QUANTITATIVE METHODOLOGY FOR ANALYZING THE WATER-ENERGY-FOOD NEXUS IN RIVER BASINS UNDER HISTORICAL AND FUTURE SCENARIOS

Abstract

Metodologia Quantitativa para Análise do Nexo Água-Energia-Alimento em Bacias Hidrográficas sob Cenários Históricos e Futuros

TAMIRES LIMA DA SILVA¹; RODRIGO MÁXIMO SÁNCHEZ ROMÁN²;  HESSAM S. SARJOUGHIAN³ E MOSTAFA D. FARD⁴

¹ Engenharia rural e socioeconomia, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, Av. Universitária, 3780, Altos do Paraíso, 18610-034, Botucatu, SP, Brasil, tamireslsilva@gmail.com

² Engenharia rural e socioeconomia, Universidade Estadual Paulista (Unesp), Faculdade de Ciências Agronômicas, Botucatu, Av. Universitária, 3780, Altos do Paraíso, 18610-034, Botucatu, SP, Brasil, rodrigo.roman@unesp.br

³ Ira A. Fulton Schools of Engineering, School of Computing and Augmented Intelligence, Arizona State University (ASU), S Mill Avenue, 699, 85287-8809, Tempe, AZ, Estados Unidos da América, hessam.Sarjoughian@asu.edu

⁴ Ira A. Fulton Schools of Engineering, School of Computing and Augmented Intelligence, Arizona State University (ASU), S Mill Avenue, 699, 85287-8809, Tempe, AZ, Estados Unidos da América, sderakhs@asu.edu

1 RESUMO

O uso integrado de recursos hídricos, energéticos e alimentares é essencial para a gestão sustentável de bacias hidrográficas. Este estudo desenvolveu uma metodologia quantitativa para modelar o nexo água-energia-alimento (AEA) em bacias hidrográficas, considerando tanto condições históricas quanto projeções futuras. A metodologia proposta utiliza modelos criados nos programas “Water Evaluation and Planning” System (WEAP) e “Low Emissions Analysis Platform” (LEAP), os quais foram acoplados para troca de dados por meio do WEAP-KIB-LEAP framework. Para exemplificar o uso da metodologia, foi realizada uma aplicação nas bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí (PCJ). Os resultados demonstraram que a ferramenta permite a simulação do nexo AEA, oferecendo suporte valioso para o planejamento sustentável dos recursos presentes nas bacias PCJ, podendo contribuir com o alcance dos Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS). Recomenda-se a aplicação do framework em diferentes contextos regionais para ampliar sua validação e aplicabilidade.

Palavras-chave: WEAP, LEAP, WEAP-KIB-LEAP framework, nexo AEA.

SILVA, T. L.; SÁNCHEZ-ROMÁN, R. M.; SARJOUGHIAN, H. S.; FARD, M. D.

QUANTITATIVE METHODOLOGY FOR ANALYZING THE WATER-ENERGY-FOOD NEXUS IN RIVER BASINS UNDER HISTORICAL AND FUTURE SCENARIOS

2 ABSTRACT

The integrated use of water, energy, and food resources is essential for the sustainable management of river basins. This study developed a quantitative methodology to model the water‒energy‒food (WEF) nexus in river basins, considering both historical conditions and future projections. The proposed methodology uses models created in the “Water Evaluation and Planning” System (WEAP) and “Low Emissions Analysis Platform” (LEAP) programs, which were coupled for data exchange through the WEAP-KIB-LEAP framework. To exemplify the use of the methodology, an application was carried out in the Piracicaba, Capivarí and Jundiaí (PCJ) river basins. The results showed that the tool allows the WEF nexus to be simulated, offering valuable support for the sustainable planning of the resources present in the PCJ basins, and can contribute to achieving the Sustainable Development Goals (SDGs). It is recommended that the framework be applied in different regional contexts to expand its validation and applicability.

Keywords: WEAP, LEAP, WEAP-KIB-LEAP framework, WEF nexus.