Transferencia de la gestión del riego: evaluación y estudio de caso del sistema de riego del Río Dulce, Argentina

Abstract

Frente a un escenario de creciente competencia por los recursos hídricos entre el riego y otros sectores, como el urbano o el industrial, el riego enfrenta el desafío de diseñar e implementar estrategias para aumentar el aprovechamiento del agua, garantizando la equidad de su uso y evitando la degradación de su calidad o el agotamiento de sus fuentes no renovables. Esto implica cambios de conciencia e institucionales necesarios para que los agricultores se vuelvan más activos y asuman responsabilidades compartidas de la gestión del agua en su región. La transferencia de la gestión del riego (IMT, sus siglas en inglés) implica delegar responsabilidades o transferir la autoridad de gestión para algunas o todas las funciones de desvío y/o distribución de agua, mantenimiento y rehabilitación de la infraestructura, gestión de disputas relacionadas con el agua, asignación de derechos de agua o planificación de calendarios de cultivos a asociaciones de usuarios del agua (WUA, su acrónimo en inglés) u otros tipos de organizaciones no gubernamentales. Las experiencias sobre la IMT en diferentes partes del mundo han sido muy variadas, al igual que los enfoques adoptados en su implementación y los impactos de las reformas sobre el desempeño de los sistemas de riego. Para la evaluación del desempeño de un sistema de riego es recomendable utilizar indicadores simples, efectivos y universalmente aplicables. Su estimación con herramientas vinculadas a las tecnologías de la información y comunicación sobre grandes áreas irrigadas han tomado relevancia y en especial sobre aquellos indicadores relacionados con el balance hídrico que requieren de una estimación precisa. Estos se relacionan directamente con una mejora en la estimación de la evapotranspiración (ET), principal fuente de consumo de agua en un sistema de riego. En la región noroeste de la República Argentina, en la provincia de Santiago del Estero, se encuentra ubicado el sistema de riego del Río Dulce (SRRD). A pesar de no contar con un programa de gobierno vinculado a la IMT, desde el año 2006 al 2011 se formalizaron convenios de transferencia de la operación y mantenimiento (O&M) de los canales secundarios hasta nivel de derivaciones de riego (último nivel del sistema colectivo de riego) con siete WUAs. En el SRRD se ha evaluado su desempeño en varias ocasiones, pero en ningún caso se han relacionado los resultados con el tipo de gestión, posiblemente porque la gestión del riego no había sido transferida a los agricultores o no tenía un período suficientemente largo como para ser evaluado. Esta tesis doctoral presenta una comparación del desempeño de dos subsistemas del SRRD donde en uno la O&M se ha transferido a las WUAs y en el otro la gestión permanece bajo responsabilidad del gobierno. Para evaluar el desempeño se emplearon indicadores comúnmente utilizados y validados y utilizando técnicas de evaluación social se contrastó la actitud de los usuarios en relación a sus sistemas productivos, percepción sobre el servicio de suministro de agua y su participación e involucramiento en las WUAs. En el subsistema donde se transfirió la gestión a los usuarios la gestión permitió horarios de entrega flexibles que facilitaron un patrón de cultivo diversificado, una mayor intensidad de riego y dieron como resultado un mayor uso de agua, aunque no implicó un aumento en el suministro relativo de riego, lo que denotó en general una subirrigación. Los agricultores del subsistema transferido estaban más conscientes de los problemas del servicio de riego que los agricultores