De strijd tegen extreme droogtes in Noord-Ethiopië

Francesca Sorbie
Ethiopië ligt in de ‘hoorn van Afrika’ (figuur 1). Het is een land met vele extremen in klimaat en landvorm. In het meest noordelijke provincie Tigray werd er onderzoek uitgevoerd naar de productie van water dat over de grond stroomt tijdens een regenbui. Afhankelijk van het bodemtype (van zware klei tot zandleem) en het landgebruik (bv. landbouw of graasland) zal er een andere hoeveelheid regen in de bodem infiltreren.

De strijd tegen extreme droogtes in Noord-Ethiopië

Ethiopië ligt in de ‘hoorn van Afrika’ (figuur 1). Het is een land met vele extremen in klimaat en landvorm. In het meest noordelijke provincie Tigray werd er onderzoek uitgevoerd naar de productie van water dat over de grond stroomt tijdens een regenbui. Afhankelijk van het bodemtype (van zware klei tot zandleem) en het landgebruik (bv. landbouw of graasland) zal er een andere hoeveelheid regen in de bodem infiltreren. Hoe meer regen er infiltreert, hoe minder water er over de bodem zal stromen.

Per jaar zijn er twee regenseizoenen, een kleine van maart tot mei en een grote van juni tot september. De rest van het jaar is het droog. Soms zijn er zelfs onverwachte extreme droogtes. Om de lokale boeren toch nog te kunnen voorzien van water is het noodzakelijk om het water dat tijdens de regenseizoenen valt op te vangen zodat het beschikbaar is om te irrigeren wanneer er geen regen valt. Op deze manier kunnen er grote hongersnoden vermeden worden. Om dit doel te realiseren werden er reservoirs gebouwd die het afstromend water van een gebied kunnen opvangen voor later gebruik (figuur 2).

De grootte van elk reservoir is gebaseerd op een schatting van de hoeveelheid water dat erin zal vloeien vanuit een bepaald gebied, ook de afvoer genoemd. De aanwezige reservoirs zijn vaak leeg of slechts half vol. Dit wijst op een overschatting van de afvoer. Maar hoe komt dit?

Hier zijn verschillende verklaringen voor. Twee verklaringen die momenteel bestudeerd worden zijn 1) dat de parameters die gebruikt werden om de afvoer te schatten onnauwkeurig waren en 2) dat er andere factoren zijn die de afvoer beïnvloeden.

Het doel van mijn scriptie was om tot meer nauwkeuriger afvoerparameters te komen naargelang bodemtype, landgebruik en helling. Ook de oppervlakkige stenigheid, de vegetatiehoogte en de ruwheid van de bodem werden in rekening gebracht. Dit gebeurde door afvoermetingen uit te voeren tijdens regenbuien, op plotjes van 1 m² op 1 m² (figuur 3). Uit dit onderzoek kon er nagegaan worden wat een grotere impact had op afvoerproductie en waar er dus vereenvoudigingen konden gebeuren voor een eenvoudigere schatting.

Andere factoren die de afvoerschattingen beïnvloeden hebben te maken met de sterke degradatie van de bodem in deze regio. Bossen werden massaal gekapt om ruimte te maken voor landbouw, dit had vele implicaties. Om deze degradatie tegen te gaan werden er in grote mate bodemconserverings maatregelen genomen (figuren 4, 5). Deze maatregelen houden een groot deel van het afvoer op, waardoor het niet in de reservoir terecht komt.

Om de reservoir te vullen is een hoge afvoer gewenst, maar dit kan nefaste gevolgen hebben voor de gedegradeerde bodem in het afstroomgebied. Er zal dus een afweging moeten gemaakt worden van de voor- en nadelen. Het kwantificeren van beide effecten maakt het mogelijk om realistischer schattingen van het wateropvangpotentieel te maken. Dit draagt bij tot het verbeteren van de watervoorradenplanning om overmaatse reservoirs te voorkomen en de lokale bevolking te voorzien van water tijdens droge periodes.

