Resumo: O aumento da pressão sobre os recursos hídricos tem levado muitos países a reconsiderarem os mecanismos utilizados na indução do uso eficiente da água, especialmente na agricultura irrigada. Estabelecer o preço correto da água é um dos mecanismos de tornar mais eficiente a alocação da água. O presente trabalho tem como objetivo a análise dos impactes económicos, sociais e ambientais de políticas de preço da água. A metodologia utilizada foi a Programação Linear, aplicada ao Perímetro Irrigado do Vale de Caxito, Província do Bengo, a 45 km de Luanda, que tem como fonte o rio Dande. Foram testados três cenários relativos a políticas de tarifação de água: tarifa volumétrica simples, tarifa volumétrica variável, e tarifa fixa por superfície. As principais conclusões mostram que, do ponto de vista do uso eficiente da água na agricultura, os melhores resultados obtêm-se com a tarifa volumétrica variável; do ponto de vista social, a tarifação volumétrica simples apresenta os melhores resultados; o método de tarifa volumétrica variável foi o mais penalizador, reduzindo rapidamente a área das culturas mais consumidoras de água, sendo o melhor do ponto de vista ambiental. Qualquer um dos métodos traz aspetos negativos relativamente à redução da margem bruta total.

O aumento da pressão sobre os recursos hídricos tem levado muitos países a reconsiderarem os mecanismos utilizados na indução do uso eficiente da água, especialmente na agricultura irrigada. Estabelecer o preço correto da água é um dos mecanismos de tornar mais eficiente a alocação da água. O presente trabalho tem como objetivo a análise dos impactes económicos, sociais e ambientais de políticas de preço da água. A metodologia utilizada foi a Programação Linear, aplicada ao Perímetro Irrigado do Vale de Caxito, Província do Bengo, a 45 km de Luanda, que tem como fonte o rio Dande. Foram testados três cenários relativos a políticas de tarifação de água: tarifa volumétrica simples, tarifa volumétrica variável, e tarifa fixa por superfície. As principais conclusões mostram que, do ponto de vista do uso eficiente da água na agricultura, os melhores resultados obtêm-se com a tarifa volumétrica variável; do ponto de vista social, a tarifação volumétrica simples apresenta os melhores resultados; o método de tarifa volumétrica variável foi o mais penalizador, reduzindo rapidamente a área das culturas mais consumidoras de água, sendo o melhor do ponto de vista ambiental. Qualquer um dos métodos traz aspetos negativos relativamente à redução da margem bruta total. Palavras-chaves: Recursos hídricos; Preço da água; Programação linear. Abstract: Increased pressure on water resources has led many countries to reconsider the mechanisms used in the induction of efficient water use, especially for irrigated agriculture, a major consumer of water. Establishing the correct price of water is one of the mechanisms for more efficient allocation of water. This paper aims to analyze the economic, social and essenenvironmental impacts of water price policies. The methodology used is the linear programming, applied to the Irrigated Valley Caxito, in Bengo Province, 45 kilometers from Luanda, which has the river Dande as its source. Three scenarios concerning water price policies were tested: simple volumetric rate, variable volumetric rate and flat rate per surface. The main findings show that from the point of view of the efficient use of water in agriculture, the best results are obtained with variable volumetric rate; from the social point of view, the simple volumetric rate has the best results; the volume variable rate method proved to be the most penalizing, quickly reducing the area of most water consuming cultures, being the method in which the environmental objectives would be more readily achieved. Either methods bring negative aspects in relation to the reduction of total gross margin. Key-words: Water resources; Water price; Linear programming.