del subsistema no transferido. La percepción de problemas en el subsistema no transferido aumentó con el nivel de profesionalismo y conocimiento técnico del agricultor. La transmisión de solicitudes y quejas de los agricultores a los administradores fue más transparente en el subsistema transferido que en aquel donde no se había transferido su gestión. Con la necesidad de información precisa y disgregada, clave para el cálculo de indicadores de desempeño de un sistema de riego, se incluyó una evaluación comparativa de los dos enfoques basados en teledetección para la estimación de la evapotranspiración de los cultivos (ETc), componente clave del consumo de agua de la agricultura. Los enfoques evaluados fueron el balance de energía superficial y el enfoque basado en FAO56, que utiliza la capacidad de los índices de vegetación (VI, por sus siglas en inglés) para rastrear el coeficiente de cultivo. En un primer análisis se utilizaron coeficientes de cultivo basales derivados de VI específicos de campo obtenidos para 1743 campos utilizando series de 9 a 29 imágenes satelitales a lo largo de la campaña de riego 2014-2015. En un segundo análisis se utilizaron 30 campos (cultivados con algodón y maíz) donde se conocían los programas de riego reales de la campaña de riego 2014-2015. En estos campos se calculó un balance hídrico del suelo en la zona de la raíz utilizando el enfoque dual de FAO56 con coeficientes de cultivo basales derivados del VI específicos de campo. La ETc obtenida del balance hídrico se comparó con la ETc estimada usando un enfoque de coeficiente de cultivo único que usa VI específico de campo y tiene en cuenta la evaporación del suelo (enfoque sintético), y con la ETc obtenida del balance de energía superficial con el modelo de mapeo de la evapotranspiración a alta resolución con calibración internalizada (METRIC, por sus siglas en inglés) facilitado por la aplicación Earth Engine Evapotranspiration Flux (EEFlux) de Google, Inc. En un tercer análisis de simulación analizó los errores en la estimación de la ETc debido a la interpolación a valores diarios de coeficientes de cultivo y coeficientes de cultivo basales determinados en intervalos hipotéticos de paso de satélites de más de un día. Las curvas de coeficiente de cultivo basales derivadas de VI obtenidas para los 1743 campos del primer análisis estaban por debajo del coeficiente de cultivo basal estándar adoptado localmente (no específico del campo). La ETc en las 8005 ha cubiertas por este análisis fue aproximadamente un 20% mayor cuando se aplicaron curvas estándar no específicas de campo que cuando se aplicaron curvas derivadas de VI. Esta diferencia señaló la importancia de utilizar estimaciones específicas de campo de ETc. En el análisis realizado en los 30 campos seleccionados, la ETc estimada utilizando el enfoque basado en VI coincidió bien con la ETc obtenida del balance hídrico del suelo excepto en condiciones de déficit hídrico. Los coeficientes de cultivo obtenidos para estos campos utilizando el modelo METRIC se correlacionaron con los obtenidos aplicando el método basado en el VI, aunque los primeros tendieron a ser más altos que los segundos en el rango de valores más bajos. El análisis de errores de interpolación mostró que cuando la frecuencia de paso elevado del satélite es superior a una semana y el déficit hídrico es leve o inexistente, la interpolación de los coeficientes de cultivo (por ejemplo, de los derivados de un balance energético) arroja errores de estimaciones de ETc superiores a los resultantes del enfoque basado en VI. En condiciones de déficit de agua, el enfoque basado en VI sobreestima sistemáticamente la evapotranspiración.