Bibliografie

 

Asmelash, T., Dejenie, T., Declerck, S., Nyssen, J., Van der Gucht, K., Risch, S., Rousseaux, S., De Wit, J., Mulugeta, A., Haregeweyn, N., Gebrekidan, A., Poesen, J., Deckers, J., Vyverman, W., De Meester, L.,  2007.  Ecological Atlas of reservoirs in Tigray, Northern Ethiopia. Tigray Livelihood Papers No 4. VLIR-Mekelle University, IUC Programme, 83 pp.Beuselinck, L., Govers, G., Poesen, J., Degraer, G. and Froyen, L., 1998. Grain-size analysis by laser diffractometry: comparison with the sieve-pipette method. Catena 32, 193-208Bosellini, A., Russo, A., Fantozzi, P.L., Getaneh, Assefa, Solomon, Tadesse,  1997. The Mesozoic succession of the Mekele outlier (Tigre Province, Ethiopia). Memorie di Scienze Geologiche 49, 95–116CIA – The World Factbook 2012 [online]. Available on https://www.cia.gov/library/publications/theworld-factbook/geos/et.html. [Date of access: 02/04/2012]Conway, D.,  Schipper,  E.L.F.,  2011.  Adaptation to climate change in Africa: Challenges and opportunities identified from Ethiopia. Global Environmental Change, 21 (1), 227–237Corbeels, M., Abebe, S., Mitiku, H., 2000. Farmers’ knowledge of soil fertility and local management strategies in Tigray, Ethiopia. Managing Africa’s Soils No. 10Critchley, W., Siegert, K., Chapman, C.,  1991. A Manual for the Design and Construction of Water Harvesting Schemes for Plant Production. Food and Agriculture organisation of the United Nations, Rome, ItalyCSA – Central Statistics Agency of Ethiopia, 2007 [online]. Available on http://www.csa.gov.et/ [Date of access: 04/04/2012]De Wit, J.,  2003. Stuwmeren in Tigray (Noord-Ethiopie): Kenmerken, Sedimentatie En Sedimentbronnen. M.Sc Thesis, Faculty of Geography, K.U.Leuven, LeuvenDeltaLINK (version 2.6, 2011) software package from Delta T devices©Descheemaeker, K., Nyssen, J., Poesen, J., Raes, D., Mitiku Haile, Muys, B., Deckers, J., 2006. Runoff processes on slopes with restored vegetation: a case study from the semi-arid Tigray highlands, Ethiopia. Journal of Hydrology, 331, 219–241Descheemaeker, K., Poesen, J., Borselli, L., Nyssen, J., Raes, D., Mitiku Haile, Muys, B., Deckers, J., 2008. Runoff curve numbers for steep hillslopes with natural vegetation in semi-arid tropical highlands, northern Ethiopia. Hydrological processes, 22, 4097-4105Descheemaeker, K., Raes, D., Nyssen, J., Poesen, J., Mitiku Haile & Deckers, J. 2009. Changes in water flows and water productivity upon vegetation regeneration on degraded hillslopes in northern Ethiopia: a water balance modelling exercise. Rangeland Journal 31(2), 237-259Edwards, S, Gebre Egziabher, T. and Araya, H.,  2011. Success and challenges in ecological  agriculture: experience from Tigray, Ethiopia. Climate change and Food system Resilience. Food and Agriculture organisation of the United Nations, Rome, Italy, 231-294FAO, 2006. Guidelines for soil description. Fourth edition. Food and Agriculture organisation of the United Nations, Rome, Italy, 96 pp.FAO, 2010. CLIMPAG | DATA and MAPS | New_LocClim: Local Climate Estimator [online]. Available on http://www.fao.org/nr/climpag/pub/en3_051002_en.asp [Date of access: 08/04/2012]Fekadu Bekele,  1997.  Ethiopian Use of ENSO Information in Its Seasonal Forecasts.  Ethiopian National Metrological Services Agency,  Addis Ababa, Ethiopia [online]. Available on http://ccb.colorado.edu/ijas/ijasno2/bekele.html, [Date of access: 06/04/2012]García  Moreno, R.,  Díaz Álvarez, M.C., Tarquis Alonso, A., Barrington, S., Saa Requejo, A.,  2008. Tillage and soil type effects on soil surface roughness at semiarid climatic conditions. Soil & Tillage research 98, 35-44Gebreyohannes, G.,  Nyssen, J., Poesen, J., Bauer, H., Merckx, R., Mitiku, H. Deckers, J., 2012. Land reclamation using reservoir sediments in Tigray, Northern. Soil use and Management 28, 113-119Govers, G., Van Orshoven, J., 2011. Cursus tekst Geographican Information Systems, ION62AHagos Fitsum, Pender J. and Nega Gebreselassie.  2002. Land degradation and strategies for sustainable land management in the Ethiopian highlands: Tigray Region. (Second  edition). Socioeconomics and Policy Research Working Paper 25. ILRI (International Livestock Research Institute), Nairobi, Kenya. 