| Abstract |
Groundwater serves as the primary water source for approximately 80% of public water systems in the United States, and for many more as a secondary source. Traditionally management relies on groundwater to meet rising demand by increasing supply, but climate uncertainty and population growth require more judicious management to achieve efficiency and sustainability. Over-pumping leads to groundwater overdraft and jeopardizes the ability of future users to depend on the resource. Optimal urban groundwater pumping can play a role in solving this conundrum. This paper investigates to what extent and under what circumstances controlled pumping improves social welfare. It considers management in a hydro-economic framework and finds the optimal pumping path and the optimal price path. These allow for the identification of the social benefit of controlled pumping, and the scarcity rent, which is one tool to sustainably manage groundwater resources. The model is numerically illustrated with a case study from Albuquerque, New Mexico (USA). The Albuquerque results indicate that, in the presence of strong demand growth, controlled pumping improves social welfare by 22%, extends use of the resource, and provides planners with a mechanism to advance the economic sustainability of groundwater.Les eaux souterraines constituent la ressource en eau principale de 80% des systèmes public d’approvisionnement en eau aux Etats-Unis, et pour bien d’autres, une ressource secondaire. De manière traditionnelle, la gestion de l’eau s’appuie sur les eaux souterraines pour satisfaire les besoins croissants en augmentant l’approvisionnement, mais les aléas climatiques et l’accroissement de la population demandent une gestion plus judicieuse pour être efficace et durable. La sur-exploitation conduit à des « découverts » d’eau souterraine et compromet la capacité des futurs utilisateurs de dépendre de la ressource. Le pompage optimal des eaux souterraines urbaines peut jouer un rôle pour résoudre ce problème. Cet article étudie dans quelle mesure et sous quelles circonstances les pompages contrôlés améliorent le bien-être social. Il considère la gestion dans un cadre hydro-économique et définissent la voie de pompage optimale et la ligne optimale des prix. Celles-ci tiennent compte de l’identification des bénéfices sociaux des pompages maîtrisés, et du « loyer de pénurie », qui est un outil pour contrôler la durabilité des ressources en eaux souterraines. Le modèle est illustré de manière numérique avec un cas d’étude à Albuquerque, au Nouveau Mexique (Etats-Unis). Les résultats d’Albuquerque indiquent qu’en présence d’un fort accroissement de la demande, les pompages maîtrisés améliorent le bien-être social de 22%, élargissent l’usage de la ressource, et fournissent à des planificateurs un mécanisme pour prolonger la disponibilité économique des eaux souterraines.El agua subterránea sirve como fuente primaria de agua para aproximadamente el 80% de los sistemas públicos de agua en los Estados Unidos, y para mucho más como fuente secundaria. Tradicionalmente, la gestión se apoya en el agua subterránea para satisfacer una creciente demanda aumentar el suministro, pero la incertidumbre climática y el crecimiento de la población requiere una gestión más juiciosa para lograr eficiencia y sustentabilidad. El bombeo excesivo pone al descubierto y amenaza la disponibilidad para futuros usuarios al depender de este recurso. El bombeo óptimo del agua subterránea urbana puede jugar un papel para resolver este enigma. Este trabajo investiga en que medida y bajo que circunstancias el bombeo controlado mejora el bienestar social. Se considera a la gestión en un marco hidro económico y que encuentra los caminos óptimos de bombeo y precios. Esto permite la identificación del beneficio social del bombeo controlada y la escasez de la renta, que es una herramienta para la gestión en forma sustentable de los recursos hídricos subterráneos El modelo está numéricamente ilustrado con un caso de estudio de Albuquerque, New México (EE.UU). Los resultados de Albuquerque indican que, en la presencia de un fuerte crecimiento en la demanda, el bombeo controlado mejora el bienestar social en un 22%, lo cual se extiende al uso de los recursos y proporciona a los planificadores un mecanismo para promover la sostenibilidad económica de las aguas subterráneas.地下水在80%的美国公共供水系统中是第一水源,在其余很多地方是第二水源。传统的管理模式要求地下水能够满足供给增长需求,但是气候的不确定性和人口增长要求更加审慎的管理模式,以保证其有效性和可持续性。地下水过量开采致使地下水利用透支,危害到了未来人们利用水资源的利益。最优城市地下水开采方案可以为解决此难题起到重要的作用。本文调查了可控地下水开采将能达到什么程度和在什么情况下的来改善社会福利。它在水文-经济的框架下考虑管理,并能够找到最优的开采途径和最优的价格设置。这将允许识别可控开采所产生的社会效益和避免的不足,是地下水资源可持续开采的一个工具。采用该模型在美国新墨西哥州Albuquerque进行了实例研究,将模型以数值的形式表现了出来。结果表明,在强烈需求增长的背景下,可控地下水可以增加社会福利达22%,拓展了资源的使用,为管理者提供了地下水可持续利用的理论方法。As águas subterrâneas servem como origem de água primária para aproximadamente 80% dos sistemas de água públicos nos Estados Unidos, e para muitos mais como origem secundária. Tradicionalmente, a gestão baseia-se na capacidade das águas subterrâneas satisfazerem as necessidades crescentes, aumentando o abastecimento, mas as incertezas climáticas e o crescimento populacional requerem uma gestão mais ponderada para atingir a eficiência e a sustentabilidade. A sobre-exploração conduz a um excesso de extração de águas subterrâneas e põe em risco a capacidade de futuros utilizadores dependerem do recurso. A bombagem ótima de águas subterrâneas urbanas pode desempenhar um papel na resolução deste quebra-cabeças. Este artigo investiga até que ponto e em que circunstâncias a bombagem controlada melhora o bem-estar social. Considera a gestão num quadro hidro-económico e encontra a função de bombagem óptima e a função de custos óptima. Estas permitem a identificação do benefício social da bombagem controlada, e dos custos de escassez, que é uma ferramenta para gerir sustentavelmente os recursos hídricos subterrâneos. O modelo é ilustrado numericamente com um caso de estudo em Albuquerque, Novo México (EUA). Os resultados de Albuquerque indicam que, na presença de um forte crescimento das necessidades, a bombagem controlada melhora o bem-estar social em 22%, aumenta a utilização do recurso, e dá aos planeadores um mecanismo para avançar na sustentabilidade económica das águas subterrâneas. |
