79
NATIONAL UNIVERSITY OF RWANDA FACULTY OF APPLIED SCIENCES DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING PERFORMANCE EVALUATION OF WATER DISTRIBUTION SYSTEMS IN RUGERAMIGOZI IRRIGATION SCHEME, RWANDA By MUREKASHUNGWE Evergiste A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science In Water Resources and Environmental Management December, 2007

PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

NATIONAL UNIVERSITY OF RWANDA FACULTY OF APPLIED SCIENCES 

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING 

 

PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  DISTRIBUTION SYSTEMS IN RUGERAMIGOZI 

IRRIGATION SCHEME, RWANDA  By  

MUREKASHUNGWE Evergiste  

A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the  Degree of Master of Science  

In Water Resources and Environmental Management                        

            December, 2007 

Page 2: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

ii

 

NATIONAL UNIVERSITY OF RWANDA 

DEP G FACULTY OF APPLIED SCIENCES ARTEMENT OF CIVIL ENGINEERIN

In collaboration with 

PERFORMANCE EVALUATION OF WATER 

DISTRIBUTION SYSTEMS IN RUGERAMIGOZI 

IRRIGATION SCHEME, RWANDA 

By 

MUREKASHUNGWE Evergiste 

Supervisors: 

Dr Eng Umaru Garba Wali 

A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of 

December, 2007 

 

Dr Eng F.O.K. Anyemedu 

Master of Science in Water Resources and Environmental Management  

Page 3: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

iii

Declaration  I,  the under  signed, declare  that  original work  and has not been presented for a degree in any other university, and that all sources of material used 

ame: MUREKASHUNGWE Evergiste

ignature:

this  thesis  is my 

for the thesis have been duly acknowledged.   N S

Page 4: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

iv

Dedication 

To Almighty God, To my  

To all my families and friends, To my belov  Thacienne. 

 mother Ramberta,

ed Nyinawinyange

Page 5: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

v

Abstract  The  rational  utilization  of  irrigation  water  is  a  fundamental  aspect  for  achieving sustainable  agriculture  for  food  security  and  poverty  alleviation.  To  achieve  the objective  of  sustainable  agriculture    are  involved,  and  irrigation water 

  is  one  of  the most  important.  Consequently,  its  evaluation  as well  as  the 

 Water management. 

many  factorsdeliverysearch  for  feasible  solutions  to problems detected during  the  evaluation  could be of special  interest. To help  farmers  in obtaining efficient and  rational methods of water uses  and  to  provide  an  adequate  scientific  and  technical  support  to  optimize management,  it  is  important  to  conduct  the  evaluation of  irrigation  system  in plots. This  study  analyzes  the  water  management  performance  of  small  scale  irrigation system in Rwanda. ILRI/IWMI water balance and maintenance indicators were used to test  Rugeramigozi  irrigation  scheme  as  a  base  for  the  performance  evaluation. Necessary data were collected  from ECOTRA  (the company  that made  the  feasibility study and the design of the system) and from Byimana Meteorological Station. In the field, certain parameters including: type of crop, irrigation water discharge in channel, and  field  size were measured and/or observed before, during and after an  irrigation event while farmers were conducting their normal irrigation practice. Survey related to water availability was also conducted among the farmers. The results showed that the source  is delivering  40.15l.s‐1 while  the water  requirement  is  114l.s‐1. The delivery  is only 35.2% of the water requirement. The insufficiency of irrigation water, the type of irrigation system in use, the poor maintenance of irrigation structures and the farmer’s unawareness  of  irrigation  practices  were  the  main  problems  identified  in  the management  and  operations  of  the  scheme.  Some  corrective  measures  have  been recommended to improve the system. Among them are the following: (a) the selection of crops should be done by taking into account the availability of irrigation water, (b) tertiary channels need to be constructed in the scheme to avoid conflict related to water distribution, (c) rainwater harvesting systems need to be established  in the scheme to avoid flooding that are occurring in rainy season and to store water for supplementary irrigation  during  the  dry  season,  (d)  awareness  of  irrigation  practices  needs  to  be created among farmers.   Keywords: Biringanya, Irrigation Channel, crop, Water crop requirement, water balance indicators, maintenance indicators,

Page 6: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

vi

Acknowledgments 

I  like to express my deepest gratitude to my academic supervisors Dr Umaru G. Wali and Dr Eng F.O.K. Anyemedu for their support, assistance and guidance, for all their sincere, faithful and imm r the accomplishment of this 

 work and to bring me here from the start, their unlimited and sweet advice that 

a,  Mrs.  Adoratha,  the  Agronomist  of 

  to Biringanya Scheme  farmers  for  their honest  information and cooperation 

 would

ense devotion to help me fothesissmoothened my educational  journey,  it couldn’t be otherwise,  is printed  in my heart, thus, much appreciation is expressed to them.  Acknowledgment  is  expressed  to  the  staff  of WREM Program,  especially  to Dr Eng Innocent  Nhapi  and  Dr  Eng  Aphrodis  Karangwa  for  their  valuable  support  and advices. To  the  ECOTRA  staff,  Mr.  Valère  NzeyimanNyamabuye  Sector,  Eng  Ismael  Ndamukunda,  they  provided  me  professional, technical  and  administrative  support.  So my  appreciation may  reach  them  all.  I  am indebtedfor the accomplishment of this study.  In  addition,  the  generous  support  and  contribution  of  all  my  colleagues,  friends, families  and  relatives  are  deeply  acknowledged  and  emphasized  in  all  cases  of my future life.  MUREKASHUNGWE Evergiste 

Page 7: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

vii

TABLE OF CONTENTS ............................................................................................................................. iii

................................................................................................................................iv

Abstract ..................................................................................................................................... v

2.

1 F2 T

4.3 O4.4 C

Declaration

Dedication

Acknowledgments ...................................................................................................................vi

TABLE OF CONTENTS ........................................................................................................vii

List of Tables ............................................................................................................................x

List of figures ...........................................................................................................................xi

List of appendices ................................................................................................................. xii

List of Acronyms and Abbreviations................................................................................ xiii

Chapter  1. INTRODUCTION ...............................................................................................1

1.1 Background .........................................................................................................................1

1.2 Statement of the problem..................................................................................................2

1.3 Objectives of the study .....................................................................................................3

Chapter  2. LITERATURE REVIEW......................................................................................4

2.1 Irrigation .............................................................................................................................4

2.2 Perspectives and objectives of irrigation.......................................................................4

2.3 Water Resources and Irrigation Development in Rwanda .........................................5

2.4 Small scale irrigation ........................................................................................................6

2.4.1  The problems of small‐scale irrigation........................................................................ 6 

2.4.2  Intervention into small‐scale irrigation ..................................................................... 7 

2.4.3  Farmer Managed Irrigation System (FMIS) and its importance ............................. 7 

2.4.4  Purposes and need for small‐scale irrigation in Rwanda ........................................ 8 

5 Performance of an irrigation system ..............................................................................9

2.5.1   How to conduct an irrigation system performance assessment? ............................ 9 

2.5.2   Performance evaluation of small‐scale irrigation................................................... 11 

2.5.3  Indicators for irrigation performance........................................................................ 13 

2.5.4    Water balance indicators............................................................................................. 14 2.5.4. ield application ratio .................................................................................................................. 15 2.5.4. ertiary unit ratio.......................................................................................................................... 15 2.5. verall consumed ratio................................................................................................................ 16 2.5. onveyance ratio .......................................................................................................................... 16

Page 8: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

viii

2.5.4 istribution ratio.5 D

2.5

2.51 I

5 I

2.6 M

2.6

Chapter 3. 

3.1 L

3.2

Ch

4.

4.1.1.1 Flow measurement ....................................................................................................................... 34

1 C

4.2 D

4.2.1

5.

5. er a

5.5.2   Discussion ...................................................................................................................... 50 

........................................................................................................................... 17 2.5.4.6 Dependability ................................................................................................................................ 17

.5   Maintenance indicators............................................................................................... 18 2.5.5.1 General ........................................................................................................................................... 18

ater level and head‐discharge relationship............................................... 182.5.5.2 Sustainability of w

.6   Properties of performance indicators......................................................................... 19 2.5.6. rrigation water use efficiencies .................................................................................................. 20 2.5.6. pplication efficiency.................................................................................................................. 212  A 2.5.6.3 Storage efficience .......................................................................................................................... 22 2.5.6.4 Distribution efficiency.................................................................................................................. 23 2.5.6. rrigation scheduling .................................................................................................................... 23

ethods of irrigation performance ...............................................................................25

.1   Data collection.............................................................................................................. 26 2.6.1.1 The Rapid appraisal approach .................................................................................................... 26 2.6.1.2 Participatory rural appraisal approach...................................................................................... 27 2.6.1.3 Remote sensing techniques.......................................................................................................... 28

DESCRIPTION OF THE STUDY AREA .........................................................29

ocation and Topography ..............................................................................................29

 Rugeramigozi Irrigation scheme ............................................................................................ 30 

3.3 Climate....................................................................................................................................... 31 

3.4 Water sources............................................................................................................................ 31 

apter 4. MATERIALS AND METHODS ........................................................................33

1 Methodology.....................................................................................................................33

4.1.1   Primary data collection ............................................................................................... 33 

4.1.1.2 Discharge determination.............................................................................................................. 35

4.1.2   Secondary data collection ........................................................................................... 37 4.1.2. rop water requirements............................................................................................................. 37

ata analysis techniques ...............................................................................................38

   Water delivery performance ........................................................................................ 38 

4.2.2   Performance Indicators................................................................................................ 38 

Chapter  5.  RESULTS AND DISCUSSION .......................................................................41

1 Analysis of secondary data and visual observations ................................................41

3 Wat vailability ...........................................................................................................44

5.4 Water requirement ...........................................................................................................46

5.5 Water measurement .........................................................................................................47

5.5.1   Results ............................................................................................................................ 47 

Page 9: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

ix

5.6 Maintenance .....................................................................................................................52

5.6.1   Results ............................................................................................................................ 52 

5.6.2   Discussion ...................................................................................................................... 53 

Ch CO

6.