80 pp.Hawkins, R.H., Woodward, D.E., Hjelmfelt, A.T., Van Mullem, J.A., Quan, Q.D., 2002. Runoff curve number method: examination of the initial abstraction ratio. In Hydrologic Modeling for the 21st Century. Second Federal Interagency Hydrologic Modeling Conference. Las Vegas, Nevada, USA. Hawkins, R.H., Ward, T.J., Woodward, D.E., Van Mullem, J.A., 2010. Continuing evolution of RainfallRunoff and the curve number precedent. 2ndJoint Federal Interagency Conference, Las Vegas, Nevada, USA. Helland, K.,   Berntsen, H. E., Borgen, O.S., Martens, H., 1991. Recursive  algorithm  for  partial  least squares  regression Chemometrics and Intelligent Laboratory  Systems,  14, 129-137IMWI, 2007. Water for Food, Water for Life: A Comprehensive Assessment of Water  Management in Agriculture. Earthscan, London, UK & International Water Management  Institute (IWMI), Colombo, USA. 688 pp.Ismail, S.M., Ozawa, K., 2007. Improvement of crop yield, soil moisture distribution and water use efficiency in sandy soils by clay application, Applied Clay Science 37: 81–89Karcher, D.E., Richardson, M.D.,  2005. Batch analysis of digital images to evaluate turfgrasscharacteristics. Crop Science 45, 1536-1539Lal, R.,  1997. Residue management, conservation tillage  and soil restoration for mitigating  greenhouse effect by CO,-enrichment. Soil and Tillage research 43: 87-108Loizeau, J.L., Arbouille, D., Santiago, S., Vernet, J.-P.,  1994. Evaluation of a wide range laser diffraction grain-size analyser for use with sediments. Sedimentology 41, 353–361n.n., 2004. Determination of particle size distribution in mineral soil material. Laboratorium voor bodem en water, FBIW, K.U.Leuven.Nyssen, J., Poesen, J., Mitiku Haile, Moeyersons, J. and Deckers, J.  2000. Tillage erosion on slopes with soil conservation structures in the Ethiopian highlands. Soil and Tillage Research 57, 115-127Nyssen, J., Moeyersons, J., Poesen, J., Deckers, J. and Mitiku Haile,  2003. The environmental significance of the remobilisation of ancient mass movements in the Atbara-Tekeze headwaters, Northern Ethiopia. Geomorphology 49 (3-4): 303-322Nyssen, J., Poesen, J., Moeyersons, J., Deckers, J., Mitiku Haile, Lang A., 2004a. Human impact on the environment in the Ethiopian and Eritrean Highlands  – a state of the art. Earth Science Reviews, 64/3-4, 273-320Nyssen, J., Veyret-Picot, M., Poesen, J., Moeyersons, J., Mitiku Haile, Deckers, J., Govers G., 2004b. The effectiveness of loose rock check dams for gully control in Tigray, northern Ethiopia. Soil Use and Management 20, 55-64Nyssen, J., Vandenreyken, H., Poesen, J., Moeyersons, J., Deckers, J., Mitiku Haile, Salles, C., Govers, G., 2005. Rainfall erosivity and variability in the Northern Ethiopian Highlands. Journal of Hydrology311, 172-187Nyssen J., Descheemaeker, K., Nigussie Haregeweyn, Mitiku Haile, Deckers, J., Poesen,  J.,  2007a. Lessons learnt from 10 years research on soil erosion and soil and water conservation in Tigray. Tigray Livelihood Papers No. 7, Mekelle: Zala-Daget Project, Mekelle University, K.U.Leuven, Relief Society of Tigray, Africamuseum and Tigray Bureau of Agriculture and Rural Development, 53 pp.Nyssen, J., Poesen, J., Gebremichael, D., Vancampenhout, K., D’aes M., Yihdego, G., Govers, G., Leirs, H., Moeyersons, J., Naudts, J., Haregeweyn, N., Haile M., Deckers, J. 2007b. Interdisciplinary on-site evaluation of Stone bunds to control soil erosion on cropland in northern Ethiopia. Soil and Tillage Research 94, 151-163Nyssen, J., Clymans, W., Descheemaeker, K., Poesen, J., Vandecasteele, I., Vanmaercke, M., Amanuel Zenebe, Van Camp, M., Mitiku Haile, Nigussie Haregeweyn, Moeyersons, J., Martens, K., Tesfamichael Gebreyohannes, Deckers, J., Walraevens, K.,  2010. Impact of soil and waterconservation on catchment hydrological response - a case in north Ethiopia. Hydrological Processes, 24(13), 1880-1895Poesen, J., Torri, D. and Bunte, K., 1994. Effects of rock fragments on soil erosion by water atdifferent spatial scales: a review. Catena 23, 141-166Poesen, J., van