O aumento da pressão sobre os recursos hídricos tem levado muitos países a reconsiderarem os mecanismos utilizados na indução do uso eficiente da água. Isso é especialmente verdade para a agricultura irrigada, uma das principais consumidoras de água. Estabelecer o preço correcto da água é um dos mecanismos de tornar mais eficiente a alocação da água. Contudo, a definição de um preço para a água é ainda uma tarefa controvérsia principalmente nos países em que as populações rurais têm rendimentos deficientes. Assim, o presente trabalho tem como objectivo a análise dos impactes económicos, sociais e ambientais de políticas de preço da água. A metodologia utilizada foi a Programação Linear, fazendo a sua aplicação ao Perímetro Irrigado do Vale de Caxito, localizado na Província do Bengo, a 45 km de Luanda, que tem como fonte o rio Dande. Com base nesta metodologia foram testados três cenários relativos a políticas de tarifação de água: tarifa volumétrica simples, tarifa volumétrica variável, e tarifa fixa por superfície. As principais conclusões mostram que do ponto de vista do uso eficiente da água na agricultura, os melhores resultados obtêm-se com a tarifa volumétrica variável, seguindo-se a tarifa volumétrica simples; do ponto de vista social, a tarifação volumétrica simples apresenta os melhores resultados, seguida da tarifa volumétrica variável; o método de tarifa volumétrica variável mostrou ser o mais penalizador, reduzindo mais rapidamente a área das culturas mais consumidoras de água, sendo por isso o método em que os objectivos ambientais seriam mais facilmente atingidos, embora com custos mais elevados. Qualquer um dos métodos traz aspectos negativos na sua aplicação no que toca à redução da margem bruta total.

Com este trabalho, objetivou-se selecionar as culturas e os meses de plantio que proporcionem a maximização da renda do agricultor e da utilização de recursos hídricos no Perímetro Irrigado do Gorutuba, utilizando-se um modelo de programação linear cuja função-objetivo visa maximizar as receitas líquidas mensais em função da área cultivada com as culturas normalmente utilizadas na região, tendo-se como restrição a área irrigável do lote e a quantidade de água disponível. A diferença observada entre as receitas líquidas obtidas na otimização, com e sem restrição de área por cultura, foi de 15,2% nos lotes empresariais e de 10,2% nos demais lotes. O sistema de distribuição de água não limita a escolha das culturas a serem implantadas no projeto Gorutuba, mas a diferença entre a ocupação das áreas irrigadas e, conseqüentemente, as receitas líquidas observadas, foram mais influenciadas pelos sistemas de irrigação utilizados que pelas variações na capacidade de retenção de água dos solos considerados.<br>This research was developed with the objective of selecting the crops and planting dates in order to maximize the farmers income and the water resources in the Gorutuba Irrigation District. A linear programming model was used with an objective function to maximize the monthly income as a function of the cultivated area with the crops used in the region, subjected to the restrictions of the irrigated area and the availability of water. The net income differences obtained in the optimization with and without restriction in the cultivated area of yearly crops were 15.2% and 10.2%, for the large and the small farm plots, respectively. The water distribution system does not limit the crop selection in the irrigation district. The difference in the net income caused by the crops used was influenced more by the type of irrigation systems than by the soil water holding capacity.

Com o objetivo de desenvolver um modelo de programação linear para simular os níveis das atividades do processo de produção, utilizou-se o sistema de produção da fazenda Lagoa do Fogão, propriedade da família Sakai, localizada no município de Guaíra,SP, com um total de 207 ha irrigados por três sistemas de irrigação do tipo pivô-central. A função objetivo consistiu em maximizar o lucro da propriedade agrícola, utilizando as culturas de inverno tradicionalmente cultivadas nessa propriedade, sob regime de irrigação, a saber: tomate industrial, trigo, batata, ervilha e feijão. As restrições foram quanto à disponibilidade de terra, água e mercado. Os resultados obtidos, permitiram as seguintes conclusões: (a) na área sob o pivô-central 1 deve-se cultivar tomate (33 ha) e feijão (61 ha) e sob o pivô-central 2 deve-se cultivar feijão (64 ha); sob o pivô-central 3 não se cultivará com irrigação, pois não há disponibilidade de água; (b) Para aumentar a área irrigada sob o pivô-central 1, além de 94 ha até o limite de 100 ha, pode-se pagar até um máximo de US$ 1.815,20 por hectare a mais; (c) Na área sob o pivô-central 2, permitiu-se cultivar 64 ha de feijão, consumindo-se toda a água disponível, isto é, 125 dm.ha. Para maiores valores de utilização de água, pode-se pagar no máximo US$ 921,42 por 1000 m³ de água utilizados a mais.<br>In order to develop a linear programming model to simulate the activity level which optimizes irrigation, this paper uses data of the farm "Lagoa do Fogão", owned by the Sakai family, in the Guaíra (SP) county, of which 207 ha are irrigated by three center-pivot systems. The objective functions consisted in maximizing the net income of the farm. Winter crops usually cultivated under irrigation in this farm are: industrial tomatoes, wheat, potatoes, peas and beans. The restrictions to the objective function were area, water and markets. The following was concluded: (a) In the area under center-pivot 1, tomatoes (33 ha) and beans (61 ha) should be cultivated; under center-pivot 2, beans (64 ha), and under center-pivot 3 there should be no cultivation with irrigation due to lack of water, (b) To increase the irrigated area under center-pivot 1 beyond the 94 ha until 100 ha, a maximum of US$ 1,815.20 for each extra hectare, may be paid, (c) In the area under center-pivot 2, it was possible to grow 64 ha of beans, using all the available water, that is 125 dm.ha. For the use of higher water amount, the maximum expenditure may come up to US$ 921.42 for each extra 1000 m³ used.

A gestão dos recursos hídricos requer o emprego de instrumentos a fim de regular e motivar o uso eficiente da água em uma bacia hidrográfica, materializando, com isso, os objetivos dos usuários. Exemplos de instrumentos incluem os planos de recursos hídricos, as outorgas de direito de uso da água, o enquadramento, a cobrança pelo uso da água, estratégias de alocação, entre outros. Contudo, dado que as decisões de uso da água dependem simultaneamente da quantidade disponível, onde, quando e com que qualidade, a implementação efetiva destes instrumentos exige um bom nível de integração entre os mesmos. Na prática, em diversas regiões e países, políticas de direito do uso da água são geralmente concedidas de acordo com a disponibilidade hídrica e da ordem de solicitação, com pouca ou nenhuma integração entre instrumentos. Este trabalho tem como principal objetivo propor uma abordagem para integrar os instrumentos de gestão, plano de bacia, outorga e enquadramento, e com isso materializar uma estratégia de alocação de água a longo prazo em uma bacia hidrográfica. pesquisa contou com o desenvolvimento do modelo hidroeconômico VISTA, que é composto por três subrotinas de programação: (a) um algoritmo de programação dinâmica para otimizar a alocação de outorgas ao longo de um horizonte de planejamento seguindo o crescimento da demanda da água (alocação temporal); (b) um algoritmo de programação linear multiobjetivo (MOLP) para modelar diferentes políticas hídricas, separando as soluções não dominadas (fronteira de pareto) para encontrar soluções otimizadas de alocação de água para usos econômicos e ambiental (alocação entre usuários de água) e (c) um algoritmo de programação não linear para otimizar a distribuição espacial das outorgas na bacia hidrográfica, sujeita a restrições de qualidade da água de acordo com as metas de enquadramento estabelecidas (alocação espacial). A bacia do Rio dos Sinos no estado do Rio Grande do Sul, Brasil, foi utilizada como estudo de caso. Os resultados apontam que não necessariamente toda água disponível deve ser outorgada do ponto de vista econômico, sendo que políticas hídricas com preferência na proteção ambiental mostraram-se vantajosas economicamente e metas de qualidade menos restritivas de enquadramento não necessariamente trazem maiores benefícios econômicos. | Water management requires effective instruments to regulate and motivate the efficient use of the water in a watershed, materializing the objectives of water users. Examples of instruments include water resources plans, water rights and permitting systems, water allocation strategies, water quality standards, water charges and markets, among others. Given water use decisions depends simultaneously on how much is available, where, when and with which quality, the implementation of these instruments demands their integration. In practice, the integration of different water management instruments is still limited in several regions and countries. Water permits and water rights have long been issued on a first come, first serve basis, often only based on the river water availability. The main goal of this study is to propose an approach to integrate water management instruments, water permits, water quality targets, and water resources plan, in order to materialize a long-term water allocation strategy in a watershed. To accomplish this, the hydro-economic model, named VISTA, was developed combining three sub-routines: (a) a dynamic programming algorithm to optimally allocate water permits through time following user’s growth rates (temporal allocation), (b) a multi-objective Linear Programming (MOLP) algorithm to model multiple water policies composing Pareto frontiers and separate non-dominated solutions to allocate water permits to different sectors of economic users and environmental use (user sector allocation), and (c) a non-linear programming algorithm to spatially allocate water permits to users in a watershed, subject to pre-defined water quality standards (spatial allocation). The Sinos River Basin, located in the state of Rio Grande do Sul, Brazil, was used as study area. The results indicate that not necessarily all available water must be allocated to economic users, water policies with environmental protection preference have economic advantages, and less restrictive water quality targets do not necessarily produce higher economic benefits.