RE NC

ap 6.  NCLUSIONS AND RECOMMENDATION ..................................................54

6.1 Conclusions.......................................................................................................................54

2 Recommendations............................................................................................................54

FERE ES.........................................................................................................................55

APPENDICES.........................................................................................................................59

Page 10: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

x

List of Tables 

ents for Cabbage and Carrots..............................................................46 ents for Beans dry ...............................................................................47

Flow measurement records for day 1 ...................................................................48 Table5. 4 Flow measurement records for day 2 ....................................................................49 Table5. 5 Flow measurement record .....................................................49

rges in different sites .......................................................................50

Table5. 1 Water requiremTable5. 2 Water requiremTable 5. 3

s for day 3 ...............Table5. 6 Calculated dischaTable5. 7 Common maximum attainable values of the field application ratio (efficiency)

..............................................................................................................................................51Table5. 8 Observed structures status ...........................................................................................53

Page 11: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

xi

List of figures 

ework for a performance assessment program of irrigation and drainage schemes (ICID). ...................................................................................................................10

Figure 2. 2 The setting of irrigation and drainage .......................................................................12

Figure 3. 1 Rwanda administrative ma .....................................................29 igozi marshland topographic map...............................................................29

.......30 Figu

...... Figure 5. 6 flooding problems......................................................................................................43

Figure 2. 1 Fram

p .................................Figure 3. 2 RugeramFigure 3. 3 Biringanya Irrigation System (ECOTRA)..........................................................

re 3. 4 Rugeramigozi stream under the dyke ........................................................................31 Figure 3. 5 Head regulator on Rugeramigozi stream...................................................................32

Figure 4. 1 The rectangular sharp-crested weir and its cross section (Bos, 1989). .....................35 Figure 4. 2 Measurement sites .....................................................................................................36 Figure 4. 3 Installation of a weir………………………………………………………………...... Figure 4. 4 Taking measurement…….. .......................................................................................37

Figure 5. 1 Participation in maintenance works…………………………………………………... Figure 5. 2 Training aspects………………………….................................................................42 Figure 5. 3 Irrigation water availability……………………………………………………… ....... Figure 5. 4 Crops under cultivation………….. ...........................................................................43 Figure 5. 5 Harvest aspects……………………………………………………………………

Figure 5. 7 Channel in Rainy season…………………………………………………………. ..... Figure 5. 8 Channel in dry season…………................................................................................44 Figure 5. 9 Rain water availability in the study area (Byimana Weather station) .......................44 Figure 5. 10 Discharge due to rainfall .........................................................................................45 Figure 5. 11 Water demand and supply in the study area (Byimana weather station) ...............46 Figure 5. 12 Problems related to poor maintenance ....................................................................52

Page 12: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

xii

List of appendices 

‐ A.1 QUESTIONNAIRE: Table A.2 Rainfall records Table A.3 Climatic parametersable A.4 Calculated discharge from rainfall 

tors Kc 

A

 TTable A.5 Values of Crop fac

Page 13: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

xiii

List of Acronyms and Abbreviations 

CAADP: CIA: WR: 

MIS: 

I: INITERE: 

SAT: 

DR: :  

Comprehensive Africa Agriculture Development Program 

Crop Water requirement 

nd Poverty Reduction Strategy 

Irrigation System 

Borozi ba Rugeramigozi ion and Drainage 

d Reclamation and Improvement 

 Irrigation  

 de l’Eau, des Ressources Naturelles et de  

gique pour la Transformation de l’Agriculture  

port f Reclamation nt of Agriculture 

gement  

CECOTRA  EDPRSFAO: FGDP: IABR: ICID: ILRI: IWMI: IPTRID IRW: MINAGRM NGOs: PRSP: PRPIP: SSI: TAW: UNWWUSBRUSDA:USUSC: WREMWU:   

Central Intelligence Agency 

Entreprise de Construction des Travaux Publiques et  d’Aménagement Economic Development aFood and Agriculture Organization Farmer Managed Gross Development Product Impuzamashyirahamwe y’Abahinzi International Commission on IrrigatInternational Institute for LanInternational Water management Institute International Program for Technology and Research inand Drainage Irrigation Water Requirement Ministère de l’Agriculture et des Ressources Animales Ministère des Terresl’Environnement Non Governmental Organizations Poverty Reduction Strategy Programme StratéResearch Program on Irrigation PerformanceSmall‐Scale Irrigation Total Available Water United Nations World Water Development ReUnited States Bureau oUnited states DepartmeUnited States Soil Conservation Service Water Resources and Environmental ManaWater Users      

Page 14: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

1

Chapter  1. INTRODUCTION 

1.1 Background  As  the world’s  inhabitants  increase,  the water  use  also  increases  every where. Agriculture  is  the sector  that uses most water worldwide. Currently, on a global basis, 69% of all water withdrawn for human use on an annual basis is consumed by agriculture  (mostly  in  the  form of  irrigation);  industry accounts  for 23% and domestic use (household, drinking water, sanitation) accounts for about 8%. These global averages vary with considered regions.  In Africa,  for example, agriculture consumes  88%  of  all  water  withdrawn  for  human  use,  while  domestic  use accounts for 7% and industry for 5% (UN WWDR, 2003). The same situation is true for Rwanda.   Rwanda is a landlocked country with a surface area of 26 338 km2. The population Rwanda is estimated at about 9.9 million inhabitants and the population density of about 370  inhabitants/km2 according  to CIA World Fact Book  in 2007. Thus  it  is regarded  as  one  of  highest  densely  populated  countries  in  Africa.  Rwanda’s economy  is  based  on  agriculture.  To  achieve  sustainable  economic  growth  and social  development,  leading  to  the  increase  and  diversification  of  household incomes and ensuring food security for the entire population, the Government has adopted Agriculture to remain the driving engine of the economy for the period of Poverty Reduction Strategy  (PRSP)  implementation  (2020 Vision). Agriculture  is considered  to  be  the  tradable  sector  in Rwanda,  ready  to  expand  and make  an impact on poverty reduction through  increased  incomes for the poor. In order to achieve  the  targeted  annual  per  capita  growth  of  4‐5  percent,  the  agricultural sector  needed  to  contribute with  5.3  percent  of  overall GDP  growth.  Therefore investment  in  marshland  development  is  expected  to  increase.  Rwanda  has generally  good  rainfalls,  surface  water  (rivers,  lakes  and  other  artificial  water reserves),  and  underground  outflows  from  different  aquifer  systems. However, utilization of  these water  resources  to boost agricultural productivity has been a major challenge (CAADP, 2007).   The  total  country  cultivated area  cover approximately 46% of  the  surface of  the country divided into low‐size farms. More than half of Rwanda’s total marshland area  is  under  cultivation,  but  the  vast  majority  is  being  used  without  any intensification or sustainable management of infrastructure. The marshes occupy a surface estimated at 165,000 ha including 112,000 ha of small marshes (less 200ha) 

Page 15: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

2

and  53,000ha  of  t   surface  is  only approximately  94,00 the marshes  of  the 

 Only appropriately developed marshlands surface is around 11,000 ha in 2006  (MINAGRI,  2004a).  In  the  vision  to  ensure  food  security,  marshlands 

ped are supposed to  increase from around 11,000 ha  in 2006  20,000 ha in 2011 (CAADP, 2007). This means that high investments will have to 

  identify the origin of different problems identified through routine   or  when  stakeholders  are  not  satisfied  with  the  existing  levels  of 

he  large  marshes.  The  exploited  total0ha,  that  is  to  say  57%  of  the  surface  of 

country.

appropriately develotobe given in the agricultural sector. Consequently, reliable water use methods have to be established because without  improvement  in water management,  irrigation demand will continue  to  increase but with  low productivity, water supplies will diminish and conflict may come out between different water users, and the effort, and  investments  made  in  this  sector  would  become  meaningless.  Hence, monitoring  has  to  be  conducted  so  that  problems within  the  irrigated  systems could get identified before failure occurs and possible solutions to these problems can  get  proposed  and  implemented.  Diagnostic  assessments  also  have  to  be carried out tomonitoring,performance  achieved  and  desire  a  change.  Through  systematic  observation, documentation  and  interpretation  of  the  management  of  a  project  with  the objective  of  ensuring  that  the  input  of  resources,  water  delivery  schedules, intended outputs and required actions proceed as planned. Diagnostic assessment supports both operational performance monitoring and strategic planning because weaknesses in planning and implementation (P&I) have been identified as one of the main reasons for the disappointing results of agricultural water development and management projects (Bos et al., 2005).   To achieve sustainable production from irrigated agriculture it is obvious that the utilization of the important resources in irrigated agriculture, i.e. water and land, must be  improved. The question of how  is  irrigated agriculture performing with limited water and land resources has to be satisfactorily answered. In this optic, a study  on  irrigated  systems  performance  was  conducted  in  Rugeramigozi Marshland with an overall purpose  to assess  its performance and  to propose  the practical ways of improving performance related to planning and implementation and thereby enhancing the returns on investments in agricultural water. 

1.2 Statement of the problem  Rwanda  is a mountainous country and 68% of  its marshes are classified as small scale with area of less than 200 ha. In all these marshes there is no reliable data that may be used  for proper management. Access  to sufficient and efficient  irrigation 

Page 16: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

3

technologies  is one of the mos   importan  aspects that can  lead to  increase  i  the agricultural productivity  for  small‐scale  irrigation  systems. However,  this aspect has  been  given  little  or  no  attention  at  all.  Recently,  small‐scale  irrigation developments have been gradually expanded through the initiative of NGOs and farmer cooperatives. For improvement in achieving the Millennium Development Goals and Vision improving food security and poverty reduction for the country’s welfare, one particularly pressing resource management challenge to Rwanda is to improve  the  performance  of  small‐scale  irrigation  systems.  This  implies  the efficient  management  and  rational  use  of  available  agricultural  water.  The management  of  agricultural  water  should  be  accompanied  with  daily  water distribution measurement so  hat irrigation service can get improved. The lack of records  in a scheme  is a problem since one cannot be sure of  the performance of the  system, whether or not water  is  equally distributed between users. Without these records available, we cannot improve services, allocation procedure is almost impossible, no account for losses is done and so far no strategic future planning is possible. This situation has also an  impact on crop growth and also on the yield. To  assess  agricultural  water  management  capabilities  through  irrigation  and drainage projects with  a  view  to  improving  the  efficiency with which  available resources are used  is  the aim of  this study  that was curried out  in Rugeramigozi Marshland  and  precisely  in  Biringanya  branch.  With  this  study  two  of  the following problems have to be answered: a) What are the water‐related constraints to on‐farm productivity? b) How can overall productivity be improved?  

  t t n

t

e  using Maintenance  indicators  (effectiveness  of  infrastructures  and  the  discharge 

1.3 Objectives of the study  The  overall  aim  of  this  study  is  to  evaluate  the  performance  of  Rugeramigozi Marshland irrigation scheme. The specific objectives of this study are: a) To evaluate the performance of Rugeramigozi irrigation scheme using water 

balance  indicators  (application,  conveyance  and  overall  consumed efficiencies); and 

b) To  evaluate  the  performance  of  Rugeramigozi  irrigation  schem

efficiency). 

