Nonlinear Irrigation Water Pricing in Case of Resource Risk

par Yoro Sidibe

Thèse de doctorat en Sciences économiques

Sous la direction de Mabel Tidball et de Jean-Philippe Terreaux.

  • Titre traduit

    Tarification Non Linéaire de l’Eau d’Irrigation en cas de Ressource Aléatoire


  • Résumé

    Dans un contexte où l'irrigation est une pratique devenue essentielle aux équilibres alimentaires sur la planète, plus particulièrement dans le cadre d'une augmentation des aléas climatiques, les systèmes de tarification non linéaire peuvent jouer un rôle déterminant pour la répartition de la ressource en eau, tout en respectant différentes contraintes de gestion telles que la couverture des coûts. Récemment, en France, certaines compagnies de gestion de l'eau d'irrigation ont mis en place de tels systèmes originaux de tarification fondés sur une différenciation entre des volumes d'eau réservés et des volumes réellement consommés. Ce travail a un double objectif : il vise, d'une part, à évaluer, sur différents plans, ces nouveaux systèmes de tarification mis en place et d'autre part, à concevoir des méthodes de tarification non linéaires capables d'intégrer les risques liés à la variabilité de la disponibilité de l'eau. La thèse est organisée en deux parties. La première partie est composée de 2 chapitres qui fournissent des éléments de cadrage sur la gestion de l'eau d'irrigation et expliquent la problématique de la recherche. La deuxième partie est composée de 4 chapitres constituant chacun un article. Dans le chapitre 3, nous évaluons l'efficacité de systèmes de tarification non linéaire de l'eau d'irrigation mis en place par des compagnies d'eau en France en prenant en compte les aléas pluviométriques et nous proposons des pistes d'amélioration de ces systèmes. Le chapitre 4 se situe dans la continuité du précédent dans la mesure où une méthodologie similaire est utilisée. Il compare ces nouveaux systèmes de tarification à une tarification uniforme dans un contexte de rareté de l'eau d'irrigation et d'aléas climatiques. Les résultats montrent que ces systèmes sont d'autant plus efficaces que la tarification uniforme que la ressource est rare. Le chapitre 5 modélise une situation où les agriculteurs ont la possibilité de réserver de l'eau dans des stocks de niveaux de sécurité différents. Nous déterminons la tarification optimale sous trois hypothèses d'objectif de gestion : i) Le gestionnaire cherche à maximiser le bien-être social ; ii) Le gestionnaire cherche à maximiser le bien-être social mais en assurant l'équilibre budgétaire ; iii) Le gestionnaire cherche à maximiser son profit. Le chapitre 6 étudie la situation d'un gestionnaire qui a besoin d'informations sur la demande d'eau d'irrigation avant de transférer la ressource vers les périmètres irrigués. C'est le cas du système Neste où les réserves d'eau sont souvent très éloignées des périmètres agricoles. En plus, les agriculteurs sont confrontés à des aléas sur la pluviométrie qui peuvent altérer la précision de leur connaissance de leur demande d'eau future. Dans un tel contexte, nous développons un système de tarification avec des possibilités de réservations sur plusieurs périodes et nous déterminons la tarification optimale que doit appliquer le gestionnaire. La discussion des résultats de ces chapitres permet de proposer des recommandations par rapport à la conception de systèmes de tarification adaptés à la gestion d'une ressource et d'une demande en eau incertaines.


  • Résumé

    In a world where irrigation has become essential to balance global food production, especially in the context of increasingly variable climate conditions, nonlinear pricing systems can play a crucial role in the allocation of water resources, while respecting various management constraints such as cost recovery. Recently in France, some irrigation water management companies have implemented such innovative systems based on price differentiation between volumes of water reserved and volumes actually consumed. This work has two objectives: firstly it aims to assess, at different levels, the new pricing systems in place; secondly it seeks to devise methods of nonlinear pricing that can integrate the risks related to the variability of the availability of water. The thesis is organized into two parts. The first part (chapters 1 and 2) provides background information on irrigation water management and explains the research problem. In the second part (chapter 3 to 6) each chapter is an article. In chapter 3, we assess the effectiveness of nonlinear pricing systems implemented by water companies in France, taking into account the variability of rainfall. We analyze the advantages of these new pricing systems for managing climate variability. We suggest ways of improving these systems. Chapter 4 is in line with the previous chapter in that a similar methodology is used. It compares the new pricing systems to uniform pricing in a context of scarce irrigation water and variable climate conditions. The results show that nonlinear systems are even more efficient than uniform pricing when water scarcity is severe. Chapter 5 models a situation where farmers are offered the possibility of reserving water in stocks with different security levels. We determine optimal pricing for three management assumptions: i) The manager seeks to maximize social welfare, ii) The manager seeks to maximize social welfare while ensuring a balanced budget; iii) The manager seeks to maximize his/her profit. Chapter 6 addresses the situation of a manager who needs information on water demand before moving the resource to areas requiring irrigation. This is the case of the Neste system where water supplies are often far away from agricultural areas. In addition, farmers face uncertainty of rainfall that can alter the accuracy of their knowledge of their future water demand. In this context, we develop a pricing system with the possibility of reservations over several periods and determine the optimal pricing to be implemented. Our results provide guidelines for designing pricing schemes adapted to the management of an uncertain water resource and an uncertain demand.

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