemas agrarios y económicos, especialmente en regiones mediterráneas y semiáridas como la Cuenca Hidrográfica del Guadalquivir (CHG) en el sur de España, donde el crecimiento poblacional y el cambio climático intensifican la escasez. Esta tesis doctoral aborda este reto evaluando, desde una perspectiva cuantitativa e integrada, el potencial de diversos instrumentos económicos y estrategias de asignación para mejorar la gestión y gobernanza de los recursos hídricos. La investigación utiliza modelos hidro-económicos desarrollados para la CHG, que integran componentes hidrológicos y económicos mediante la Programación Matemática Positiva (PMP) para el sector agrícola. Se analizan tres estrategias de asignación de agua superficial (Asignación Proporcional (AP), Pérdidas Económicas Proporcionales (PEP) y Asignación Óptima (AO), la incorporación de reservas de agua subterránea, y se comparan los efectos de la tarifación del agua frente a las cuotas de asignación. Además, se emplea un innovador acoplamiento entre el modelo hidro-económico (microeconómico) y un modelo macroeconómico de Equilibrio General Computable regionalizado para capturar las retroalimentaciones en los precios de los productos agrarios y sus impactos en el bienestar social. Los resultados demuestran que, si bien la AP es la estrategia más común, a menudo genera disparidades económicas significativas entre los agricultores. La AO, al maximizar el margen bruto agrícola, minimiza las pérdidas y, en muchos casos, reduce las desigualdades, mientras que la PEP se presenta como una alternativa intermedia que equilibra la eficiencia económica con la equidad en las pérdidas relativas. La integración de reservas de agua subterránea emerge como un factor crítico, reduciendo sustancialmente las pérdidas económicas en todos los escenarios de sequía y disminuyendo la brecha entre las diferentes estrategias de asignación, reforzando su papel como recurso estratégico esencial, siempre que se gestione de manera sostenible para evitar la sobreexplotación. En la comparación entre la tarifación y las cuotas de agua, se observa que, desde la perspectiva privada del agricultor, las cuotas suelen implicar menores pérdidas económicas. Sin embargo, desde una perspectiva social, la tarifación puede ser más beneficiosa en su conjunto si los ingresos recaudados se reinvierten en el bienestar público, a pesar de las ineficiencias económicas inherentes (medidas por el coste marginal de los fondos públicos y el exceso de gravamen). La dificultad para establecer precios de agua óptimos en la práctica subraya la complejidad de su implementación. Finalmente, el acoplamiento de los modelos micro y macroeconómicos revela que considerar los efectos del precio es crucial para una evaluación completa de los impactos económicos de la sequía. El “efecto precio” (aumento de precios de los productos agrícolas por la menor oferta) puede mitigar las pérdidas microeconómicas para los productores, e incluso en algunos escenarios, el margen bruto agregado puede superar el del escenario sin sequía. No obstante, esta mejora para los productores se traduce en una pérdida del excedente del consumidor y una disminución del bienestar social global. La estrategia de Asignación Óptima, al minimizar el impacto en los precios al consumidor, resulta en la menor pérdida total de bienestar. Así, esta tesis subraya la necesidad de transitar hacia modelos de asignación de agua que integren de forma explícita la eficiencia económica, la equidad territorial y la sostenibilidad ambiental. Esto requiere un enfoque de gobernanza adaptativa, el uso estratégico de recursos como el agua subterránea, y herramientas analíticas robustas y multiescalares que consideren tanto los impactos directos en el sector agrícola como las interacciones con la economía en general.

Efficient water management constitutes one of the most critical challenges for ensuring the sustainability of agricultural and economic systems, particularly in Mediterranean and semi-arid regions such as the Guadalquivir River Basin (Cuenca Hidrográfica del Guadalquivir [CHG]) in southern Spain, where population growth and climate change are intensifying water scarcity. This doctoral dissertation addresses this challenge by quantitatively and integrated assessing the potential of various economic instruments and allocation strategies to enhance the management and governance of water resources. The study employs hydro-economic models specifically developed for the CHG, which integrate hydrological and economic components through Positive Mathematical Programming (PMP) applied to the agricultural sector. The analysis encompasses three surface water allocation strategies: Proportional Allocation (PA), Proportional Economic Losses (PEL), and Optimal Allocation (OA). In addition, it incorporates groundwater reserves. Comparing the effects of water pricing with allocation quotas, a further methodological contribution of the study is its innovative coupling of the hydro-economic (microeconomic) model with a regionalized Computable General Equilibrium model, allowing for the capture of feedback effects on agricultural commodity prices and their implications for social welfare. The findings reveal that, while PA remains the most widely applied strategy, it frequently results in pronounced economic disparities between farmers. OA, by maximizing agricultural gross margins, minimizes losses and, in many cases, mitigates inequality, whereas PEL emerges as an intermediate alternative that balances economic efficiency with equity in relative losses. The integration of groundwater reserves proves to be a pivotal factor, substantially reducing economic losses under all the drought scenarios and narrowing the differences between allocation strategies, thereby reinforcing groundwater’s role as a strategic resource, provided that it is managed sustainably to prevent its overexploitation. The comparison between water pricing and allocation quotas indicates that, from the perspective of individual farmers, quotas generally entail lower economic losses. However, from a societal perspective, pricing may yield greater aggregate benefits if revenues are reinvested in public welfare, despite inherent inefficiencies (measured by the marginal cost of public funds and excess burden). The practical difficulty of determining optimal water prices underscores the complexity of implementing such instruments. Moreover, the integration of micro- and macroeconomic models highlights the need to account for price effects in order to provide a comprehensive assessment of the economic consequences of drought. The “price effect” (i.e., the rise in agricultural product prices due to reduced supply) can partially offset microeconomic losses for producers and, under certain scenarios, even generate aggregate gross margins that exceed those of non-drought situations. Nevertheless, such producer gains are accompanied by reductions in consumer surplus and an overall decline in social welfare. Among the allocation strategies, OA yields the lowest welfare losses by minimizing consumer price impacts. Thus, this dissertation emphasizes the urgent need to advance towards water allocation models that explicitly integrate economic efficiency, territorial equity, and environmental sustainability. Achieving this requires adaptive governance frameworks, the strategic use of resources such as groundwater, and the application of robust, multi-scalar analytical tools capable of capturing both these models’ direct impacts on the agricultural sector and their broader interactions within the economy.