Page 17: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

4

Chapter  2. LITERATURE REVIEW 

2.1 Irrigation  Irrigation  is  the supply of water  to crops by artificial means, designed  to permit farming  n  arid  regions  and to  offset  the  ffect of drought  in  semi‐arid  regions. Even  in  areas where  total  seasonal  rainfall  is  adequate  on  average,  it may  be poorly  distributed  during  the  year  and  variable  from  year  to  year.  Where traditional rain‐fed farming is a high‐risk enterprise, irrigation can help to ensure stable agricultural production (FAO, 1997). Hence, irrigation is treated as a major component  in an  integrated agricultural production scheme  in which crop yields and or profits are maximized by considering the influence of crop variety, planting density, soil aeration, and other management practices on crop yields (Hargreaves and Merkley, 1998). 

2.2 Perspectives and objectives of irrigation 

i   e

provements in ic  vitality  of  the  region.  Many 

ns have been dependent on irrigated agriculture to provide the basis of their society and enhance the security of their people. Some have estimated that as 

dwide  total cultivated area  is  irrigated.  Judging  irrigated and non‐irrigated yields in some areas, this relatively small fraction 

icfood   

coaccou  

  in developing countries  in  the  tropics and sub‐tropics, where  of millions of farmers depend on surface irrigation to grow their crops. 

 method, frequency and duration of irrigations have significant effects on crop  and farm productivity. For instance, annual crops may not germinate when 

  surface  is  inundated  causing  a  crust  over  the  seedbed.  After  emergence, 

A reliable and suitable irrigation water supply can result in vast imagricultural  production  and  assure  the  economcivilizatio

little as 15‐20 percent of  the worlfromof agriculture may be contributing as much as 30‐40% of gross agricultural output (FAO, 1989). According to Jurriens et al. (2001), many countries depend on surface irrigation  to  grow  crops  for  food  and  fiber.  Without  surface  irrigation  their agr ultural  production would  be  drastically  lower  and  problems  of  unreliable 

supply, insufficient rural income and unemployment would be widespread.   Ac rding  to  Hargreaves  and  Merkley  (1998),  estimation  of  surface  irrigation 

nts  for  95  percent  of  the  total  260 million  hectares  of  irrigated  land  mainlyworldwide,

hundredsTheyieldthe

Page 18: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

5

inadequate soil moisture can often reduce yields, particularly  if  the stress occurs during critical periods.  irrigation is to maintain  the  soil   an  important 

on. The technology of irrigation is more complex than many appreciate. It  is  important  that  the scope of  irrigation science  is not  limited  to diversion and 

ms,  nor  solely  to  the  irrigated  field,  or  only  to  the  drainage  

moisture  supply  for  plant  growth  which  also  transports   nutrients;  and  (b)  a  flow  of water  to  leach  or  dilute  salts  in  the  soil. 

 soil and  the atmosphere  to  (FAO, 1989). 

 om 1300 mm to 2000 mm in the high altitude region with an average of 1200 mm 

 Even though the most important objective of moisture  reservoir,  how  this  is  accomplished  is

considerati

conveyance  systepathways. Irrigation  is  a  system  extending  across  many  technical  and  non‐technical disciplines. It only works efficiently and continually when all the components are integrated  smoothly  (FAO,  1989).  FAO  (1989)  outlined  the  problems  irrigated agriculture may face in the future. One of the major concerns is the generally poor efficiency with which water resources have been used  for  irrigation. A relatively safe  estimate  is  that  40  percent  or more  of  the water  diverted  for  irrigation  is wasted  at  the  farm  level  through  either  deep  percolation  or  surface  runoff. Irrigation  in  arid  areas  of  the  world  provides  two  essential  agricultural requirements:  (a)  a essentialIrrigation also benefits croplands  through cooling  thecreate a more favorable environment for plant growth

2.3 Water Resources and Irrigation Development in Rwanda  Rwanda possesses a dense hydrographical network. Lakes occupy of 128,190 ha, rivers cover an area of 7,260 ha and waters in wetlands and valleys a total of 77,000 ha. The country  is divided by water divide  line called Congo‐Nile Ridge. To  the West  of  this  line  lies  the Congo  River  Basin which  covers  33%  of  the  national territory and which receives 10% of the total national waters. To the East  lies the Nile River Basin, whose  area  covering  67%  of  the  territory, delivers  90%  of  the national waters. The annual rainfall varies  from 700 mm  to 1400 mm  in  the East and  in  lowlands of  the West,  from 1200 mm  to 1400 mm  in  central plateau andfrper year (MINITERE, 2004).   Nowadays  the climate of  the country  is characterized by  irregular precipitations which  are  in  somehow  the  causes  of  low  production  in  the  zones  of  rain‐fed agriculture.  To  satisfy  the  food  needs  for  the  country’s  increasing  population, irrigation  is seen as an essential and privileged way of agricultural development and  to  increase  profits  from  agriculture. Thus,  the Government  of Rwanda  has 

Page 19: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

6

adopted  to make  irrigated  agriculture  and  notably  small‐scale  irrigation,  since small marshes occupies about 68% of  the marshes  surfaces area of Rwanda,  the driving engine to eradicate hunger and to promote small farmer income (CAADP, 2007). 

2.4 Small   irrigation scale

t

h   a

rmers must be  in the design process and, in particular, with decisions about boundaries, 

the layout of the canals, and the position of outlets and bridges.  

 Rwanda small‐scale irrigation is defined according to the size and is considered 

 expected to solve problems of declining agricultural roductivity.  Small‐scale  irrigation  in  drought‐prone  areas  has  two  sets  of 

The term small requires some clarification as it means differen  things to different people.  In  fact what  is  seen  as  large  for  some may  be  seen  as  small  for  others. Irrigation systems can be classified according to size, source of water, management style, degree  of water  control,  source  of  innovation,  landscape  niche  or  type  of technology. Dessalegn  (1999)  gives  the  three‐scale  classification  adopted  during the Derg  in Ethiopia  as  follows: Large‐scale  irrigation  schemes  are  those which have over 3000 hectares of area. Medium‐ scale schemes cover an area of 200‐3000 hectares w ile small‐scale irrig tion schemes involve those with total area of up to 200 hectares. According to Ian and Rod (1999) small‐scale irrigation can be defined as  irrigation, usually on small plots,  in which small  farmers have  the controlling influence,  using  a  level  of  technology  which  they  can  operate  and  maintain effectively. Small‐scale  irrigation  is,  therefore,  farmer‐managed:  fainvolved

 Inas having a surface area under 200 hectares (MINAGRI, 2004b). Small‐scale can be defined  also  according  to  its  management  aspects.  Here,  we  can  talk  of smallholder irrigation scheme.  2.4.1 The problems of small‐scale irrigation 

Although small‐scale irrigation may have several advantages, it is never immune from problems. The problems have become more critical  in drought prone areas where small‐scale irrigation ispproblems.  The  first  category  includes  problems  that  are  associated  with  the specific environmental characteristics of the agro‐ecosystem. The second category includes common problems that drought‐prone and degraded areas share with all other  small‐scale  irrigation  systems,  irrespective of  their  agro‐ecological  context. These are: 

Page 20: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

7

a) Problems  related  to  the physical nature of  the  irrigation systems, e.g.  loss of water through seepage; 

b) Problems  related  to  the  application  of  irrigation water,  e.g.  upstream  users abstracting too much water; 

)  Problems related to marketing produce, e.g. transportation issues;  security of land tenure; ms  e.g.  lack  of  experience  in  planning  and 

designing irrigation systems; 

tphrates basin and 2,500 years in the central Andes. 

‐scale  systems were developed under  state or  royal patronage where  there ‐o stability prevailed. But  small‐

scale irrigation   times, major  schemes were  in India in the late 19th century, followed by other parts of Asia, Egypt 

cd) policy‐related problems, e.g.e) engineering‐related  proble

f) Problems related to the irrigation economy, e.g. competition between rain‐fed and irrigated agriculture; and 

g) Community issues, e.g. levels of farmer participation, (Aberra, 2004).  2.4.2 Intervention into small‐scale irrigation 

Interventions  into  existing  small‐scale  irrigation  systems  cannot  be  done successfully  unless  the  existing  farming  system  is  taken  into  consideration.  If small‐scale irrigation is to make a substantial and positive contribution for people, it is essential that it fits into their livelihood systems. Experiences of countries that have had successful small‐scale irrigation show that such systems have very often developed as part of the indigenous farming system (Carter, 1989). 2.4.3 Farmer Managed Irrigation System (FMIS) and its importance 

Irrigation has been practiced for more than 5,000 years  in Egyp  and China, 4000 years in India and the Tigris‐EuLargewere well rganized  social  systems and  long‐term 

   must  be  even  older.  In more  recentdevelopedand Sudan (Kedir, 2004). The large irrigation schemes in Egypt and the Sudan are smallholder schemes. These schemes are large in terms of area but they are made up of many small farms (often less than 2 ha). They are designed and constructed by government agencies  that  then  take over  the  responsibility  for managing  the water supply system. They are often described as  formal or  large‐scale  irrigation schemes  and  have  borne  the  brunt  of  much  of  the  criticism  of  irrigation development in sub‐Saharan Africa in the 1970s.   