Com este trabalho, objetivou-se selecionar as culturas e os meses de plantio que proporcionem a maximização da renda do agricultor e da utilização de recursos hídricos no Perímetro Irrigado do Gorutuba, utilizando-se um modelo de programação linear cuja função-objetivo visa maximizar as receitas líquidas mensais em função da área cultivada com as culturas normalmente utilizadas na região, tendo-se como restrição a área irrigável do lote e a quantidade de água disponível. A diferença observada entre as receitas líquidas obtidas na otimização, com e sem restrição de área por cultura, foi de 15,2% nos lotes empresariais e de 10,2% nos demais lotes. O sistema de distribuição de água não limita a escolha das culturas a serem implantadas no projeto Gorutuba, mas a diferença entre a ocupação das áreas irrigadas e, conseqüentemente, as receitas líquidas observadas, foram mais influenciadas pelos sistemas de irrigação utilizados que pelas variações na capacidade de retenção de água dos solos considerados. | This research was developed with the objective of selecting the crops and planting dates in order to maximize the farmers income and the water resources in the Gorutuba Irrigation District. A linear programming model was used with an objective function to maximize the monthly income as a function of the cultivated area with the crops used in the region, subjected to the restrictions of the irrigated area and the availability of water. The net income differences obtained in the optimization with and without restriction in the cultivated area of yearly crops were 15.2% and 10.2%, for the large and the small farm plots, respectively. The water distribution system does not limit the crop selection in the irrigation district. The difference in the net income caused by the crops used was influenced more by the type of irrigation systems than by the soil water holding capacity.

The main objective of this paper was to develop a separable linear programming model, considering a set of technical factors which may influence the profit of an irrigation project The model presents an objective function that maximizes the net income and specifies the range of water availability. It is assumed that yield functions in response to water application are available for differents crops and describe very well the water-yield relationships. The linear programming model was developed genetically, so that, the rational use of the available water resource could be included in an irrigation project Specific equations were developed and applied in the irrigation project "Senator Nilo Coelho" (SNCP), located in Petrolina - Brazil Based on the water-yield functions considered, cultivated land constraints, production costs and products prices, it was concluded that: (a) the model was suitable for the management of the SNCP, resulting in optimal cropping patterns and showing the water requirements; (b) for 7,424 ha of land and 66, 644,500 m³ of water available on a year basis, the shadow price of these resources were respectively, US$ 1,115.20/ha e USS 281.60/1000 m³; (c) for the total monthly water availability of 9,861,040 m³, the total annual water availability of 66,644,500 m³ became an effective restriction to the increase of the net income of the production system in the SNCP; (d) maintaining the total monthly water availability of 9,861,040 m³, annual volumes lower than 88,338,983 m³ were used fully to reach the optimal solution, and that higher volumes than this limit, did not increase the net return; (e) the optimization model presented, estimated a net return of 5234 % higher than the traditional cropping pattern used hi the SNCP, considering the agricultural year of 1992.