Διερεύνηση της αλληλεπίδρασης των οικονομικών και περιβαλλοντικών διαστάσεων της διαχείρισης των υδατικών πόρων μέσω εμπορεύσιμων δικαιωμάτων χρήσης νερού

Abstract

The subject of this thesis is the investigation of the interactions between the economic and environmental dimensions of water resources management using tradable water rights. The focus of the thesis is on the recognition of water as an economic good, the implementation of tradable water rights systems for its management and the adoption of circular economy practices in water resources management. The aim of the thesis is to investigate and evaluate the mode of operation and the economic efficiency of a tradable water rights system, which is developed in the context of the formulation of an aquifer management policy, modifying basic assumptions of the existing literature regarding the economic and environmental conditions of its operation. In order to fulfil this aim, a literature review is carried out in a first phase, which leads to the identification of four points that deserve further research and this thesis attempts to investigate. These research points are: first, the influence of the natural discharge of the aquifer on the formulation of its management policy, second, the influence of market distortions on the formulation of an aquifer management policy based on a tradable water rights system, third, the investigation of the economic efficiency of a groundwater reuse-recycling system as an alternative to a tradable water rights system for the aquifer management and fourth, the influence of the form of the discount function on the formulation of a groundwater management policy based on a tradable water rights system. To investigate the above points, a typical problem for the management of an aquifer under the supervision of a water agency that is considering a tradable water rights system for its management is formulated. To simulate the aquifer’s hydrological behavior, a 'bathtub' model is chosen, according to which the aquifer is assumed to have uniform groundwater level over its entire area. A different dynamic optimization problem is formulated and solved for the investigation of each point. A region in Northern Greece is selected as the source area for hydro-economic data for the simulations. The results obtained show, firstly, that not considering natural discharge leads to overestimation of the benefit of groundwater consumption and concurrently to different estimation of tradable water rights’ price. It is also shown that when there are distortions in the tradable water rights market there is social welfare loss, which over time can reach 10% compared to perfect competition under extreme monopoly or monopsony conditions. It is then concluded that market distortions’ impact can be reduced through the initial allocation of water rights by the water agency. Subsequently, it is figured that for recycled water tariffs up to and beyond 0.20 €/m^3 a management policy based on a groundwater reuse-recycling system can lead to higher economic efficiency of groundwater. Finally, it is shown that there is high sensitivity of the extracted results to the discount function, which has direct impact on the social welfare resulting from groundwater consumption, the aquifer’s hydrological behavior and the intertemporal economic efficiency of the tradable water rights system.