Page 21: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

8

Government  management  characterizes  formal  irrigation  rather  than  size.  For ple, a 50 ha irrigation sexam cheme with 500 smallholders each with 0.1 ha where 

sma would have all the characteristics of a `formalʹ or   other  key 

farmers whereas A 50 ha 

farm ernment  support  could  equally  be  called  a 

no d small‐scale irrigation (SSI) in many developing 

  is much  evidence  that  farmer‐controlled  small‐scale  irrigation  has  better manc le  systems.  The  substantial ‐controlled  small‐scale  irrigation  sector  that  exists  in  many  countries  in 

technology can   based  on  farmers  existing  knowledge;  local  technical,  managerial  and 

 skills can be used; migration or resettlement of labor is not usually   p ts  are  and external input requirements are lower.

i(CAADP,  2007).  Hence,  small 

arshlands are  the one  focused  the more since  they are about 68% of  the whole 

the water supply  is managed by a government agency might be  thought of as a llholder scheme. However, it 

`largeʹ  irrigation  scheme  because  of  the  way  in  which  water  andagricultural services are organized independently of the irrigation  scheme  having  500  smallholders  each  with  0.1  ha  managed  by  the 

ers  themselves  without  govsmallholder scheme (IPTRID, 2001). Despite the lack of available statistic, there is 

oubt about the importance of countries. Irrigated fields are usually valued very highly.   Thereperfor e  than  government‐controlled  small‐scafarmerAfrica,  often  without  government  support,  indicates  that  these  systems  are economically viable. Areas under farmer‐controlled small‐scale irrigation systems have  grown  rapidly  over  the  past  decades,  and  account  for  large  and  growing share of  irrigated area  in Sub Saharan Africa  (McCornick et al., 2003).  In general, according to McCornick et al. (2003) all small‐scale systems may have advantages over large‐scale systems. These advantages include that small‐scale beentrepreneurialrequired; lanning  can  be more  flexible;  social  infrastructure  requiremenreduced; 2.4.4 Purposes and need for small‐scale irrigation in Rwanda 

Rwanda’s  economy  is  mainly  based  on  agriculture.  With  a  rapidly  growing number  of  population,  rural  community  is  increasing  putting  unsustainable pressure  on  natural  resources  leading  to  land  and  water  depletion  and degradation and/or ‘forced’ migrations to urban areas. In addition, the absence of off‐farm income in rural areas has also contributed to the high population pressure on arable land, which leads to fast deterioration of natural resources. To avoid the food  crisis  the  Government  of  Rwanda  adopted  to  increase  investment  in agriculture  sector  to make  t  to  remain  a driving  engine  of  the  economy under some  programs  such  as  PSAT,  PRSP,  EDPRS m

Page 22: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

9

marshland’s  surface  area  (MINAGRI,  2004b).  Therefore  sustainable  farmed marshland areas have to be increased from 11,105 ha to 20,000 ha for year‐ round utilization  to  produce  high‐value  crops,  particularly  rice,  and  the  share  of  area under irrigation from 1 percent to about 5 percent and to increase the area under hillside irrigation from 130 ha to 3,200 ha (CAADP, 2007).   

2.5 Performance of an irrigation system  2.5.1 How to conduct an irrigation system performance assessment? 

m  Perfor ance assessment is carried out according to the guidelines given by ICID as stated by Rien (2000) and presented on Figure 2.1. 

Page 23: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

10

Pu

rpos

e an

d st

rate

gy

App

licat

ion

of

outp

ut

Furth

er a

ctio

n

Des

ign

of th

e pr

ogra

m

Who is the performance assessment for?

From who’s viewpoint will the performance assessment be carried out?

Who will carry out the performance assessment?

What is the purpose of the performance assessment?

What are the boundary conditions of the irrigation and drainage schemes?

What is the design for the performance assessment program? • What criteria are to be used? • What indicators are to be used? • What data is required? • By whom, how and when the data will be measured or collected? • Where will the indicators be applied? • What will be the form of output?

Implementation • Data measurement and collection • Data processing • Data analysis • Presentation of results (reporting)

What will be done with the results? • Nothing • Take corrective action (s) to improve performance • Look for cause of level of performance • Make comparison with other schemes

Do we need to revise the performance assessment strategy and program?

Figure 2. 1 Framework for a performance assessment program of irrigation and drainage schemes (ICID).

Page 24: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

11

 

Sawa  and  Karen  (2002)  defined  evaluation  as  a  process  of  determining systematically of activities  in  the  light  of  their  objectives.  It  is  an  organizational  process  for improving  activities   in  future planning,  pro and  Kumar,  1990). According to Bos et al. (2005) performance evaluation of irrigation and drainage, is the systematic of the management of an irrigation and drainage system, with the objective of ensuring that the input of  resources,  operational  schedules,  intended  outputs  and  required  actions proceed as plaproducts  and  services  of  institution  respond  to  the  needs  of  their  customers  or users, and the efficiency with which the institution uses or customers can use the resources  at  it uation  is  to achieve efficient and ainage performance by providing relevant  feedback Performance  evaluation  is  an activity  that supports ). As  such  it  may  r performance is sa a  need to be taken in order to remed According  to Rie 2 objectives of performance  evaluation  are:  to upgrade managem n in both public and private sector irrigation and drainage projects iciency with which  available resources  are  used.  In  this  context  resources  are  not  limited  to  the  ‘classical’ resource water,  but  also  to  resources which  can  be  influenced  by management. These resource bor (skills). The principal objective of evaluating  surface n  systems  is  to  identify management practices and systems  that can    tion efficiency. Evaluations are u u tions, particularly those that  are  essential o  l.  Evaluation  data  can  be collected periodically from the system to refine management practices and identify the changes in r (FAO, 1989).  Performance  performance  of  irrigation  and  drainage  heavily  depends  on  the  ‘water institutions’. Together with the ‘boundary conditions’ of irrigated agriculture these institutions determine its level of performance. Without a sound knowledge of the boundary conditions and the water  institutions a diagnostic analysis of  irrigation 

 the field that occur over the irrigation season or from year to yea should be assessed from the related disciplines, but the

s also include land, funds and la  irrigatio

be effectively  implemented  to  improve  the  irrigasef l in a number of analyses and opera  t improve management  and  contro

s  disposal.  The  ultimate  purpose  of  performance  eval effective  irrigation and dr

  to  management  at  all  levels.   the planning and  implementation process  (Bos et al., 2005

  in  determining  whetheassist  management  or  policy  makertive actionstisf ctory and, if not, which correc

 2000). y the situation (Rien,

n  ( 000)  the wider e t capabilities  with  a  view  to  improving  the  eff

nned. Rien  (2000) defined Performance as  the degree  to which  the 

 observation, documentation and interpretation 

  still  in  progress  and  for  aiding  managementgramming  and  decision‐making  (Casley 

 and objectively the relevance, efficiency, effectiveness and impact 

 evaluation of small‐scale irrigation2.5.2 Performance

Page 25: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

12

and drainage is meaningless (FAO, 2000). Small and Svendsen (1992) identify four  interrelated purposes of performance evaluation: 

evalua e d s

 one season, or several years. One season may be the time horizon of special 

differenta) Operational b) Accountability c)  Intervention d) sustainability Operational  performance  tion  relates  to  th   day‐to‐ ay,  season‐to‐ eason monitoring and evaluation of system or scheme performance.  Accountability performance evaluation is carried out to assess the performance of those  responsible  for managing  a  system  or  scheme.  Intervention  assessment  is carried out  to study  the performance of  the scheme or system and, generally,  to look  for ways  to  enhance  that  performance.  Performance  evaluation  associated with  sustainability  looks  at  the  longer  term  resource use  and  scheme or  system impacts. But, so far the four purposes cannot be separated from each other. The  extent  of  the  performance  evaluation  needs  to  be  identified  and  the boundaries  defined.  The  extent/boundaries  can  be  categorized  into  two  key dimensions: a) space b) time Space  relates  to  the  area  covered  (is  it  limited  to  one  secondary  canal within  a system, to one system, or to several systems), time looks at whether the evaluation coversdiagnostic  study.  A  common  performance  programme,  however,  should  be  a routine part of  the management process. Defining  the extent of  the performance assessment programme in these terms defines the boundaries of the work required as presented on figure 2.2.             

Figure 2. 2 The setting of irrigation and drainage

Water institutions • Water policy • Water low • Water administration 

Boundary conditions • Political system • Legal system • Demography • Economic system • Resources • Environment  

Performance of Irrigation and Drainage 

• Water balance • Environmen  • Operation & Maintenance • Economics 

t

Page 26: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

13

The  evaluation of  surface  irrigation  at  field  level  is  an  important  aspect of both 

  design  of  the  system.  Field  measurements  are  necessary  to gation  system  in  terms  of  its most  important parameters,  to 

 in its function, and to develop alternative means for improving  

s  to be 

system,  which  in  turn  can  be  considered  part  of  an  agricultural  For each of  the systems, process, output, and  impact measures 

nsidered. Process measures refer to the processes  internal to the system 

the second set relates to the performance characteristics  its water delivery system (Oad and Sampath

 performance indicator u d in the Research ogra formance  (RPIP). Within  ta  are 

d  to  quantify  and  test  about  40  multidisciplinary rform n  out by  IWMI. These  indicators  cover water delivery,   nance and  sustainability n, environmental 

pects s ics  and  management. it  is  not d indicators u e number 

 indicators you should use depends on the leve f ich one needs  quantify  (e.g.,  research, management,  informa n   on  the number of disciplines with which on e d 

drainage   environment, nt).  Thus,  FAO (2000),  groups of indicators to evaluate irrigation 

management  andcharacterize  the  irriidentify problemsthe system (FAO, 1989). 2.5.3 Indicators for irrigation performance 

It  is useful  to  consider  an  irrigation  system  in  the  context  of  nested  systems  to describe different types and uses of performance indicators (Small and Svendsen, 1992). According  to  Sawa  and Karen  (2002),  indicators  are  a way  of measuring progress  towards  the achievement of  the goal,  i.e.  the  targets or  standardmet  at  each  stage. They provide  an objective basis  for monitoring progress  and evaluation of final achievements. An irrigation system is nested within an irrigated agricultural economic system.can be cothat lead to the ultimate output, whereas output measures describe the quality and quantity  of  the  outputs where  they  become  available  to  the  next higher  system (Molden et al., 1998).  An  irrigation system, consisting of a water delivery and a water use subsystems, can be conceptualized to have two sets of objectives. One set relates to the outputs from its irrigated area, and of , 1995).   Bos (1997) summarizes the s c rrently usePr m  on  Irrigation  Per this  program  field  dameasured  and  collectepe a ce  indicators  setwater use efficiency, mainte  of  irrigatio

  He  also  noteas ,  ocio‐econom d  that nder all circumstances. Threcommended to use all describe

of l o  detail with whto tio   to  the public) performance

e n eds  to  look at  irrigation anand  (water  balance,  economics,

 Bos et al. (2005) defined the four  manageme

Page 27: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

14

and  drainage  performance  of  an  irrigation  system  as  drawn  by  ILRI/IWMI 

s. ) Environment. Both irrigation and drainage are man‐made interventions in the 

  The  non‐intentional  (mostly ered in this group. 

