Irrigation management strategies for improved salinity and sodicity control - Agropolis Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

Irrigation management strategies for improved salinity and sodicity control

Stratégies de gestion de l'irrigation pour une amélioration du contrôle de la salinité et de la sodicité

Marcel Kuper

Résumé

An integrated approach is developed to assess a priori the effects of irrigation management interventions on soil salinity, sodicity and transpiration. The approach is tested for a 75,000 ha irrigation system in Pakistan, where canal and groundwater are used conjunctively. The main hypothesis is that by reallocating good quality canal water, the use of poor quality groundwater can be restricted, thus combating salinity and sodicity and mitigating their effects on crops. The study has three components. Firstly, interventions in canal water deliveries to tertiary units are analyzed using an unsteady state hydraulic model, based on the St. Venant equations, and linked with a regulation module, which captures the operational decisions of the irrigation agency. By changing the operational rules at the main canal, and by redimensioning the outlets in secondary canals, the water can be distributed equitably to tertiary units or delivered to those units that require it for salinity control. Secondly, the impact of irrigation on salinity, sodicity and transpiration is assessed for farmers' fields, using a combined soil water flow and solute transport model, based on Richard's equation and the convection-dispersion equation, and a regression equation, based on the irrigation quality and soil texture. A curvilinear relationship with a decreasing tangent was found between the irrigation quantity and soil salinity. Increases in the EC of the irrigation water result in a parallel curve with higher salinity levels. Adapting the irrigation quantity and quality to the existing soil types and depth to groundwater table can, therefore, reduce salinity and sodicity, thus avoiding soil degradation, which already occurs at an ESP of 4%. Thirdly, both components are combined with a parallel, socio-economic study, where farmers' decisions related to the crop portfolio and acquisition/application of water, were captured in Linear Programming models. The individual models of both studies are interfaced to develop a tool, capable of quantifying the effect of irrigation management interventions. For a secondary canal serving 14,000 ha, it is shown that the area threatened by sodicity is reduced by 40% by reallocating canal water, without affecting the agricultural production. The results of the developed tool should not be taken as accurate predictions, as there are likely to be unforeseen events due to the complexity of irrigation systems. Instead, the approach should be evaluated for its effectiveness in supporting actors' decisions in irrigation system management, by enhancing their understanding of the effects of interventions on salinity, sodicity and agricultural production. The application of the approach, in two case studies, shows that it allows the investigation of a wide range of policy and management interventions, and captures adequately the complexity of an irrigation system, thus providing indications about its transferability. However, the tools should be applied as part of an integrated concept, which includes phases of diagnosis, identification of relevant processes and parameters, and discussions with actors.
Une approche intégrée est développée pour évaluer l'impact d'interventions dans la gestion de l'irrigation sur la salinité des sols, la sodicité et la transpiration. L'approche est appliqué à un système irrigué de 75,000 ha au Pakistan, caractérisé par une utilisation conjointe des eaux douces de canal et eaux souterraines de faible qualité, dans l'hypothèse que la reallocation de l'eau de canal contribue à minimiser l'utilisation des eaux souterraines, ainsi diminuant la salinité et la sodicité, et leurs effets sur les cultures. L'étude présente trois axes de recherche: (1) Une analyse de la gestion du système d'irrigation par un modèle hydraulique en régime transitoire, basé sur les équations de St. Venant, lié à un module prenant en compte les décisions opérationnelles de l'agence d'irrigation. La distribution de l'eau actuelle peut être améliorée en adoptant des règles opérationnelles alternatives pour le canal principal et en changeant les dimensions des prises d'eau tertiaires. Ainsi, une distribution équitable de l'eau ou une redistribution de l'eau à des prises tertiaires spécifiques pour le contrôle de la salinité peut être atteint. (2) Une analyse de l'effet des pratiques d'irrigation sur la salinité, la sodicité et la transpiration par un modèle de transfert hydrique et de solutés, basé sur les équations de Richards et l'équation de convection-dispersion, et par une équation entre le risque de sodisation et la qualité de l'irrigation et la texture du sol. Il est montré que la quantité et la qualité de l'eau d'irrigation influencent considérablement la salinité et la sodicité. La gestion de l'irrigation est donc un instrument important dans la lutte contre ces phénomènes. (3) Dans une étude économique parallèle, les processus de prise de décision des paysans concernant les choix de cultures, et l'obtention et la distribution de l'eau ont été formalisés dans des modèles LP.
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Dates et versions

tel-00422363 , version 1 (06-10-2009)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00422363 , version 1

Citer

Marcel Kuper. Irrigation management strategies for improved salinity and sodicity control. Earth Sciences. Wageningen University and Research Centre, 1997. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00422363⟩
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