Cooperative arrangements for water sharing and ecosystem protection under scarcity and drought in the Jucar Basin, Spain

The research has been supported by projects BIL13MA072 from MAPFRE and project INIA RTA2010-00109-C04 from the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness.PublishedThis Working Document draws from the second chapter of the Ph.D. dissertation by Mohamed Taher Kahil “Water management policies under scarcity and climate change: Analysis of economic instruments, institutions and collective action”, Department of Economic Analysis of the University of Zaragoza, Spain

Propensity for cooperative water management and ecosystem protection under scarcity and drought: Application to the Jucar River Basin, Spain

Publishe

Cooperative game theory and its application to natural, environmental, and water resource issues : 3. application to water resources

This paper reviews various applications of cooperative game theory (CGT) to issues of water resources. With an increase in the competition over various water resources, the incidents of disputes have been in the center of allocation agreements. The paper reviews the cases of various water uses, such as multi-objective water projects, irrigation, groundwater, hydropower, urban water supply, wastewater, and transboundary water disputes. In addition to providing examples of cooperative solutions to allocation problems, the conclusion from this review suggests that cooperation over scarce water resources is possible under a variety of physical conditions and institutional arrangements. In particular, the various approaches for cost sharing and for allocation of physical water infrastructure and flow can serve as a basis for stable and efficient agreement, such that long-term investments in water projects are profitable and sustainable. The latter point is especially important, given recent developments in water policy in various countries and regional institutions such as the European Union (Water Framework Directive), calling for full cost recovery of investments and operation and maintenance in water projects. The CGT approaches discussed and demonstrated in this paper can provide a solid basis for finding possible and stable cost-sharing arrangements.Town Water Supply and Sanitation,Environmental Economics&Policies,Water Supply and Sanitation Governance and Institutions,Water Supply and Systems,Water and Industry

Game theory

game theory

Játékelméleti kutatások = Investigations in Game Theory

A játékelmélet különböző kérdésköreiben végzett kutatásaink eredményeit eddig 9 nemzetközi és 5 hazai folyóiratban, valamint 2 szerkesztett kötetben már megjelent cikkben közöltük (és további 2-4 nemzetközi cikkre számítunk). Eredményeinket több mint 30 nemzetközi, illetve hazai konferencia előadásban is bemutattuk. Legfontosabb eredményeink: • Megmutattuk, hogy a Nash-féle alkuproblémákra ismert implementációs modellek átalakításával megkapható a limit-Nash megoldás is. • Bevezettük a puha korrelált egyensúly fogalmát. Bemutattuk, hogy ez az új korrelált egyensúly több modellben Pareto-értelemben jobb megoldást eredményez, mint más korrelált egyensúlyok. • Megmutattuk, hogy a hozzárendelési piacokon bármelyik szereplő eredményesen tudja manipulálni a ’fair egyensúlyi’, illetve a nukleolusz allokációs mechanizmust, ugyanakkor éles felső korlátokat is megadtunk ennek mértékére. • Karakterizáltuk a stabil halmazokat az egy-eladós hozzárendelési játékokban. • Különféle játékosztályokon megvizsgáltuk a Shapley-érték főbb karakterizációjainak érvényességét. Erre alapozva javasoltuk a Shapley-érték ’mérési eszközként’ való használatát a regressziós modellekben, az általánosított szavazási helyzetekben, illetve a rizikó allokációs problémákban. • Megmutattuk, hogy nincsen univerzális topologikus típustér, a Harsányi-program ilyen típusterekben tehát nem működik. Ugyanakkor matematikailag megalapoztunk egy ilyen jellegű, a mérhető típusterekre vonatkozó pozitív eredményt. | We have investigated various topics in game theory and published so far 9 articles in international journals (and expect to have 2-4 more), 5 articles in domestic journals, 2 papers in an edited volume. We have also presented our results in more than 30 talks at international and domestic conferences. Our main contributions include (but not limited to) the following: • We adjusted various implementation models designed for Nash bargaining problems to obtain the limit-Nash solution as well. • We introduced a new correlation protocol. We demonstrated in several settings that this new (called soft) correlated equilibrium can give Pareto-better outcomes than what other correlated equilibria can. • We showed that in assignment markets each agent can manipulate the ’fair equilibrium’ and the nucleolus allocation mechanisms to his benefit, but established sharp upper bounds to its extent. • We characterized stable sets in assignment games with one-seller. • We examined several characterizations of the Shapley value on various classes of games. Based on these results, we proposed using the Shapley-value as a ’measurement’ tool in regression models, in generalized weighted voting situations, and in risk allocation problems. • We have demonstrated that the Harsányi program does not work in topological type spaces, therefore no universal topological type space exists. We have laid the mathematical foundation of a positive result on measurable type spaces