) Economics.  This  group  contains  indicators  that  quantify  crop  yield  and  the 

ll as the rather more subjective concept of reliability that may ffect  the  users’  capacity  to manage water  efficiently,  and  the  socially  oriented 

m; The primary task of the anagers of the  ‘Irrigation System’, and of the managers of the sub‐systems is to 

  b c s

research  program  on  irrigation  performance  from  the  list  of  40  indicators  for irrigation performance assessment of IWMI. The four groups resumed below:  a) Water balance, water  service  and maintenance. The  indicators  in  this group 

refer  to  the primary  function  of  irrigation  and drainage;  the provision  of  a water service to user

benvironment  to  facilitate  the  growth  of  crops.negative) effects of this intervention are consid

crelated funds (generated) to manage the system. 

d) Emerging indicators. This group gives four indicators that contain parameters which need  to be measured by use of satellite remote sensing. This emerging technology enables very cost‐effective measurement of data. 

  2.5.4 Water balance indicators 

Water balance performance  indicators  are  concerned with  the  assessment of  the water  supply  function  of  the  irrigation  system.  They  cover  the  volumetric component that is primarily concerned with matching water supplies to irrigation water demand, as weaaspects  of  equity.  These  three  aspects  all  represent  facets  of  the  concept  of  the Level of Service being provided to water users (WU’s). This focuses on the “core business” of  the organization managing  the  irrigation  system;  the diversion and conveyance of water to the WU’s in the irrigation systemdeliver water in accordance with a plan (as intended). Indicators in this section are therefore those that guide managers in respect to water delivery performance. For such  kind  of  evaluation  to take  effect, water  alan e  ratio   have  to  be used.  In general,  the water  balance  indicators  deal with  the  volume  of water  delivered 

within a set time period (in m3/period), rather than the instantaneous flow rate (in 

m3/s). The  ratios  quantify  components  of  the water  balance  in  a  spatial  context over a  specific  time period. As  such,  the  same data on flow  rates are needed as above.  

Page 28: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

15

2.5.4.1 Field application ratio 

The ICID (1978) standard definition for the field application ratio (efficiency) is: 

f

m

VV

rationapplicatioField =                   (2- 1)          

is  the  volume  of  irrig

                                 

Vm 

Vf  ii

q

are

 practical purposes we may assume that Vm equals the evapo‐transpiration by ctive part of the precipitation: ETp –Pe. The value 

of  use of models like CRIWAR (Bos et al. 1996) and  (Smith et al. 1991). 

ation  water  needed,  and  made  available,  to  avoid undesirable stress in the crops throughout (considered part of) the growing cycle; 

s the volume of  irrigation water delivered to the fields during the considered b becaper od. The value of Vm is difficult to establish on a real time  asis  use many 

complicated field measurements would be needed. The method which  is used  to ntify Vm, however, is not so very important provua ided that the same (realistic) 

method is used for all command areas (lateral or tertiary units) within the irrigated a.  

Forthe irrigated crop minus the effe ETp –Pe can be calculated by

CROPWAT

Thus, )(sfieldatdeliverdwaterofVolume

PETrationapplicatioField ep −=     (2- 2) 

The  target  water  requirement  at  the  field  inlet  then  equals ( )PeETxRV pettaettf −= arg,arg, . The target value of the field application ratio depends 

on the level of technology used to apply water, on the climate, and on whether you grow dry‐foot crops or ponded rice (Bos et al. 1996). 

2.5.4.2 Tertiary unit ratio 

The irrigation water requirement at the intake of a tertiary unit depends on the crop irrigation water requirements (ETp –Pe) in the unit, on the water delivery performance in the unit, on canal seepage, and on the (average) value of the above field application ratio (ICID, 1978). Hence, the tertiary unit ratio is: 

d

m

VVV

ratiounitTertiary 3+=  .                                                                             (2- 3) 

For practical purposes we may  replace Vm  by ETp  –Pe,  and  assume  negligible ‐irrigation water deliveries from the distribution system (V3 = 0). non

Page 29: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

16

2.5.4.3 Overall consumed ratio 

The overall (or project) consumed ratio, quantifies the fraction of irrigation water evapo‐transpirated by theNugteren 1974; Willardson et al. 1994). Assuming negligible non‐irrigation water 

        

 crops in the water balance of the irrigated area (Bos and 

deliveries, it is defined as (Bos & Nugteren 1974):                                                                     

1VVPET

RatioConsummedOverallc

ep

+

−=             (2- 4) 

Vc  is volume of  irrigation water diverted or pumped  from  the river or reservoir; V1 is inflow from other sources to the conveyance system. The value of (ETp –Pe) for  the  irrigated  area  is  entirely  determined  by  the  crop,  the  climate  and  the interval  between  water  applications.  Hence,  the  actual  value  of  the  overall consumed  ratio varies with  the actual values of Vc and V1 being  the volume of 

ndicator that should be available for each irrigated area. For water management within an existing irrigated area is recommended to 

target value, and to measure the actual overall consumed ratio at a monthly nual basis. 

2.5.4.4 Conveyance ratio 

ation system. It is defined as:  

irrigation water delivered  to  the sub‐command area. Because  the  inflows Vc and V1  are  among  the  very first  values  that  should  be measured,  together with  the cropped area, the cropping pattern and climatological data, the overall consumed ratio is the first water balance i

set a and an

The  conveyance  ratio quantifies  the water balance  of  the main,  lateral  and  sub‐lateral canals, including related structures, of the irrig

1

2

VVVV

RatioConveyance d

++

=     c

                 (2- 5)                                                       

oir 

ance ratio should be calculated over a  (week, month) and a long (season) period. The rate of change of the ratio  ainten nce. Flarge irrigation systems it is common to consider the conveyance ratio of parts of 

s managed canal. 

Vc is the volume of irrigation water diverted or pumped from the river or reserv(source of surface water), Vd is the volume of water actually delivered to the distribution system, V1 is inflow from other sources to the conveyance system, V2 is non‐irrigation deliveries from the conveyance system. The convey

 shortis an indicator for e.g. the need of m a or 

the system. Hence, we consider (a) the conveyance ratio of the upstream part of the system as managed by the Irrigation Authority and (b) of the WU’

Page 30: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

17

2.5.4.5 Distribution ratio 

 

The distribution ratio quantifies the water balance of the canal system downstream from  the  conveyance  system up  to  the  inlet  of  the fields.  It  thus,  quantifies  thwater balance of  the  canal  system at  tertiary unit  level. The distribution  ratio  is 

defined as:                         

d

f

VRatioonDistributi 3= (2- 6)

If  the distribution  ratio  is determined  for all  tertiary units within  the considered irrigated area, the uniformity of water delivery can be expressed by the standard deviation of the distribution ration values. If all tertiary units receive a (color) code for a given subdivision of ratio, the values of this uniformity of water supply can be visualized on a map. 

2.5.4.6 Dependability 

 

The pattern in whi

VV +

ch water is delivered over time, is directly related to the overall   ratio  of  the  delivered water,  and  hence  has  a  direct  impact  on  crop 

concerned with crop survival than crop production. 

The primary indicators proposed for

consumedproduction. 

The rationale for this is that water users may apply more irrigation water if there is an unpredictable variation in volume or timing of delivered water, and they may not  use  other  inputs  such  as  fertilizer  in  optimal  quantities  if  they  are  more 

 use in measuring dependability of water deliveries are concerned with the duration of water delivery compared to the plan, and the time between deliveries compared to the plan. They are: 

DeliveryWaterofDurationIntendedDeliveryWaterofDurationActualDurationofityDependabil =  

and 

IntervalIrrigationActualDeliveryWaterofDurationIntendedIntervalIrrigationofityDependabil =  

In addition  to dependability  in  terms of  timing,  it  is strongly recommended  that 

Page 31: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

18

the predictability of the flow rate or the (canal) water level be included in this part y irrigation activities the flow rate (or water level) must 

 near  the  intended value  for water use  to be effective  (Clemmens & Bos 1990). The  simplest  method  to  assess  predictability  of  flow  rate  (or  flow  rate  times 

thly or bi‐weekly data appear to give a good indication of whether the discharge is more or less predictable. 

 

d condition to minimize seepage and sustain canal water   and  designed  discharge‐head  relationship,  and  keeping  water  control 

king  condition.  In  irrigation  systems  the  conveyance efficiency  provides  the  best  way  of  assessing  whether  canal  maintenance  is 

 By tracking the change in conveyance efficiencies over time it should be 

more analytical approach.  

rge and related water level is determined  for  each  canal  reach.  The  hydraulic  performance  of  a  canal  system 

 For 

e  intended water division  at  canal  bifurcation  structures.  The magnitude  of   alteration  of  the water distribution depends on  the hydraulic flexibility of  the division  structures 

1976). This  change of head  (level) over  structures  in  irrigation  canals  is  the single most  important  factor disrupting  the  intended delivery of  irrigation water (Bos 1976; Murray‐Rust & Van der Velde 1994).  

of the assessment. For manbe

duration  of  flow)  is  to  determine  the  standard  deviation  of  the water  delivery performance  ratio.  The  period  over  which  observations  are  compared  in  this analysis will vary depending  on  the  type  of water delivery pattern  adopted.  In most irrigated areas, mon

2.5.5 Maintenance indicators 

2.5.5.1 General 

Maintenance  is  designed  to  accomplish  three  main  purposes:  safety,  keeping canals in sufficiently goolevelsinfrastructure  in  wor

required.possible to establish criteria that will indicate when canal cleaning or reshaping is necessary.  In many systems  this  is undertaken subjectively on appearance rather than using a  2.5.5.2 Sustainability of water level and head‐discharge relationship 

During the design of a canal system, a design discha

depends greatly on  the degree  to which  these design values are maintained.example, higher water  levels  increase  seepage and  the danger of overtopping of the  embankment.  Both,  lower  and  higher water  levels  alter  th

  this

(Bos 

An indicator that gives practical information on the sustainability of the intended 

Page 32: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

19

water level (or head) is: LevelIntendedLevelofChangeLevelWaterofChangelative =Re                      

For  closed  irrigation  and  drainage  pipes  (visual)  inspection  of  heads  (pressure levels) is complicated. The functioning of a conduit, however, should be quantified by  the  measured  discharge  under  a  measured  head‐differential  between  the upstream and downstream end of the considered conduit (as used in the original design), versus the theoretical discharge under the same head differential. Hence, conduit performance can be quantified by the ratio:            

                            

eDischDesigneDischMeasuredActually arg

=RatioeDischarg

arg                                                                

  be  used  to  quantify  the  effective  functioning  of . Depending  on  the  type  of  structure,  the  actual 

  then  must  be  measured  under  the  same  (design)  differential  head s, culverts, etc.) or under the same upstream sill‐referenced head 

The  same  discharge  ratio  canstructures  in  the  canal  systemdischarge(submerged gate(free flowing gates, weirs, flumes,  etc.). Generally,  a deviation of more  than  5% would  signal  the  need  for  maintenance  or  rehabilitation  for  flow  control structures.  As mentioned above, maintenance is needed to keep the system in operational conditions. For this to occur, (control) structures must be operational as intended. Hence, maintenance performance can be quantified by the following ratio: 

StructuresofNTotalStructuresgFunctioninofNumber

tureInfrastrucofessEffectiven =                                  umber

 above  three  ratios  immediately  indicate  the  extent  to which  the manager  is   to  control water.  For  the  analysis  to  be  effective,  however,  it must  divide 

ertiary  and 

ation.                                                                               

Theablestructures  up  into  their  hierarchical  importance  (Main,  Lateral,  TQuarternary) and the analysis completed for each level.  2.5.6 Properties of performance indicators 

 A true performance indicator includes both an actual value and an intended value that enables the assessment of the amount of deviation. It further should contain information that allows the manager to determine if the deviation is acceptable. It is therefore desirable wherever possible to express indicators in the form of a ratio of the actually measured versus the intended situ

ValueIndicatorePerformancHence,AspectKeyofValuecriticalorIntended )(

AspectKeyofValueActual=   

(Rien, 2000). 

