Optimización de la asignación del agua de riego para los cultivos del área de influencia del sistema Carrizal-Chone

Abstract

The use of water in agriculture represents the largest consumer of water in the world, for this reason the needs of crops must be studied to achieve an efficient use of water. This work will estimate the irrigation needs of the 11 main crops in the area of influence of the Carrizal-Chone system located in Ecuador, which is a pressurized irrigation system that starts at the "La Esperanza" dam and has a irrigable area of 10,000 hectares. The methodology to be used for estimating crop water requirements is the Penman-Monteith method proposed by FAO to determine reference evapotranspiration (ETo) and then the dual crop Kc will be used to determine the evapotranspiration of each crop Cultivation considering both the evaporation of the soil and the transpiration of the plant. With the water requirements of each crop, the production costs will be established and at the same time the risk of the variability of the prices of the different crops will be analyzed by means of the Montecarlo method and later an economic optimization model will be implemented to maximize the Economic gain and minimize the use of water. In this way an efficient allocation will be achieved both in terms of volume of water and economically.

El uso de agua en la agricultura representa el mayor consumidor de agua a nivel mundial, por esta razón se debe estudiar las necesidades de los cultivos para lograr un uso eficiente del agua. En este trabajo se estimarán las necesidades de riego de los 11 cultivos principales del área de influencia del sistema Carrizal-Chone ubicado en Ecuador, el cual es un sistema de riego presurizado que inicia en la represa "La Esperanza" y tiene un área regable de 10.000 hectáreas. La metodología que se empleará para la estimación de las necesidades de agua de los cultivos es el método Penman-Monteith propuesta por la FAO para determinar la evapotranspiración de referencia (ETo) y posteriormente se empleará el Kc dual del cultivo para determinar la evapotranspiración de cada cultivo considerando tanto la evaporación del suelo como la transpiración de la planta. Con los requerimientos de agua de cada cultivo, se establecerán los costos de producción y a la par se analizará el riesgo de la variabilidad de los precios de los diferentes cultivos mediante el método de Montecarlo y posteriormente se implementará un modelo de optimización económica que permita maximizar la ganancia económica y minimizar el uso de agua. De esta manera se logrará una asignación eficiente tanto en términos de volumen de agua como económicamente.

[CA] El recurs hídric cada dia és més escàs, i l'agricultura al ser el major consumidor d'aigua es veu obligat a millorar l'eficiència de reg. Davall esta premissa, es va realitzar este treball d'optimització de l'assignació d'aigua de reg, i se'l va realitzar per a l'àrea d'influència del sistema de reg Carrizal-Chone, el qual compta amb una superfície de reg de 10.000,00 hectàrees. Es van determinar les necessitats netes de reg per a cada cultiu, davall la metodologia de la FAO 56 usant el Kc dual, posteriorment es va obtindre els costos de producció i es va analitzar el risc de la variabilitat dels preus de venda per mitjà del mètode de Muntanya Carlo, simulant 1 milió de vegades per a cada cultiu. Del resultat de preus es va emprar el valor del percentil 80, 20 i el preu mitjana, i cada preu va ser un escenari d'anàlisi en el model d'optimització econòmic. L'escenari 1 es va basar en el preu de venda del percentil 80, i a l'emprar el model d'optimització es va obtindre un marge-brut de 38.320.354,48 US$ per mitjà de l'assignació de 100,00 hm3 d'aigua, amb la qual cosa es va obtindre un ràtio de 0,38 US$/m3 , mentres que per al mateix escenari, però sense l'ocupació del model d'optimització, es va obtindre un marge-brut de 34.223.212,89 US$ amb una assignació d'aigua de 131,81 hm3 i un ràtio de 0,25 US$/m3 . En l'escenari 2, que va emprar el preu mitjana de venda, va obtindre com resultat a l'emprar el model d'optimització un marge brut de 25.441.544,80 US$ i un ràtio de 0,25 US$/m3 , mentres que per al mateix escenari, però sense emprar el model, es va obtindre un marge-brut de 25.161.434,94 US$ i un ràtio de 0,19 US$/m3 . Finalment, per a l'escenari 3, es va aconseguir un marge-brut davall l'ocupació del model d'optimització de 12.698.807,45 US$ i un ràtio de 0,12 US$/m3 , mentres que sense l'ús del model el marge-brut per a este escenari va ser de 14.718.766,36 US$ i un ràtio de 0,11 US$/m3 .