<br>O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo de programação linear separável, que considera um conjunto de fatores técnicos que influencia a rentabilidade de um projeto de irrigação. O modelo tem como função objetivo a máxima receita liquida. Assume-se que as funções de resposta das culturas à irrigação estão disponíveis e representam adequadamentre as relações água-produção. O modelo de programação linear separável foi equacionado genericamente, de forma a indicar o uso racional do recurso hídrico num projeto de irrigação e foram desenvolvidas equações específicas e aplicadas a um caso, envolvendo o Projeto de Irrigação Senador Nilo Coelho (PSNQ, localizado em Petrolina - PE. Com base nas culturas consideradas e suas respectivas funções de resposta à água, nas restrições de água e área cultivada, nos preços e nos custos de produção, os resultados permitiram as seguintes conclusões: (a) o modelo de programação linear possibilitou a obtenção de planos; ótimos de cultivo e a correspondente alocação de água, podendo ser facilmente adaptado a diferentes situações do meio físico; (b) para 7.424 ha de terra disponíveis e 66.644.500 m³ anual de água, o preço sombra destes recursos foi, respectivamente, US$1.115,20/ha e US$ 281,60/1000 m³, com validade entre 5.619,8 ha e 8337,6 ha e 48.S79.700 m³ e 82.819.700 m³; (c) para uma disponibilidade mensal de água de 9.861.040 m³, a disponibilidade anual de 66.644.500 m³ constitui a restrição efetiva ao aumento da receita líquida no sistema de produção do PSNC; (d) mantendo-se o volume mensal disponível em 9.861.040 m³, volumes anuais inferiores a 88338.983 m³ foram utilizados plenamente pelas atividades na solução ótima e, volumes superiores a este apresentam folga, não contribuindo para o aumento da receita liquida (e) o modelo de otimização desenvolvido projetou uma receita líquida 52,34% maior que a obtida com o plano de cultivo tradicional do PSNC, considerado, como exemplo, o ano agrícola de 1992.

In order to develop a linear programming model to simulate the activity level which optimizes irrigation, this paper uses data of the farm "Lagoa do Fogão", owned by the Sakai family, in the Guaíra (SP) county, of which 207 ha are irrigated by three center-pivot systems. The objective functions consisted in maximizing the net income of the farm. Winter crops usually cultivated under irrigation in this farm are: industrial tomatoes, wheat, potatoes, peas and beans. The restrictions to the objective function were area, water and markets. The following was concluded: (a) In the area under center-pivot 1, tomatoes (33 ha) and beans (61 ha) should be cultivated; under center-pivot 2, beans (64 ha), and under center-pivot 3 there should be no cultivation with irrigation due to lack of water, (b) To increase the irrigated area under center-pivot 1 beyond the 94 ha until 100 ha, a maximum of US$ 1,815.20 for each extra hectare, may be paid, (c) In the area under center-pivot 2, it was possible to grow 64 ha of beans, using all the available water, that is 125 dm.ha. For the use of higher water amount, the maximum expenditure may come up to US$ 921.42 for each extra 1000 m³ used. | Com o objetivo de desenvolver um modelo de programação linear para simular os níveis das atividades do processo de produção, utilizou-se o sistema de produção da fazenda Lagoa do Fogão, propriedade da família Sakai, localizada no município de Guaíra,SP, com um total de 207 ha irrigados por três sistemas de irrigação do tipo pivô-central. A função objetivo consistiu em maximizar o lucro da propriedade agrícola, utilizando as culturas de inverno tradicionalmente cultivadas nessa propriedade, sob regime de irrigação, a saber: tomate industrial, trigo, batata, ervilha e feijão. As restrições foram quanto à disponibilidade de terra, água e mercado. Os resultados obtidos, permitiram as seguintes conclusões: (a) na área sob o pivô-central 1 deve-se cultivar tomate (33 ha) e feijão (61 ha) e sob o pivô-central 2 deve-se cultivar feijão (64 ha); sob o pivô-central 3 não se cultivará com irrigação, pois não há disponibilidade de água; (b) Para aumentar a área irrigada sob o pivô-central 1, além de 94 ha até o limite de 100 ha, pode-se pagar até um máximo de US$ 1.815,20 por hectare a mais; (c) Na área sob o pivô-central 2, permitiu-se cultivar 64 ha de feijão, consumindo-se toda a água disponível, isto é, 125 dm.ha. Para maiores valores de utilização de água, pode-se pagar no máximo US$ 921,42 por 1000 m³ de água utilizados a mais.