Page 33: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

20

A good indicator can be  hat current performance is in the system,  may help 

used in two distinct ways. It tells a manager w and, in conjunction with other indicators,

empirically  quantified, statistically  tested causal model of  that part of  The  indicators must  be  quantifiable:  the  data

n  of  deviation  should  be  related  to  the  level  of  technology  and nt  (Bos  et  al.,  1991).  Provide  information  without  bias:  ideally, 

ical   

routine management, performance  indicators  should be  technically  feasible,  and easily used by agency staff given  their  level of skill and moti  

m. Most surface irrigation  are designed‐in capacity constraints, which mean that they cannot run on 

 be evaluated at different levels of the system to characterise and regulate performance. Among those parameters we can 

 

anspiration process and  the volume  that  reaches  the  irrigation plots and indicates  how  efficiently  the  available  water  supply  is  being  used,  based  on 

him  to  identify  the  correct  course of action  to  improve performance within  that system: in this sense the use of the same indicator over time is important because it assists  in  identifying  trends  that may  need  to  be  reversed  before  the  remedial measures become too expensive or too complex (Bos, 1997). Some of the desirable attributes of performance indicators suggested by Bos (1997) are: Scientific  basis:  the  indicator  should  be  based  on  an 

  the  irrigation process  it describes.  needed  to  quantify  the  indicator 

must  be  available  or  obtainable  (measurable)  with  available  technology.  The measurement must be reproducible.  Reference  to  a  target  value:  this  is,  of  course,  obvious  from  the  definition  of  a performance indicator. It implies that relevance and appropriateness of the target values and tolerances can be established for the indicator. These target values and their  margimanagemeperformance  indicators  should  not  be  formulated  from  a  narrow  ethperspective.  This  is,  in  reality,  extremely  difficult  as  even  technical  measurescontain  value  judgments.  Ease  of  use  and  cost  effectiveness:  particularly  for

vation. Further,  thecost  of  using  indicators  in  terms  of  finances,  equipment,  and  commitment  of human  resources,  should  be  well  within  the  agency’s  resources.  In  irrigation sector, the performance of the agricultural production and marketing processes are central  to  the performance evaluation and sustainability of  the process. Farmer’s activities influence the performance of an irrigation systesystemsdemand. Thus, different parameters need to

say: 2.5.6.1 Irrigation water use efficiencies 

Irrigation efficiency is the ratio between the volume used by plants throughout the evapotr

Page 34: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

21

different methods  of  evaluation  (Michael,  1997). According  to  James  (1988),  the performance  of  a  farm  irrigation  system  is  determined  by  the  efficiency  with which  water  is  diverted,  conveyed,  and  applied,  and  by  the  adequacy  and uniformity of application in each field on the farm. Mishra and Ahmed (1990) also said that  irrigation efficiency  indicates how efficiently the available water supply is  being  used,  based  on  different methods  of  evaluation.  The  objective  of  these efficiency concepts is to show where improvements can be made, which will result 

ficiency  in  the  use  of  water  for  irrigation onsists  of  various  components  and  takes  into  account  losses  during  storage, 

e

ency  it  is  necessary  to  identify  at  least  one  of  these  losses  as well  as  the  of water stored in the root zone. This implies that the difference between 

 available at  the  time of  irrigation igation  be  separated,  i.e.  the  amount  of 

‐irrigation in the soil profile must be determined as well as the losses (FAO, 

in more efficient irrigation. Among the factors used to judge the performance of an irrigation  system  or  its  management,  the  most  common  are  efficiency  and uniformity  (FAO, 1989). The designs of  the  irrigation  system,  the degree of  land preparation,  and  the  skill  and  care  of  the  irrigator  are  the  principal  factors influencing  irrigation  efficiency.  Efcconveyance  and  application  to  irrigation  plots.  Irrigation  efficiency  can  be measured  in many ways  and  also varies  in  time  and management  (Roger  et  al., 1997). For instance, where water is very short, efficiency may be measured as crop yield  per  cubic  meter  of  water  used,  or  profit  per  millimeter  of  irrigation.  It depends  on what  you want  to  know.  Identifying  the  various  components  and knowing  what  improvements  can  be  made  is  essential  to  making  th   most effective  use  of  this  vital  but  scarce  resource.  There  are  several  publications describing the methods and procedures for evaluating surface  irrigation systems, but the data analysis depends somewhat on the data collected and the information to be derived.  2.5.6.2  Application efficiency 

According  to  Jurriens et al  (2001), application efficiency  is a common measure of relative  irrigation  losses  and  this  definition  is  valid  for  all  situations  and  all irrigation methods. Losses from the field occur as deep percolation and as field tail water or runoff and reduce the application efficiency. To compute the application efficiamountthe  total amount of  root zone  storage  capacityand  the  actual water  stored  due  to  irrunder1989).  According  to  Roger  et  al.  (1997),  methods  of  determining  application efficiency  of  a  specific  irrigation  system  is  generally  time  consuming  and  often 

Page 35: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

22

difficult  because  it may  vary  in  time  due  to  changing  soil,  crop  and  climatic condition.  Application  efficiency  does  not  show  if  the  crop  has  been  under‐irrigated. However according  to Roger  et  al.  (1997),  it  is possible  to have high application efficiency and 50‐90% can be used for general system type comparison. FAO (1989) reported that the attainable application efficiency according to the US (SCS) ranges from 55%‐70% while in ICID/ILRI this value is about 57%. Lesley (2002) suggested that  it  could  be  in  the  range  of  50‐80%.  In  general,  according  to Michael  (1997) water application efficiency decreases as the amount of water applied during each irrigations increase.  2.5.6.3   Storage efficiency 

Water stored in the root zone is not 100% effective (FAO, 1992). Evaporation losses may  remain  fairly  high  due  to  the movement  of  soil water  by  capillary  action towards the soil surface. Water lost from the root zone by deep percolation where groundwater  is  deep.  Deep  percolation  can  still  persist  after  attaining  field capacity.  Depending  on  weather,  type  of  soil  and  time  span  considered, effectiveness  of  stored  soil water might  be  as  high  as  90%  or  as  low  as  40%. Theoretically,  the  adequacy  of  irrigation depends  on how much water  is  stored within the crop root zone, losses percolating below the root zone, losses occurring   surface  runoff  or  tail  water  the  uniformity  of  the  applied  water,  and  the 

 deficit or under‐irrigation within the soil profile following an irrigation ciency  is  an  indicator  of  how well  the  irrigation 

  its  objective  of  refilling  the  root  zone.  The  value  of  water  requirement 

asremainingpractice.  The  requirement  effimeetsefficiency  is  important when either  the  irrigation  tend  to  leave major portions of the  field under‐irrigated or where under‐irrigation  is purposely practiced  to use precipitation  as  it  occurs  and  storage  efficiency  become  important when water supplies  are  limited  (FAO,  1989).  The  adequacy  of  irrigation  turn  in  terms  of storage  efficiency  and  the  purpose  of  an  irrigation  turn  is  to meet  at  least  the required water depth over the entire length of the field (Jurriens et al., 2001). The water storage efficiency refers how completely the water needed prior to irrigation has been stored in the root zone during irrigation. 

Page 36: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

23

2.5.6.4  Distribution efficiency 

According  to  Jurriens  et  al.  (2001) distribut on uniformity  can  be defined  as  the average  infiltrated depth  in  the  low quarter of  the  field divided by  the  average infiltrated depth over the whole field. When a field with a uniform slope, soil and crop density receives steady flow at its upper end, a waterfront will advance at a monotonically  decreasing  rate  until  it  reaches  the  end  of  the  field  (FAO,  1989). Irrigation  water  lost  to  percolation  below  the  root  zone  due  to  non‐uniform application or over‐application water run off  from  the  field all reduces  irrigation efficiency.  To  get  a  complete  picture  of  an  irrigation  performance  you  need  to know more indicator

  i

s than just discussed above, because these are averages taken  the entire length of the field or furrows (Roger et al., 1997). 

might  produce  the  same  results  for  application  and storage  efficiencies,  their  distribution  patterns  could  be  different. One  indicator 

 to represent the pattern of the infiltrated depths along the field length is the 

on demand,  some  form of  soil  status monitoring can be used to determine when to irrigate. The amount of  depleted from the crop root zone provides a guide for the depth of irrigation 

 applied  (Hargreaves and Merkley, 1998). When surface  irrigation methods are used, however,  it  is not very practical to vary the  irrigation depth and frequency 

overAlthough  different  cases 

useddistribution uniformity.   2.5.6.5  Irrigation scheduling 

Irrigation scheduling is the process of determining when to irrigate and how much water to apply per irrigation. Proper scheduling is essential for the efficient use of water, energy and other production inputs, such as fertilizer. It allows irrigations to be coordinated with other farming activities including cultivation and chemical applications. Among  the  benefits  of  proper  irrigation  scheduling  are:  improved crop yield and/or quality, water and energy conservation, and  lower production costs (James, 1988). The purpose of irrigation scheduling is to determine the exact amount of water to apply to  the field and the exact timing for application. There are several methods for deciding when to irrigate and how much water to apply. Many  farmers  use  an  irrigation  frequency  based  on  experience,  and  usually somewhat more water is applied than that required to bring the soil water content to the field capacity.  If water  is available by  turns or rotation,  the  frequency of water availability may determine  the  schedule. When water  is available waterwaterto