Water management under scarcity and climate change: methodological proposals and analysis of policy instruments

Esta tesis aborda algunos de los desafíos más importantes en relación a los recursos hídricos de las zonas áridas y semiáridas. Estos desafíos incluyen la creciente escasez de agua, los impactos del cambio climático, y la degradación generalizada de los ecosistemas acuáticos. Los cuatro capítulos principales presentan el desarrollo de distintos métodos de modelización hidroeconómica que integran aspectos hidrológicos, económicos, institucionales y medioambientales, y que se aplican al caso de la cuenca del Júcar en España. Los capítulos ofrecen una descripción detallada del proceso de modelización, los análisis realizados, y las principales conclusiones e implicaciones. Sin embargo, los modelos también pueden aplicarse a otras cuencas de las zonas áridas y semiáridas. Las metodologías desarrolladas en esta tesis representan un conjunto de herramientas muy prometedoras para realizar análisis integrados de los escenarios climáticos y de política de agua. Los resultados obtenidos proporcionan información útil para el diseño de políticas de gestión sostenible de los recursos hídricos. En esta tesis se consideran varios métodos para mejorar los modelos de análisis de la política de agua. Estos avances metodológicos están relacionados con el proceso de integración de las diferentes dimensiones de los recursos hídricos, la mejora de los aspectos estocásticos y dinámicos de los modelos, y la inclusión del comportamiento estratégico de los grupos de interés. No existen muchos estudios en la literatura que consideren conjuntamente las cuestiones de modelización y de implementación de las políticas de agua. Los resultados empíricos muestran el potencial de los modelos hidroeconómicos integrados para evaluar los impactos económicos y medioambientales de las políticas de agua bajo distintos escenarios climáticos. La modelización parcial basada solamente en las relaciones económicas, pero sin un fundamento biofísico sólido, no pueden determinar con rigor estos impactos que son importantes para la toma de decisión en la gestión de los recursos hídricos. Los resultados de esta tesis tienen implicaciones políticas importantes porque muestran las dificultades para lograr una gestión más sostenible de los recursos hídricos en las regiones áridas y semiáridas. La toma de decisiones es compleja para poder resolver los impactos de la escasez de agua, las sequías y el cambio climático en las actividades económicas y los ecosistemas de las cuencas. Los gobiernos pueden implementar varias políticas para mitigar dichos impactos, tales como la promoción de la gestión cooperativa de los recursos hídricos, facilitar la implementación de mercados de agua, y proporcionar incentivos económicos para el ahorro del agua. Sin embargo, los decisores políticos deben ser conscientes de las consecuencias adversas de la mala planificación hídrica, como son los impactos medioambientales negativos. También deben considerar la aceptabilidad de las políticas por los grupos de interés, para evitar el fracaso de las políticas

A Political Reciprocity Mechanism

We consider the problem of designing legislative mechanisms that guarantee equilibrium existence, Pareto-efficiency, and inclusiveness. To address this question, we propose a finite-horizon voting procedure that embeds clauses of reciprocity. These clauses grant voters the right to oppose actions that are not in their interest, retract actions that face opposition, and punish harmful actions. We study voters\u27 strategic behavior under this voting procedure using two classical approaches. Following the blocking approach, we introduce two related solution concepts---the reciprocity set and the sophisticated reciprocity set---to predict equilibrium policies. We then show that these solution concepts (1) are always non-empty; (2) only select Pareto-efficient policies; (3) strategically protect minority interests; and (4) are compatible with classical notions of fairness and Rawlsian justice in distributive problems. Following the non-cooperative approach, we provide an implementation of each of these solution concepts in subgame perfect equilibrium, which makes them applicable in a wide range of legislative settings. We also extend them to effectivity functions, a large class of games that includes strategic form games. A comparative analysis shows that the reciprocity mechanism has other desirable features and properties that distinguish it from other well-known voting mechanisms and solution concepts