In a scenario of growing competition for water resources between irrigation and other sectors, such as urban or industrial, irrigation has the challenge of designing and implementing strategies to increase the use of water, guaranteeing equity and avoiding the loss of quality or the depletion of its non-renewable sources. This implies changes in consciousness and institutional necessary for users to become more active and assume shared responsibilities for water management in their region. Irrigation management transfer (IMT) involves delegating responsibilities or transferring management authority for some or all functions of diversion and / or distribution of water, maintenance and rehabilitation of infrastructure, management of disputes related to water, allocation water rights or planning crop schedules to water users associations (WUA) or other types of non-governmental organizations. The experiences of IMT in different parts of the world have been very varied, as have the approaches adopted in its implementation and the impacts of the reforms on the performance of irrigation schemes. To performance assessment of an irrigation scheme, it is advisable to use simple, effective and universally applicable indicators. Its estimation with tools related to information and communication technologies on large irrigated areas have become relevant and especially on those indicators related to the water balance that require a precise estimation. These are directly related to an improvement in the estimation of evapotranspiration (ET), the main source of water consumption in an irrigation scheme. The Río Dulce irrigation scheme (SRRD, acronym in Spanish) is located in the northwestern region of Argentine, in the province of Santiago del Estero. Despite not having a government program linked to the IMT, from 2006 to 2011 agreements were formalized for the transfer of operation and maintenance (O&M) of the secondary canals up to the level of farm block (last level of the collective system irrigation) with seven WUAs. In the SRRD, performance assessment has been on several occasions, but in no case have the results been related to the type of management, possibly because irrigation management had not been transferred to farmers or did not have a long enough period to be evaluated. This thesis presents a comparative performance assessment of two SRRD subsystems, one where O&M has been transferred to the WUAs with another where management remains under the responsibility of the government. To performance assessment, conventional and validated indicators were used. Using technical evaluations and social inquiry, the attitude of users in relation to their production systems, perception of the water supply service, and their participation and involvement in the WUAs were contrasted. In the subsystem where management was transferred to users, management allowed flexible delivery schedules that facilitated a diversified cropping pattern, greater irrigation intensity, and resulted in greater use of water, although it did not imply an increase in the relative irrigation supply, which denoted overall under-irrigation. Farmers in the transferred subsystem were more aware of irrigation service problems than farmers in the nontransferred subsystem. The perception of problems in the non-transferred subsystem increased with the level of professionalism and technical knowledge of the farmer. The transmission of requests and complaints from farmers to managements was more transparent in the subsystem transferred than in the non-transferred one. With the need for precise and disaggregated information, key to the estimation of performance indicators of an irrigation scheme, a comparative evaluation of the two main remote sensing approaches for the estimation of crop evapotranspiration (ETc), an important component of the water consumption from agriculture, was carried out. The approaches evaluated were the surface energy balance and the approach based on FAO56, which uses the ability of multispectral vegetation indices (VI) to trace the crop‘s growth and estimate the crop coefficient. The first analysis used field-specific, VI-derived basal crop coefficients obtained for 1743 fields using series of 9 to 29 satellite images along the 2014-15 irrigation campaign. The second analysis used 30 fields (grown with cotton and maize) where the actual irrigation schedules in the 2014-15 irrigation campaign were known. A root zone soil water balance was computed in these fields using the FAO56 dual approach with field-specific, VI-derived basal crop coefficients. The ETc obtained from the water balance was compared with the ETc estimated using a single crop coefficient approach that uses field-specific VI and takes into account soil evaporation (herein called synthetic approach), and with the ETc obtained with the METRIC surface energy balance model as facilitated by the EEFlux application. The third analysis was a simulation analysis of errors in the estimation of the ETc due to the interpolation to daily values of single crop coefficients and basal crop coefficients determined at hypothetical satellite overpass intervals of longer than one day. The VIderived basal crop coefficient curves obtained for the 1743 fields of the first analysis were below the locally adopted standard (not field-specific) basal crop coefficient. Crop evapotranspiration in the 8005 ha covered by this analysis was about 20 % higher when applying standard non-field specific curves than when applying VI-derived curves. This difference pointed to the importance of using field-specific estimations of ETc. In the analysis carried out on the 30 selected fields, the ETc estimated using the VI-based approach agreed well with the ETc obtained from the water balance except under water deficit conditions. The crop coefficients obtained for these fields using the METRIC model correlated with those obtained by applying the VI-based method, although the former tended to be higher than the latter in the lower value range. The analysis of interpolation errors showed that when satellite overpass frequency is greater than one week and water deficit is mild or inexistent, the interpolation of crop coefficients (for instance, of those derived from an energy balance) gives errors of ETc estimations that are greater than those resulting from the VI-based approach. Under water deficit conditions, the VI-based approach systematically overestimates evapotranspiration.