Page 37: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

24

too much.  In  surface  irrigation,  variations  in  irrigation  depth  are  only  possible   limits.  It  is also very confusing  for  the  farmers  to change  the schedule all 

e  scheduled  from 

e irrigator’s strategy.  

measurement of the volume of water applied or the depth  of  application.  A  farmer  cannot  manage  water  to  maximum  efficiency 

withinthe  time.  Therefore,  it  is  often  sufficient  to  estimate  or  roughly  calculate  the irrigation  schedule  and  to  fix  the most  suitable depth  and  interval:  to  keep  the irrigation depth and  the  interval  constant over  the growing  season  (FAO, 1989). Water  budget  method  is  more  commonly  applied  these  days  to  determine irrigation  scheduling. According  to Hargreaves  and Merkley  (1998)  this method requires estimates of  the daily crop evapotranspiration or  for other suitable  time periods. This approach requires knowledge of or an estimation of  the amount of water available from rainfall and or shallow water tables. In some situations some of the supply can be contributed by fog or dew. The required amount not supplied by  these  sources must  be  applied  by  irrigation.  Irrigation  arestimates  of  the  following:  (a)  crop  evapotranspiration;  (b)  field  capacity  of  the soil;  (c)  the  allowable  soil water depletion;  (d)  the  effective  crop  root depth;  (e) requirement for reaching; and (f) allowances that need to be made for uniformity and efficiency of irrigation application. How much water to apply is depending on th A critical element is accurate 

without  knowing  how  much  water  applied.  Also,  uniform  water  distribution across  the  field  is  important  to  derive  the  maximum  benefits  from  irrigation scheduling and management. Accurate water application prevents over‐or under‐irrigation. According to FAO (1989), the total available water (TAW), for plant use in  the  root  zone  is  commonly  defined  as  the  range  of  soil moisture  held  at  a negative  apparent  pressure  of  0.1  to  0.33  bar  (a  soil moisture  level  called  ʹfield capacityʹ) and 15 bars  (called  the  ʹpermanent wilting pointʹ). The TAW will vary from 25 cm/m for silty loams to as low as 6 cm/m for sandy soils. The net quantity of  water  to  be  applied  depends  on magnitude  of moisture  deficit  in  the  soil, leaching  requirement and expectancy of  rainfall. When no  rainfall  is  likely  to be received and soil  is not saline, net quantity of water to be applied  is equal to the moisture deficit  in  the soil,  i.e.  the quantity required  to  fill  the root zone  to  field capacity.  The moisture deficit in the effective root zone is found out by determining the field capacity moisture contents and bulk densities of each layers of the soil (Mishra and Ahmed, 1990). According to Jurriens et al. (2001), the required depth is not usually the same as  the applied depth, which  is equal  to  the applied volume divided by the area.  If  the applied depth  infiltrates  the  field area entirely,  the applied depth equals the average infiltrated depth. Jurriens et al. (2001) further discussed on that, 

Page 38: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

25

the  average depth  of water  that  is  actually  stored  in  the  target  root  zone  is  the storage depth. When the target zone is entirely filled, the storage depth will equal the target root zone depth. If the storage root zone depth is less that the target root zone depth,  then  there  is under‐irrigation  and  if  the  storage  root  zone depth  is greater than the target root zone depth, then there is deep‐percolation. 

2.6 Methods of irrigation performance  Two  key  factors  affecting  irrigation  and  drainage  service  delivery  are  the configuration of  the physical  infrastructure and  the management processes, both of which effect control over the processes involved. Control needs to be exerted in some areas such us infrastructures, water delivery and management, maintenance, and income generation, to provide a reliable, adequate and timely irrigation water supply  and  effective  drainage,  and  the  potential  benefits  of  such  control.  The management  of  the  physical  infrastructure  leads  to  the  provision  of water  for irrigation and drainage of excess water; this in turn leads to improved agricultural rop production and farmer income, some of which can then be used to pay for the 

nvironment, such as is the case with governments reducing the funding vailable  for  supporting  irrigated  agriculture  and  transferring  responsibility  for 

cservice  provided  or  contribute  to  maintenance  services.  Within  the  internal processes  of  the  service  provider,  financial,  operation  and maintenance  control systems are required to support the delivery of the service (Bos et al., 2005).  The  level  of  physical  control  and  measurement  built  into  the  irrigation  and drainage  system  design  has  a  fundamental  impact  on  the  level  and  type  of operational  performance  evaluation  that  is:  (i)  required  and  (ii)  possible.  In general, the need for operational performance monitoring increases as the level of control  and  measurement  increases.  Monitoring  and  evaluation  of  scheme performance  is  carried out during  the  cropping  season or year, and  can be of a strategic  (‘Am  I  doing  the  right  thing?’)  or  an  operational  (‘Am  I  doing  things right?’)  nature.  Strategic  performance  evaluation  is  typically  done  at  longer intervals  and  looks  at  criteria  of  productivity,  profitability,  sustainability  and environmental  impact.  It  may  also  be  required  in  response  to  changes  in  the external eamanagement, operation and maintenance to water users. Operational performance assessment  carried  out  during  the  season  supports  a  pre‐season  plan which  in general  is  drawn  up  in  the  commencement  of  the  irrigation  season  and  that  is covering key aspects of the management, operation or maintenance of the system. It of course depends on the type of irrigation and drainage scheme, this planning and  adjustment  process.  The  flows  in  the  canal  network  are  regulated  in 

Page 39: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

26

accordance with  the  implementation  schedule and  the discharges  (and  for  some schemes, the crop areas) monitored as the season progresses. The performance of the  system  in  relation  to  the  seasonal plan  is monitored during  the  season,  and evaluated  at  the  end  of  the  season.  The  evaluation measures  the  performance against  the  seasonal  plan,  but  may  also measure  the  performance  against  the 

 objectives. 

.6.1 Data collection 

n from 

strategic

2

There  are  two  common  approaches  to  understand  system  performance  and diagnose problems. The first approach is to collect as much information as possible about the system and explain the functioning of the system through analysis. The second approach is to focus on and trace key cause–effect relationships. While the first approach can yield a broad understanding of irrigated agriculture, it is often expensive  to  collect measure  and  handle  data  on  performance,  and  that  is  one reason why irrigation managers do not routinely do performance assessment (Bos et  al.,  2005).  A  specific  methodology  for  assessing  and  understanding  the performance of an  irrigated agricultural  system has evolved  since  the 1980s and has  been  applied  to many  irrigated  areas  (Lowdermilk  et  al.,  1983; Clyma  and Lowdermilk, 1988; Dedrick et al., 2000). The performance evaluation is takea  variety  of  viewpoints,  including  the  farmer’s,  the  irrigation  manager’s  and society’s. The experience and examples of performance evaluation have yielded a variety of specific methodologies crossing disciplines that are quite useful within and outside  the context of  this evaluation  such as Rapid appraisal, participatory rural appraisal and remote sensing  techniques  (Oad and McCornick, 1989; Bos et al., 2005).   2.6.1.1 The Rapid appraisal approach 

 

This method  is  used  to  give  a  quick  overview  of  system  performance.  This  is typically used in the initial steps of performing diagnostic analysis. As a result of a rapid  appraisal,  an  initial  hypothesis  can  be  developed. At  times,  an  overview based  on  a  rapid  appraisal  can  shed  sufficient  light  on  an  irrigated  area  for decisions  to be made. Rapid appraisal  techniques  rely on field observations plus the collection and review of available data and information. The following sources of  information are useful:  review of  secondary data,  interviews with  individuals 

Page 40: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

27

and groups,  and  observations  of various parts  of  the  system. A  rapid  appraisal should provide key information to form a profile of the system, information on a few key  indicators  and  other  explanatory  information  to  form  the basis  for key hypotheses.  Rapid  appraisals  can  sometimes  quickly  trace  the  origin  of malfunction,  allowing  for  application  of  corrective  actions  and  sometimes eliminating  the need  for a detailed diagnostic analysis. The advantages of  rapid 

 lie in the ability to quickly form an idea about the system’s functioning.   appraisal  can point  swiftly  to  the  origin  of  the malfunction,  allowing  for 

and  minimizing  the  time  and  effort  for  detailed iagnostics. The disadvantages are that it relies on the skills of the assessor. 

community  participates  in  the  research  by  developing  sketches  and aps, transects showing resource use patterns, seasonal calendars, trend analysis 

A, information that would have otherwise gone  stakeholders in research and development, 

 is more likelihood of better acceptance of interventions.  

appraisalRapidrapid  corrective  action, d 2.6.1.2 Participatory rural appraisal approach 

 

This approach relies on  the  information delivered by people  in  the vicinity of an irrigated scheme. Locally, irrigation communities possess tremendous knowledge about  the operation and performance of  irrigation. This  is an extremely valuable source  of  information,  even  for  irrigation  management  agencies,  in  assessing irrigation performance. Participatory rural appraisal relies on  local knowledge  to identify problems and develop  interventions. Participatory rural appraisal  (PRA) is a  family of approaches and methods  to  enable  local people  to  share,  enhance and  analyze  their  knowledge  of  life  and  conditions,  and  to  plan  and  act (Chambers, 1994). PRA  is  related  to  and  evolved  from  the  rapid  rural appraisal techniques  (Chambers and Carruthers, 1985; Yoder and Martin, 1985; Pradhan et al., 1988; Grosselink and Thompson, 1997).   The  local mand daily activity profiles. Through PR

 unnoticed is tapped. By involvingthere A  disadvantage  is  that  the  quantitative  base  of  information may  be weak.  For example, this would not be used to generate data on water resources, although it could be helpful  in developing a  feel  for  the magnitude of flows when data are missing. While  it  is  an  excellent  tool  for deriving  local  knowledge, placing  this knowledge  in the context of broader  issues such as basin‐wide water use may be missing.  Similar  to  the  rapid  appraisal  techniques,  this  technique  also  relies heavily on the skills of the assessor. PRA can be an excellent complement to other 

Page 41: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

28

tools  when  assessing  performance.  PRA  techniques  are  ideally  suited  for developing and improving service arrangements between the providers and users. For diagnosis, PRA can be used both  in  initial screening and  for a more detailed data collection (Bos e  al, 2005). 

