Assessment of Ecosystem Services and Water Accounting Methodologies for Integrated Water Resources Management in water scarce basins

Abstract

Even though practical water resources planning and management has evolved greatly, there is still a mismatch between it and Integrated Water Resources Management. In light of the European Water Framework Directive and other European Policies related to water and sustainability, the Ecosystem Services assessment and Water Accounting methodologies have been identified as tools that can help approaching Integrated Water Resources Management. However, the existing methodologies are disconnected from the real requirements of water resources planning and management in complex river basins such as the ones suffering from water scarcity. The Water Accounting frameworks adopt a financial accounting perspective that is too exhaustive for the purpose of transmitting the relevant water stocks and flows for water managers and users in a river basin, and that entail less accuracy in the global water balance. Also, the analysed Ecosystem Assessment Tools overlook the influence of water management as well as the temporal and spatial variability of water resources and demands. This Thesis proposes methodologies for Water Accounting and Ecosystem Services Assessment which overcome the identified limitations and are especially adapted to be implemented in water scarce river basins. The Australian Water Accounting Standards are simplified to avoid exhaustive accounting for the sake of accuracy and transparency of water management information. An improved version is fully designed, and some criteria are proposed to guide its implementation at river basin scale with the purpose of improving public information and governance. A set of Integrated Water Resources Management Tools embedded in the Decision Support System AQUATOOL is tailored with economic information in order to obtain the benefits of three Freshwater Ecosystem Services considering the influence of water management with a detailed time step. The application of the resulting methodologies to different cases of study show the relevance of adopting a water management perspective in order to capture all the complexity of water scarce river basins in the results, so that they are useful for informed decision making. The Water Accounting results disclose synthesised and relevant information for water users and other stakeholders about the state of water resources and their allocation and supply during the analysed period. The Freshwater Ecosystem Services assessment results reveal helpful to classify water bodies or watersheds according to their capacity to provide environmental benefits, and to analyse the tradeoffs between the traditional water demands and the Ecosystem Services beneficiaries. Finally, the methodologies are put into context inside the Integrated Water Resources Management process that covers the target variables to consider, the tools that allow analysing the influence of management actions on them, the indicators that are more informative to water managers, and the ways to transmit the information to the general public. Furthermore, the types of analyses which can be conducted with the proposed methodologies are detailed, and illustrated with examples in scientific literature. The presented research is based on published work, which is expanded or detailed, and includes other non published material. The result is a Thesis that provides improved results and conclusions with respect to the stand-alone papers.

A pesar de que la planificación y gestión de los recursos hídricos ha evolucionado enormemente, existe todavía discordancia entre la misma y la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. A la luz de la Directiva Europea Marco del Agua y otras Políticas Europeas relacionadas con el agua y la sostenibilidad, la Contabilidad del Agua y la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas se han identificado como herramientas que pueden ayudar a aproximarse a la Gestión Integrada de Recursos Hídricos. Sin embargo, las metodologías existentes actualmente están desconectadas de los requisitos reales de la planificación y gestión de los recursos hídricos en cuencas hidrográficas complejas como las que sufren de escasez hídrica. Los marcos de Contabilidad del Agua adoptan una perspectiva de contabilidad financiera que es demasiado exhaustiva para el propósito de transmitir información relevante sobre las reservas y flujos a los gestores y usuarios del agua en una cuenca, y conllevan menos precisión en el balance global de agua. Además, las herramientas analizadas para la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas pasan por alto la influencia de la gestión del agua así como la variabilidad temporal y espacial de los recursos hídricos y las demandas. Esta Tesis propone metodologías para la Contabilidad del Agua y la Evaluación de los Servicios de los Ecosistemas que superan estas limitaciones y que están especialmente adaptadas para su implementación en cuencas con escasez de agua. Los Estándares Australianos de Contabilidad del Agua se simplifican para evitar la contabilidad exhaustiva a favor de la precisión y la transparencia en la información sobre la gestión del agua. Se diseña una versión mejorada y se proponen algunos criterios para guiar su implementación a escala de cuenca con el propósito de mejorar la información pública y la gobernanza. Un conjunto de herramientas para la Gestión Integrada de Recursos Hídricos que forman parte del Sistema Soporte a la Decisión AQUATOOL se une con información económica para obtener los beneficios generados por tres Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce considerando la influencia de la gestión del agua a una escala temporal detallada. La aplicación de las metodologías resultantes a distintos casos de estudio muestra la relevancia de adoptar una perspectiva de gestión del agua para capturar en los resultados la complejidad de las cuencas con escasez de agua, de modo que sean útiles para la toma de decisiones informadas. Los resultados de Contabilidad del Agua muestran información sintética y relevante para los usuarios del agua y otros actores interesados sobre el estado de los recursos hídricos, y su asignación y suministro durante el periodo analizado. Los resultados de la evaluación de los Servicios de los Ecosistemas de Agua Dulce se revelan útiles para clasificar las masas de agua o subcuencas de acuerdo con su capacidad para proporcionar beneficios ambientales y para analizar el equilibrio entre las demandas de agua tradicionales y los beneficiarios de los Servicios de los Ecosistemas. Finalmente, las metodologías se ponen en contexto dentro del proceso de Gestión Integrada de Recursos Hídricos que abarca las variables objetivo a considerar, las herramientas que permiten analizar la influencia de las acciones de gestión sobre ellas, los indicadores más informativos para los gestores del agua, y los modos de transmitir la información al público en general. Además, se detallan e ilustran con ejemplos en la literatura científica los tipos de análisis que pueden llevarse a cabo mediante las metodologías propuestas. La investigación que se presenta está basada en trabajos publicados, que se expanden o detallan, e incluye material no publicado. El resultado es una Tesis que proporciona resultados y conclusiones mejorados respecto a los artículos independientes.

