Water scarcity and inter-basin interactions under global changes. A large-scale hydroeconomic model applied to the Mediterranean region
Rareté de l’eau et relations interbassins en Méditerranée sous changements globaux. Développement et application d’un modèle hydroéconomique à large échelle
Résumé
Global socioeconomic and climatic changes will increase the pressure on water resources in the Mediterranean region in the next decades. This thesis contemplates the question of how heterogeneously distributed water constraints might foster inter-basin interactions. To do so, it is necessary to assess localised water scarcity in terms of both water quantities and economic values, in a framework combining a river basin level modelling with an extended geographic coverage. The methodological approach used is generic hydroeconomic modelling.The first part of the thesis is dedicated to the projection and valuation of water demands. For the domestic sector, the approach is to build threepart inverse demand functions, calibrated at the country scale, taking into account structural change. For the agricultural sector, the economic benefits of irrigation water are calculated based on a yield comparison approach between rainfed and irrigated crops.The second part concentrates on the supply-side of the hydroeconomic model. Operating rules of the reservoirs and water allocation between demands are determined based on the maximisation of water benefits over time and space. A parameterisation-simulation-optimisation approach is used, with hedging parameters and branch allocation parameters optimisation. The model is applied to Algeria, at the 2050 horizon.The last part explores how this hydroeconomic model could be used to investigate inter-basin issues. In a context of heterogeneous water availability between basins, water dependent activities could relocate from water scarce areas to less constrained locations. The last chapter of the thesis suggests looking at the impacts of water scarcity on economic activities location and population migration in an economic geography framework.
Les changements globaux, socio-économiques et climatiques, vont très probablement accroître les tensions sur les ressources en eau dans la région méditerranéenne dans les prochaines décennies. Dans un contexte de contraintes en eau inégalement distribuées géographiquement, des interactions entre bassins pourraient se développer. Par exemple, les activités dépendantes de l’eau pourraient quitter les zones où l’eau est rare pour rejoindre des endroits où elle est plus abondante. Pour étudier cette question, il est intéressant d’évaluer les contraintes en eau localisées, en termes de quantité d’eau et de valeur économique, en combinant une modélisation à l’échelle du bassin à une couverture géographique étendue. Cette thèse mobilise comme cadre méthodologique celui de la modélisation hydroéconomique générique.La première partie de la thèse est consacrée à la projection et à la valorisation des demandes en eau. Pour le secteur domestique, des fonctions de demande inverse en trois parties sont construites, en tenant compte des changements structurels, et sont calibrées à l’échelle des pays. Pour le secteur agricole, le calcul de la valeur économique de l’eau d’irrigation repose sur une méthode de comparaison de rendements entre les cultures pluviales et irriguées.La deuxième partie se concentre sur l’aspect approvisionnement en eau du modèle hydroéconomique. Pour modéliser la gestion des réservoirs, une approche économique est utilisée, fondée sur la maximisation inter-usages et inter-temporelle des bénéfices liés à l’eau. Afin de déterminer les règles d’allocation, une approche “paramétrage-simulation-optimisation” est utilisée, avec des paramètres prudentiels et des paramètres de répartition entre les branches. Le modèle est appliqué à l’Algérie, à l’horizon 2050.La dernière partie de la thèse suggère de s’intéresser aux impacts du manque d’eau sur la localisation des activités économiques et les migrations de population qui s’ensuivent, en se plaçant dans le cadre théorique de l’économie géographique et en utilisant le modèle hydroéconomique développé dans la thèse.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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