Nowadays, about one-half of the earth’s land surface and more than half of global freshwater is covered by about 260 transboundary river basins, which are often managed by multiple, institutionally independent decision makers. In literature, water resources management in transboundary river basins has often been addressed from a single, centralized decision maker perspective, assuming full cooperation and information exchange among multiple stakeholders. Yet, this assumption rarely reflects the real socio-political framework in an international basin. In this work, we present a novel, robust decision-analytic framework to explore and compare different cooperation settings among multiple, conflicting stakeholders by means of an optimization approach based on Evolutionary Multi-Objective Direct Policy Search (EMODPS). The framework is tested on the Zambezi River Basin in Africa and it will provide management and governance indications for all the stakeholders in order to better manage the shared water resource. We first quantify the differences in system performance achieved under three different cooperation levels under historical hydro-climatic and socio-economic conditions. Then, an a-posteriori robustness assessment step is conducted in order to explore how deep uncertainties in hydrological (e.g., streamflow) and socio-economic (e.g., irrigation water demand) variables affect different optimal cooperation strategies in a transboundary context. Our results show the benefits of implementing a full cooperative rather than a non-cooperative management strategy, assessing the value of full information exchange and basin-wide objectives. A cooperative strategy is also needed to robustly maximize the system performance at the entire basin level under a variety of uncertain futures.
Ad oggi, globalmente, esistono circa 260 bacini fluviali transfrontalieri che comprendono più della metà delle risorse d'acqua dolce. Questi bacini sono spesso gestiti da diverse istituzioni che agiscono in modo indipendente e sono caratterizzati dalla presenza di interessi conflittuali che portano all'insorgenza di dispute per la distribuzione, la gestione e l'utilizzo della risorsa idrica. È probabile che, in futuro, tali conflitti si possano intensificare a causa dei cambiamenti climatici e socio-economici. In letteratura, la gestione delle risorse idriche in contesto transfrontaliero è sempre stata affrontata da un punto di vista di pienamente cooperativo, nonostante questo approccio raramente rifletta le reali condizioni socio-economiche di questi bacini fluviali. In questa tesi, è stato sviluppato un nuovo framework analitico-decisionale robusto, che permetta di esplorare e paragonare le performance dei diversi portatori d'interesse, ottenute per diverse strategie di cooperazione e utilizzando un approccio di ottimizzazione EMODPS (Evolutionary Multi-Objective Direct Policy Search). L’utilizzo di questo approccio ha come scopo quello di fornire delle indicazioni in termini di governance che potranno aiutare i singoli decisori a migliorare la gestione transfrontaliera del bacino fluviale. Questo framework, in particolare, è stato applicato al bacino fluviale del fiume Zambezi in Africa. Per prima cosa, sono state analizzate le prestazioni ottenute dal sistema con tre diversi livelli di cooperazione e utilizzando condizioni idro-climatiche e socio-economiche storiche. La seconda fase dello studio ha riguardato, invece, una valutazione della robustezza, che è stata condotta a-posteriori per poter analizzare come l'incertezza dei dati futuri di deflusso idrico e di domanda d'acqua possa influenzare le strategie di gestione ottima. I risultati mostrano che i benefici derivanti da una gestione cooperativa sono maggiori di quelli ottenuti attualmente in assenza di cooperazione tra le parti. Inoltre, la completa cooperazione garantisce strategie di gestione più robuste rispetto a condizioni future incerte.
How does uncertainty affect cooperation strategies in transboundary water resources systems ? A case study on the Zambezi river basin
CAZZANIGA, SARA
2018/2019
Abstract
Nowadays, about one-half of the earth’s land surface and more than half of global freshwater is covered by about 260 transboundary river basins, which are often managed by multiple, institutionally independent decision makers. In literature, water resources management in transboundary river basins has often been addressed from a single, centralized decision maker perspective, assuming full cooperation and information exchange among multiple stakeholders. Yet, this assumption rarely reflects the real socio-political framework in an international basin. In this work, we present a novel, robust decision-analytic framework to explore and compare different cooperation settings among multiple, conflicting stakeholders by means of an optimization approach based on Evolutionary Multi-Objective Direct Policy Search (EMODPS). The framework is tested on the Zambezi River Basin in Africa and it will provide management and governance indications for all the stakeholders in order to better manage the shared water resource. We first quantify the differences in system performance achieved under three different cooperation levels under historical hydro-climatic and socio-economic conditions. Then, an a-posteriori robustness assessment step is conducted in order to explore how deep uncertainties in hydrological (e.g., streamflow) and socio-economic (e.g., irrigation water demand) variables affect different optimal cooperation strategies in a transboundary context. Our results show the benefits of implementing a full cooperative rather than a non-cooperative management strategy, assessing the value of full information exchange and basin-wide objectives. A cooperative strategy is also needed to robustly maximize the system performance at the entire basin level under a variety of uncertain futures.File | Dimensione | Formato | |
---|---|---|---|
2019_04_Cazzaniga.pdf
non accessibile
Descrizione: Testo della tesi
Dimensione
6.48 MB
Formato
Adobe PDF
|
6.48 MB | Adobe PDF | Visualizza/Apri |
I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.
https://hdl.handle.net/10589/146560