A pesar que la planificació i la gestió dels recursos hídrics ha evolucionat enormement, existeix encara discordancia entre aquesta i la Gestió Integrada de Recursos Hídrics. A la llum de la Directiva Europea Marc de l'Aigua i altres Polítiques Europees relacionades amb l'aigua i la sostenibilidad, la Comptabilitat de l'Aigua i l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes s'han identificat com a ferramentes que poden ajudar a aproximar-se a la Gestió Integrada de Recusos Hídrics. No obstant això, les metodologies existents actualment estan desconnectades dels requeriments reals de la planificació i gestió dels recursos hídricos en conques hidrogràfiques complexes com les que pateixen d'escassesa hídrica. Els marcs de Comptabilitat de l'Aigua adopten una perspectiva de Comptabilitat financera que és massa exhaustiva per al propòsit de transmetre informacó relevant sobre les reserves i fluxes als gestors i usuaris de l'aigua en una conca, i comporten menys precisió al balanç global de l'aigua. A més, les ferramentes analitzades per a l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes passen per alt la influència de la gestió de l'aigua així com la variabilitat temporal i espacial dels recursos hídrics i les demandes. Aquesta Tesi proposa metodologies per a la Comptabilitat de l'Aigua i l'Avaluació dels Serveis dels Ecosistemes que superen aquestes limitacions i que estan especialment adaptades per a la seua implementació en conques amb escassesa d'aigua. Els Estàndards Australians de Comptabilitat de l'Aigua es simplifiquen per evitar la comptabilitat exhaustiva a favor de la precisió i la transparència en la informació sobre la gestió de l'aigua. Es dissenya una versió millorada i es proposen alguns criteris per guiar la seua implementació a escala de conca amb el propòsit de millorar la informació pública i la governança. Un conjunt de ferramentes per a la Gestió Integrada de Recursos Hídrics que formen part del Sistema Suport a la Decisió AQUATOOL s'uneix amb informació econòmica per obtindre els beneficis generats per tres Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça considerant la influència de la gestió de l'aigua a una escala temporal detallada. L'aplicació de les metodologies resultants als distints casos d'estudi mostren la rellevància d'adoptar una perspectiva de gestió de l'aigua per capturar als resultats la complexitat de les conques amb escassesa d'aigua, de manera que siguen útils per a la presa de decisions informades. Els resultats de la Comptabilitat de l'Aigua mostren informació sintètica i rellevant per als usuaris i altres actors interessats sobre l'estat dels recursos hídric, i la seua assignació i subministrament al llarg del període analitzat. Els resultats de l'avaluació dels Serveis dels Ecosistemes d'Aigua Dolça es revelen útils per classificar les masses d'aigua o subconques d'acord amb la seua capacitat per proporcionar beneficis ambientals i per analitzar l'equilibri entre les demandes d'aigua tradicionals i els beneficiaris dels Serveis dels Ecosistemes. Finalment, les metodologies es posen en context dins del procés de Gestió Integrada de Recursos Hídrics que abarca les variables objectiu a considerar, les ferramentes que permeten analitzar la influència de les accions de gestió sobre elles, els indicadors més informatius per als gestors de l'aigua, i les maneres de transmetre la informació al públic en general. A més, es detallen i il¿lustren amb exemples en la literatura científica els tipus d'anàlisis que es poden portar a terme mitjançant les metodologies propostes. La investigació que es presenta està basada en treballs publicats, que s'expandeixen o detallen, i inclou material no publicat. El resultat és una Tesis que proporciona resultats i conclusions millorades respecte als articles independents.