Dissertação

{pt_PT=Integrated scenario analysis for sustainable management of coastal groundwater agricultural systems} {} APPROVED

{pt=Será preciso expadir a produção global de alimentos em aproximadamente 50% m 2050. A agricultura é o maior usuário de água potável em todo o mundo, o que revela um alto risco de intensificação na crise global de alimentos e água. Para resolver o problema, todos os setores envolvidos devem ser mutualmente considerados no nexus água-energia-alimento. Este estudo foca na otimização do sistema de águas subterrâneas agrícolas em Barka, localizado na costa norte de Omã. O principal problema na região é a intrusão da água do mar relacionado a super exploração de águas subterrâneas e mudanças climáticas. Primeiro, uma caixa de ferramentas de irrigação com défice para avaliar o potencial de irrigação por défice usando AquaCropOS foi criada. As funções de produção de água de cultivo para seis culturas típicas de Omã foram otimizadas dentro do cenário A2 de mudanças climáticas. Em seguida, a Ferramenta de APPM, recentemente desenvolvida, foi modificada para representar com precisão o uso de água e do solo na área de estudo. Usando a estrutura de otimização baseada em simulação, a ferramenta com sucesso três cenários de 60 anos. Está provado que a irrigação deficitária aumenta de forma a produtividade das culturas. Além disso, os resultados demonstram que a introdução de fontes de água não convencionais e a modernização dos sistemas de irrigação diminuem significativamente o uso da água subterrânea. Como resultado, a invasão da água do mar pode ser reduzida e a agricultura pode continuar a prosperar na região de Barka., en=To feed 10 billion people in 2050, the global food production will need to expand by 50%. At the same, agriculture is the biggest freshwater user worldwide, hence there is a high risk of scaling up global food and water crisis. This study is focused on the optimisation of groundwater-agricultural system in Barka on the northern coast of Oman. The problem in the region is seawater intrusion due to the groundwater overabstraction and climate change. Therefore, there is a need for actions to assure the sustainability of the region. First, a Deficit irrigation Toolbox (DIT) is created to assess the potential of deficit irrigation using AquaCropOS. By applying evolutionary algorithms, crop-water production functions (CWPF) for six typical Omani crops are optimised under the A2 climate change scenario. Then, the recently developed Assessment, Prognosis, Planning, and Management Tool (APPM) is modified to represent accurately water and field management in the study area. Using the simulation-based optimisation framework, the tool successfully analyses three 60-years scenarios, namely business as usual, water supply reformation, and agricultural reformation. It is proved that deficit irrigation increases the crop-water productivity (up to 17 times). Moreover, the results demonstrate that the introduction of non-conventional water sources and modernisation of irrigation systems decrease the groundwater use. As a result, the seawater intrusion can be slowed down and agriculture can continue to prosper in the Barka region. Consequently, the open-source APPM and DIT are recommended as robust decision supporting instruments for the sustainable management of coastal groundwater-agricultural systems.}
{pt=irrigação deficitária, otimização evolutiva, AquaCropOS, gestão sustentável de água subterrânea, nexus água-energia-alimento, Sultanato de Omã, en=deficit irrigation, evolutionary optimisation, AquaCropOS, sustainable groundwater management, water-energy-food nexus, Sultanate of Oman}

Orientação

ORIENTADOR

Niels Schütze

TU Dresden

Especialista

ORIENTADOR

Luís Filipe Tavares Ribeiro

Departamento de Engenharia Civil, Arquitectura e Georrecursos (DECivil)

Professor Associado