Η διατριβή αυτή έχει ως γνωστικό αντικείμενο τη διερεύνηση της αλληλεπίδρασης των οικονομικών και περιβαλλοντικών διαστάσεων της διαχείρισης υδατικών πόρων μέσω εμπορεύσιμων δικαιωμάτων χρήσης νερού. Στο επίκεντρο της διατριβής εντοπίζεται η αναγνώριση του νερού ως οικονομικού αγαθού, η εφαρμογή συστημάτων εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού για τη διαχείριση αυτού καθώς και η υιοθέτηση πρακτικών κυκλικής οικονομίας στη διαχείριση υδατικών πόρων. Ο σκοπός της διατριβής είναι η διερεύνηση και αξιολόγηση του τρόπου λειτουργίας και της οικονομικής αποδοτικότητας ενός συστήματος εμπορεύσιμων δικαιωμάτων χρήσης νερού, το οποίο αναπτύσσεται στο πλαίσιο της διαμόρφωσης μιας πολιτικής διαχείρισης ενός υπόγειου υδροφορέα, τροποποιώντας βασικές παραδοχές της υφιστάμενης βιβλιογραφίας ως προς τις οικονομικές και περιβαλλοντικές συνθήκες λειτουργίας αυτού. Για την εκπλήρωση του σκοπού αυτού πραγματοποιείται σε πρώτη φάση ανασκόπηση της βιβλιογραφίας, η οποία οδηγεί στον εντοπισμό τεσσάρων σημείων, τα οποία αξίζουν περαιτέρω έρευνας και η διατριβή αυτή επιχειρεί να διερευνήσει. Τα σημεία αυτά είναι: πρώτον, η επίδραση της φυσικής εκροής του υπόγειου υδροφορέα στη διαμόρφωση πολιτικής διαχείρισης αυτού, δεύτερον, η επίδραση στρεβλώσεων ως προς τη μορφή της αγοράς στη διαμόρφωση πολιτικής διαχείρισης ενός υπόγειου υδροφορέα με βάση ένα σύστημα εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού, τρίτον, η διερεύνηση της οικονομικής αποδοτικότητας ενός συστήματος επαναχρησιμοποίησης-ανακύκλωσης νερού ως εναλλακτικής λύσης για τη διαχείριση ενός υπόγειου υδροφορέα έναντι ενός συστήματος εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού και τέταρτον, η επίδραση της μορφής της συνάρτησης προεξόφλησης στη διαμόρφωση μιας πολιτικής διαχείρισης ενός υπόγειου υδροφορέα με βάση ένα σύστημα εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού. Για τη διερεύνηση των ανωτέρω σημείων διαμορφώνεται ένα τυπικό πρόβλημα διαχείρισης ενός υπόγειου υδροφορέα, ο οποίος τελεί υπό την εποπτεία μίας υπηρεσίας υδάτων που εξετάζει το ενδεχόμενο εφαρμογής ενός συστήματος εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού για τη διαχείριση αυτού. Για την προσομοίωση της υδρολογικής συμπεριφοράς του υπόγειου υδροφορέα επιλέγεται ένα μοντέλο “bathtub”, σύμφωνα με το οποίο ο υδροφόρος ορίζοντας του υπόγειου υδροφορέα θεωρείται ότι έχει ομοιόμορφη στάθμη σε όλη του την έκταση. Για τη διερεύνηση του κάθε σημείου διαμορφώνεται και επιλύεται ένα διαφορετικό πρόβλημα δυναμικής βελτιστοποίησης. Ως περιοχή προέλευσης υδρολογικών και οικονομικών δεδομένων για τη διεξαγωγή προσομοιώσεων επιλέγεται μία περιοχή στη Βόρεια Ελλάδα. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν, δείχνουν, αρχικά, ότι η μη θεώρηση της φυσικής εκροής οδηγεί σε υπερεκτίμηση του οφέλους που προκύπτει από την κατανάλωση νερού και παράλληλα σε διαφορετική εκτίμηση της τιμής των εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού. Αποδεικνύεται, ακόμη, ότι όταν υπάρχει στρέβλωση στην αγορά των εμπορεύσιμων δικαιωμάτων υπάρχει απώλεια κοινωνικού οφέλους, η οποία διαχρονικά μπορεί να αγγίξει ακόμα και το 10% σε σχέση με τον τέλειο ανταγωνισμό, υπό ακραίες συνθήκες μονοπωλίου ή μονοψωνίου. Επίσης, συμπεραίνεται ότι ο αντίκτυπος των στρεβλώσεων μπορεί να περιοριστεί μέσω της αρχικής κατανομής δικαιωμάτων νερού από την υπηρεσία υδάτων. Έπειτα προκύπτει ότι για τιμές χρέωσης ανακυκλωμένου νερού έως και πέριξ των 0.20 €/m^3 μία πολιτική διαχείρισης που βασίζεται σε ένα σύστημα επαναχρησιμοποίησης-ανακύκλωσης νερού, μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη οικονομική αποδοτικότητα αυτού. Τέλος, προκύπτει ότι υπάρχει υψηλή ευαισθησία των εξαγόμενων αποτελεσμάτων ως προς τη συνάρτηση προεξόφλησης, η οποία έχει άμεση επίδραση στην κοινωνική ευημερία που προκύπτει από την κατανάλωση νερού, την υδρολογική συμπεριφορά του υπόγειου υδροφορέα και τη διαχρονική οικονομική αποδοτικότητα του συστήματος εμπορεύσιμων δικαιωμάτων νερού.