Wesemael, B., Bunte, K. and Solé Benet, A. 1998. Variation of rock fragment cover and size along semiarid hillslopes: a case-study from southeast Spain. Geomorphology 23, 323-335Quantum GIS (Q-GIS) version 1.5.0-Tethys, 2008. Built against code revision 13923MR version 2.14.2, 2012. The R Foundation for Statistical ComputingRaes, D., Wilems, P., and Gbaguidi, F., 2006. RAINBOW – A software package to compute frequency analysis and perform testing of homogeneity on hydrometeorological data sets. Saxton, K.E., Rawls, W.J., 2006. Soil Water Characteristic Estimates by Texture and Organic Matter for Hydrologic Solutions. Soil Science Society of America Journal 70, 1569–1578SPSS 16.0, 2007. SPSS for windows, release 16.0. SPSS Inc.Sorbie F., van Wesemael B., Teka D., Poesen J., Deckers J., 2012. Hydrological characterisation of the Mayleba catchment for evaluation of water harvesting potential in an irrigation reservoir Tigray, Ethiopia. Day of young soil scientists, 22 February, 2012, Brussels, BelgiumUN-Water, 2007.  Coping with water scarcity  - Challenge for the twenty-first century [online]. FAO, Land and Water Development Department, Rome, Italy.  Available at: http://www.fao.org/nr/water/docs/escarcity.pdf [Date of access: 06/04/2012]USDA-SCS (U.S. Department of Agriculture-Soil Conservation Service), 1972. SCS National Engineering Handbook, Section 4, Hydrology. Chapter 10, Estimation of Direct Runoff From Storm Rainfall. U.S. Department of Agriculture, Soil Conservation Service, Washington, D.C., pp. 10.1-10.24USDA-NRCS  (United States Department of Agriculture - Natural Resources Conservation Service),1986. Urban Hydrology for Small Watersheds, Technical Release-55, second edition, 164 pp.USDA (United States Department of Agriculture) Soil Survey Staff, 2003. Keys to soil taxonomy. Ninth edition. Washington, DC, Natural Resources Conservation Service, USDA, 322 pp.Van de Wauw, J.,  2005. Soil-landscape relationships in the basalt-dominated highlands of Tigray, Ethiopia. Unpublished Msc Thesis. K.U.Leuven, 127 pp.Van de Wauw, J., Baert G., Moeyersons J., Nyssen J., De Geyndt K., Nurhussen T., Amanuel Z., Poesen J., Deckers J., 2008. Soil-landscape relationships in the basalt dominated highlands of Tigray, Ethiopia. Catena 75 (1), 117-127Van de Giesen, N.,  Stomph, T.J., Ajayi, A.E., Bagayoko, F., 2011. Scale effects in Hortonian surface runoff on agricultural slopes in West  Africa: Field data and models. Agriculture, Ecosystems and Environment 142, 95-101van Wesemael, B., Poesen, J., De Figueiredo, T., Govers, G., 1996.  Surface roughness evolution of soils containing rock fragments. Earth surface processes and landforms 21, 399-411van Wesemael, B., Poesen, J., Kosmas, C., Danalatos, N.G. and Nachtergaele, J. 2002. The impact of rock fragments on soil degradation and water conservation. In Geeson, N.A.,  Brandt, C.J. and Thornes, J.B. (eds.). Mediterranean Desertification: A mosaic of Processes and Responses. John Wiley, Chichester, U.K., 131-145 pp.Van Oost, K., Govers, G., Desmet, P.J., 2000. Evaluating the effects of changes in landscape structure on soil erosion by water and tillage. Landscape Ecology 15, 577-589.Van Rompaey, A., Verstraeten, G., Van Oost, K., Govers, G., Poesen, J., 2001. Modelling mean annual sediment yield using a distributed approach. Earth Surface Processes and Landforms 26 (11), 1221-1236Vancampenhout, K., Nyssen, J., Gebremichael, D., Deckers, J., Poesen, J., Mitiku Haile and Moeyersons, J., 2006. Stone bunds for soil conservation in the northern Ethiopian highlands: impacts on soil fertility and crop yield. Soil and Tillage Research 90, 1-15Verachtert, E., Smets, T., Langhans, C.,  2011. Handleiding practicum geomorfologische processen. Afdeling Geografie, K.U.Leuven, 58 pp.World Atlas, 2012. Map of Ethiopia  – Ethiopia Map, Ethiopia information  – World Atlas, [online]. Available on http://www.worldatlas.com/webimage/countrys/africa/et.htm [Date of access: 02/04/2012]

 

Universiteit of Hogeschool
Master of Science in de bioingenieurswetenschappen: land- en bosbeheer, optie bodem en water beheer
Publicatiejaar
2012
Kernwoorden
Share this on: