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Modelo de simulación de aprovechamiento del agua para la producción agrícola Modelo de simulación de aprovechamiento del agua para la producción agrícola Modelo de simulación de aprovechamiento del agua para la producción agrícola

Dinámica de Sistemas

Boletín de Dinámica de Sistemas

Modelo de simulación de aprovechamiento del agua para la producción agrícola

Basado en un modelo de simulación con Vensim

Carlos Alfredo Castrillo Delgado
castrillo.carlos@gmail.com


La comunidad de Colón (Bolivia) se ha caracterizado por ser una comunidad altamente productiva, por el hecho de contar con buenos suelos y un clima favorable para la actividad agrícola. Sin embargo, es estos últimos años la producción agrícola está comenzando a disminuir lo que es motivo de preocupación de los pobladores.
La causa se debe principalmente a que los caudales del río Colón están disminuyendo lo que reduce la oferta de agua para riego, la superficie cultivada, la producción y los ingresos económicos. Se ha podido identificar que la causa de la disminución de los caudales del río Colón, se debe al deterioro ambiental de la cabecera de la cuenca, por la acción humana. La pérdida de la cobertura vegetal y la erosión de los suelos resultante, se han traducido en una disminución de la capacidad de infiltración de las aguas de las lluvias, lo que reduce la escorrentía subsuperficial y por la tanto el caudal de base del río.
Ante esta situación se están analizando alternativas para intervenir la cabecera de la cuenca del río Colón, ejecutándose prácticas de manejo de cuenca para su restauración, lo que permitirá evitar que el deterioro ambiental y el deterioro de la calidad de vida se sigan profundizando. En el proceso de análisis de las diferentes alternativas, se está prestando especial atención a la evaluación económica, la cual presenta una serie de dificultades técnicas como ser la necesidad de integrar de manera simultánea los aspectos tecnológicos, productivos, económicos y ambientales.
Para dar solución a las dificultades y así realizar una evaluación más realista de las diferentes alternativas, se ha previsto la utilización de un enfoque se sistemas y las construcción de un modelo de simulación dinámico.
En el presente proyecto se desarrolla el modelo de simulación requerido para la evaluación económica y se muestran los resultados obtenidos para diferentes alternativas de solución al problema de deterioro de la cuenca y la disminución de la oferta de agua para riego, la producción agrícola y los ingresos de los productores.

1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA

La comunidad de Colón (Bolivia) se ha caracterizado por ser una comunidad altamente productiva, gracias al trabajo tesonero de sus pobladores y por el hecho de contar con buenos suelos y un clima favorable para la actividad agrícola. Sin embargo, es estos últimos años la producción agrícola está comenzando a disminuir lo que es motivo de preocupación de los pobladores.
La causa de la baja de la producción agrícola se debe principalmente a que los caudales del río Colón, la fuente de agua para el sistema de riego, están disminuyendo. Al reducirse la oferta de agua para riego, se reduce la superficie cultivada y por lo tanto también se reduce la producción y los ingresos económicos.
Se ha podido identificar que la causa de la disminución de los caudales del río Colón, se debe al deterioro ambiental de la cabecera de la cuenca del río Colón, por la acción humana. Los pobladores han explotado irracionalmente los bosques naturales, han realizado prácticas agrícolas inadecuadas en suelos inestables y han incrementado la carga animal lo que ha derivado en el sobrepastoreo y la perdida de cobertura vegetal.
La pérdida de la cobertura vegetal y la erosión de los suelos resultante, se han traducido en una perturbación hidrológica de la cuenca, ya que al disminuirse la capacidad de infiltración de las aguas de las lluvias, aumenta la escorrentía directa y con ello los picos de las crecidas causando inundaciones en la parte de baja de la cuenca. Por otra parte, la disminución de los volúmenes de agua infiltrados, reduce el caudal de base del río lo que tiene un impacto negativo importante en el caudal total del río en la época de estiaje, ya que en este periodo el caudal está constituido en su integralidad por el caudal de base. La disminución de los caudales del río y de la producción agrícola asociada, se traduce a su vez en un mayor deterioro de la cuenca, ya que los productores al ver disminuidos sus ingresos económicos, presionan los recursos naturales de la cuenca, generándose un círculo vicioso entre deterioro de las condiciones de vida y el deterioro ambiental.
Ante esta situación se están analizando alternativas tecnológicas para intervenir la cabecera de la cuenca del río, ejecutándose prácticas de manejo de cuenca lo que permitiría evitar que el deterioro ambiental y el deterioro de la calidad de vida se sigan profundizando. Al concretarse la restauración de la cabecera de la cuenca y al mejorarse su calidad ambiental, los caudales del río en la época de estiaje se verían incrementados y con ello se impactaría positivamente a la producción agrícola, se mejorarían los ingresos económicos y la calidad de vida de los pobladores.
En el proceso de análisis de las diferentes alternativas, se está prestando especial atención a la evaluación económica. Dicha evaluación está considerando como costos las inversiones requeridas para implementar las prácticas de manejo de cuencas y como beneficios los ingresos obtenidos por la producción agrícola bajo riego.
Sin embargo, al procederse con las evaluaciones económicas de las diferentes alternativas, se han encontrado una serie de dificultades técnicas para poder contar con una evaluación representativa de la realidad y que permita tomar decisiones acertadas. Entre las dificultades encontradas se indican las siguientes:
  • La oferta de agua depende de la lluvia, la cual presente variaciones importantes de un año a otro.
  • Los volúmenes de producción agrícola varían de año en año, ya que los mismos dependen principalmente de la cantidad de hectáreas sembradas, las que a su vez depende de los volúmenes ofertados de agua, que presentan variaciones anuales importantes.
  • Los ingresos económicos dependen de los precios de los productos agrícolas, los cuales también presentan fluctuaciones periódicas.
  • Los ingresos económicos también dependen de las superficies asignadas a los diferentes cultivos, ya que existen cultivos que son más rentables que otros.
  • Es necesario integrar y considerar de manera simultánea los aspectos tecnológicos, productivos, económicos y ambientales, tomando en cuenta su evolución en el tiempo.
    Para dar solución a las dificultades indicadas y así realizar una evaluación más realista de las diferentes alternativas, se ha previsto la utilización de un enfoque se sistemas y las construcción de un modelo de simulación dinámico.
    El modelo a construir permitirá analizar diferentes escenarios, integrando los aspectos físicos, productivos, económicos y ambientales, considerando su evolución en el tiempo.

    2. OBJETIVO
    El objetivo principal del proyecto es la construcción de un modelo dinámico que permita la simulación de diferentes escenarios para la evaluación económica de la inversiones requeridas para la restauración ambiental e hidrológica de la cabecera de la cuenca del río Colón, lo que permitirá incrementar la oferta de agua para la producción agrícola bajo riego, los ingresos económicos y el nivel de vida de los pobladores.

    3. JUSTIFICACIÓN
    Las simulaciones que se realizarán con el modelo dinámico a desarrollar, nos permitirá contar con una visión integral y dinámica de las prácticas de manejo de cuencas, la oferta de agua para riego y los procesos de producción agrícola bajo riego.
    El modelo a desarrollar contribuirá al desarrollo sostenible de la región, al ofrecer una herramienta de simulación que permitirá mejorar los procedimientos tradicionales para la evaluación de los proyectos ambientales, al integrar los aspectos productivos, económicos y ambientales, y contar con una representación microeconómica de las actividades productivas.
    Asimismo, con el modelo se podrá evidenciar las ventajas económicas que ofrecen las iniciativas orientadas a la conservación y la preservación de las cabeceras de los ríos.

    4. DIAGRAMA CAUSAL

    aprovechamiento

    5. DESCRIPCIÓN DEL MODELO


  • El modelo comprende básicamente tres componentes:
  • Prácticas de manejo de cuencas e incremento de la oferta de agua para riego
  • Función de producción
  • Costos, beneficio y evaluación económica

    Prácticas de manejo de cuencas e incremento de la oferta de agua para riego
    La implementación de las prácticas del manejo de cuencas en las cabeceras de los ríos, permite reponer la cobertura vegetal y aumentar la infiltración del agua de lluvia para la recarga de los acuíferos, lo que aumenta las disponibilidad de agua subterránea que escurre subsuperficialmente hacía los ríos, aumentando la oferta de agua para la producción agrícola bajo riego.
    La cantidad del agua lluvia infiltrada y que escurre subsuperficialmente hacia las fuentes de agua depende de parámetro que denominamos “coeficiente de aporte agua subterránea”. Este coeficiente representa la fracción de del agua de lluvia que se infiltra y escurre subsuperficialmente alimentando el flujo del río y sus tributarios.
    De acuerdo a lo indicado podemos ver que la implementación de las prácticas de manejo de cuencas se traduce en un incremento de este factor, lo que deriva en un incremento de los volúmenes de agua infiltrados y escurridos subsuperficialmente al río y sus tributarios. Por otra parte, otro elemento importante que influye en la disponibilidad del agua para riego es la precipitación pluvial, la cual varía de manera importante de año en año.
    El aumento del caudal de los ríos incrementa la oferta de agua para riego lo que se traduce en una mayor superficie de cultivos, incrementándose la producción agrícola, los ingresos económicos y la calidad de vida de los agricultores.

    Función de producción
    Los niveles de producción de los cultivos dependen del volumen de agua disponible para riego, de la superficie de tierra ocupada por los cultivos y de los fondos necesarios para acceder al uso de maquinaría, herramientas y de la mano de obra disponible y los insumos requeridos para las tareas agrícolas.
    El equipo y los insumos requeridos son diferenciados en equipo e insumos para la preparación de los suelos, insumos para el control de plagas, y equipos e insumos para la producción. El trabajo también es diferenciado según su aplicación durante la siembra, el control de malezas, el riego y la cosecha.
    Costos, beneficio y evaluación económica
    Los costos de producción incluyen la remuneración del trabajo necesario para la preparación del suelo, siembra, riego, tareas culturales y cosecha; la compra de la semilla, estiércol, fertilizantes, desfoliantes, plaguicidas; así como el pago por el uso de los servicios de las herramientas y eventualmente de la maquinaría agrícola. Incluyen también, los costos del agua de riego, en términos de los montos necesarios para asegurar el mantenimiento de los canales.
    Los beneficios son el resultado de la venta de la producción agrícola y dependen principalmente de los precios de venta y de los rendimientos agrícolas. Hay que tomar en cuenta que los precios presentan importantes fluctuaciones en el tiempo, por lo que para su consideración se debe disponer de registros detallados y un tratamiento estadístico. Las inversiones comprenden los recursos económicos requeridos para la implementación de las prácticas de manejo de cuencas y para las inversiones en el mejoramiento de la infraestructura de riego.
    Para la evaluación económica de las inversiones se calcula el Valor Actual Neto (VAN) para una determinada tasa de retorno.

    6. DIAGRAMA

    aprovechamiento

    7. RESULTADOS

    aprovechamiento

    8 CONCLUSIONES

    Tanto para la primera como para la segunda alternativa, todas las variables de interés (oferta de agua, superficie cultivada, producción agrícola, ingresos agrícolas y beneficios agrícolas) se incrementan en proporción al área intervenida.
    El VAN para los tres escenarios de la primer alternativa presenta un valor positivo para un horizonte mayor de 3 años para el primer escenario, 7 años para el segundo y 12 para el tercer escenario. Para el caso de la segunda alternativa, el VAN presenta un valor positivo para un horizonte mayor de 5 años para el primer escenario, 12 años para el segundo y negativo para el tercer escenario.
    Se observa que mientras mayor es la superficie intervenida, lo que representa más inversión, el VAN es menor. Lo que podría llevar a la conclusión de que desde el punto de vista económico es mejor no invertir y dejar las cosas como están, lo que obviamente se traduciría en un desastre ambiental y económico. Estas discrepancias se presentan porque solo se están considerando como beneficios de la restauración de la cuenca de cabecera los beneficios por la producción agrícola cuando existen otros beneficios ambientales importantes que no se están considerando.
    También se observa que pese a la exageración de cargar todas las inversiones del manejo de cuencas a solo la producción agrícola bajo riego, la inversión es rentable para un horizonte mayor a 12 años tanto para la primera como la segunda alternativa, a excepción del tercer escenario de la alternativa 2.
    Si tomamos en cuenta que para este tipo de inversiones el Estado es el principal financiador (a fondo perdido), resulta evidente el beneficio importante que tendrán estas inversiones en la calidad de vida de los productores.
    Si bien el modelo desarrollado ha demostrado su importancia para la evaluación económica de diferentes alternativas, se debe continuar con su afinamiento incluyendo sobre todo los beneficios ambientales (valorados) que resultan de un manejo de cuencas.

    (*) Puede solicitar información más detallada de este trabajo al autor


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