2.6.1.3 Remote sensing techniques 

 

These  techniques  are  increasingly  being utilized  in performance  evaluation  and are in many situations quite useful for diagnostic assessments. The use of remote

t

 ensing  has  several  distinct  advantages  over  traditional  ground  data  collection. 

ation  over  an  entire  area,  while Data collection by  remote sensing 

  not  intrude  into  the  day‐to‐day  life  of  those  in  the  irrigation  community. 

sRemote  sensing  can  be  used  to  gather  informground data collection  relies on sample areas. doesOften, the presence of observers changes the behaviour of those being observed, so the information collected does not reflect normal operating conditions. Data can be disaggregated to the resolution of the image, or aggregated up to useful units such as various service areas within an irrigation system. Because satellite images have been available since 1982, development trends can be established looking 20 years back. The cost of obtaining remotely sensed data is often cited as a constraint to its use. Prices  are decreasing  rapidly,  and  the quality  and  resolution of  images  are improving. For certain types of data like irrigated area, or land‐use cover, the cost of  data  collection  is  less  than  25%  of  conventional  data  collection  programmes. Nevertheless, remote sensing cannot substitute for local field‐level knowledge and experience and is applicable to a limited set of problems that may occur (Bos et al., 2005). 

 

Page 42: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

29

Chapter 3. DESCRIPTION OF THE STUDY AREA 

3.1 Location and Topography  

 on figure 3.2 with its sub‐marshes is  the southern province of Rwanda precisely in Muhanga District as shown 

on figure 3.1.  

Rugeramigozi marshland complex presentedsituated

Figure 3. 1 Rwanda administrative map

Figure 3. 2 Rugeramigozi marshland topographic map

Page 43: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

30

3.2 R

eramigozi  irrigation project,  farmers  in  the lture. The agricultural production was poor 

 to insufficient rainfall during dry seasons and occurrence flooding in the rainy  

duction  in  the area of Muhanga District. The project comprises of three sub‐marshes which are: Rugeramigozi I, 67.72ha, Rugeramigozi II, 121.65ha, and  Biringanya  63.53ha.  This  study  was  conducted  in  Biringanya  marshland Figure  3.3 which  has  about  950  farmers. At  the  beginning  of  the  project  every farmer managed his own plot separately. This created disputes among farmers. To settle the dispute, Rugeramigozi farmer’s association was established. 

ugeramigozi Irrigation scheme 

Prior  to  the development  of  the Rugvicinity depended on  rain  fed agricudueseasons.  In  2001,  NGO,  GERMANY  AGRO  ACTION  established  an  irrigationproject that cover an area of about 250ha with the aim of improving food security and poverty re

Figure 3. 3 Biringanya Irrigation System (ECOTRA)

Page 44: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

31

3.3 Climate 

Like everywhere else in Rwanda, the climatic conditions of the area comprises of four  seasons  which  are  two  rainy  seasons  (March  to  June  and  October  to December) and two dry seasons (July to September and January to February). This study was  carried  out  in  the  dry  season  especially  between  June  and August. According to the record of the nearest weather station (Byimana weather station) the mean annual rainfall  in  the area ranges  from 1200 mm  to 1300 mm, with  the highest amount falling between March and June. The potential evapotranspiration of the area is about 1250 mm per year. The mean annual temperature ranges from 17ºC to 20ºC.  3.4 Water sources  

Rugeramigozi  stream  is  the main  source  of  irrigation water  to  this project. The stream  is  also  used  for  domestic water  supply  for  the  area.  This  stream  passes under  the  dyke  of  the  Kigali‐Butare  road  through  two  culverts  to  Biringanya scheme on the right hand of the road as shown by figure 3.4. Figure 3.5 shows a diversion head work  in  the  form of head regulators  for diversion of water  to  the off‐taking  channels  for  irrigation purpose,  constructed  in 40 meters downstream the dyke.  

 Figure 3. 4 Rugeramigozi stream under the dyke

Page 45: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

32

Figure 3. 5 Head regulator on Rugeramigozi stream

 

 

 

 

 

 

Page 46: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

33

Chapter 4. MATERIALS AND METHODS 

4.1 Methodology   For this study a rapid appraisal approach has been used to evaluate the scheme’s internal performance, temporal and spatial information at on‐farm level have been collected. Data gathering was conducted in June, July and August 2007. These are the dry months  in which  farmers were expected  to be  irrigating  their crops after the harvesting of  rain‐fed  crops was over. The  field  research used  the  following data collection instruments: 

uced  irrigation  system was visited. Notes were taken from the conversations held with the farmers at the  irrigation  sites.  Photographs  of   characteristics  of  the  physical systems of irrigation were taken. 

Interviews  with  key  informants:  detailed  interviews  were  conducted  with officials (The Sector Agronomist, The farmers’ Association representative and The Company that designed the irrigation system). 

c) Archives: information was obtained from the files of ECOTRA. The contents of key correspondence and reports pertaining to irrigation in the study area were examined. 

4.1.1 Primary data collection 

Primary field data collection activities included: a) Frequent  field  observations  that wer   conducted  to  observe  and  investigate 

the method of water applications, an  practices related to water management techniques,  the water  delivery  structures  status  and  channels  status  in  the whole scheme. Here we visited every structure constructed in the scheme and we noted its status to see the number of ones that are functioning adequately and the ones which are not functioning adequately. 

Measurements  of  water  flow  at  the  main  source.  Based  on  this  average discharge coupled with the total flow time, the total volume of water diverted by the irrigation scheme was estimated. 

c) Household  survey,  interview  with  both  irrigation  scheme  managers  and farmers  to get  their different point of views on how  irrigation activities are 

a) Field  observation  and photography:  the  newly  introd

  various

b)

ed

 b)

 

Page 47: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

34

conduct survey,  a questionnaire  was  administrated  to  a  randomly  composed  sample  of  63 farmers. It took place in on‐farm level where questions were asked to farmers 

ily  activities  in  the  marshland.  The  questionnaire administrated  to  the  farmers  is presented  in  the  appendix A‐A.1. Note  that 

e morning between 8h00’ and 10h00’ and in 

.

 

With dge  of  flow  rates  it  is usually difficult  to  quantify deliveries  to   users,  which  significantly  impedes  the  ability  to  evaluate  water 

 Irrigation Water management does not exist in the absence of flow measurement. 

  Weirs  for  Water  flow 

a) b) c) d)    (Ha

figu 

ed  and  how  the  practices  are  understood.  For  the 

during  their  da

only  questions  that may  have  a direct  influence  on  the performance  of  the irrigation system were analysed in this work. 

   d) Wooden weirs were constructed and  installed at  the entrance of  the selected 

secondary  canal  to  measure  the  water  flow  entering  the  field  and  the discharge in the primary canal. Water level was forced to rise so that it could flow  over  the  weir.  When  water  got  stabilized  we  took  three  successive readings  to make sure  that  the head recorded  is correct and when we  found difference between  readings we made an average. The weir  reading activity was conducted twice a day, in ththe afternoon between 15h00’ and 17h00’ during irrigation event. 

1.1 Flow measurement 4.1

out  knowlewatermanagement practices. Hence,

 In  this  study  we  used  Rectangular  Sharp‐crestedmeasurement due to their advantages that are presented below: 

are capable of accurately measuring a wide range of flow rates; tend to provide more accurate discharge ratings than flumes and orifices; are relatively easy to construct; and allow floating debris to pass over the structure during measurement event.  rgreaves and Merkley, 1998). 

 The model  of  a  rectangular  sharp‐crested weir  used  in  this  study  is  shown  on 

re 4.1. 

Page 48: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

35

re 4. 1 The rectangular sharp-crested weir and its cross section (Bos, 1989).

Figu

 Discharge determination 

The  figure 4.2 shows  locations at which weirs were  installed  in  the channels and 

n  

the  discharge  of water  flowing  in  the  channel,  a  weir  as  shown  by  figure  4.3 was  installed  at  the  entrance  of  each 

  were recorded by 

r as shown on 

4.1.1.2

 

the  respective  sites  in  which  measurements  were  taken, MS  being  the  site  of measurement i  the main source which is Rugeramigozi stream, and S1, S2, S3, S4, S5  the different  sites  in which measurements were  taken  through  the  irrigation primary  canals.  To  determine rectangularsecond  channel and  frequent  readings  were  taken.  During  measurement,  the average irrigation water depth passing over the weir to the fieldreading on the graduated staff placed in the upstream side of the weifigure 4.4.  

Page 49: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

36

Figure 4. 2 Measurement sites

 discharges of water flowing into the channels were calculated using equation ‐1) as formulated by Kindsvater and Carter (1957). The formula uses the 

 rectangular sharp‐crested weir. 

The(4principle of head‐discharge over a

23

1232 hbgCeQ e=                        (4- 1) 

Q: the discharge in (m3/s) Ce: the effective coefficient of discharge  g: the gravity acceleration (9.81m/s2) be: effective length of the weir crest (m) h1: head on the weir (m) 

be kbb +=  kb is a correction factor to obtain a weir effective length, BLkb = . (4- 2) 

he khh +=  with h the measured head over the weir. 

Practically, for Suppressed rectangular sharp‐crested weirs:   

andmhhe 001.0+=    ph

Ce1075.0602.0 +=            (4- 3)  

where p1 is the height of the weir from the bottom of the channel, and P the head of water on the upstream side of the weir measured from the bottom of the channel (Bos, 1989).

MS

Direction of flow

S1

S2

S3

S4

S5

Page 50: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

37

Figure 4. 3 Installation a weir Figure 4. 4 Taking measurement

.1.2 Secondary data collection 

 ey keep. 

irrigated  area, irrigable  area,  and cal data  and  agronomic  documents  on  different  crops.  Organizations  visited  are 

N  (GAA)  Which  is  the  NGO  that  financed  the TRA  the  Company  that  design  the 

MANA Meteorological Station the nearest to  as representative of Local Authority and 

iation  for  the  farmers  in  the  entire marshland. Many secondary data from the above mentioned organization were collected. Interviews were cond  of th rs about the water distribution within the project. Much effort was given to review of different d  reliability and consistency of 

4.1.2.1 Crop wa quirements 

d   the 

  a whole  the  CropWat  for windows  (CropWat  4 Windows   4.2)  was  used.  This  program  uses  the  FAO  (1992)  Penman‐Monteith 

equation  for  calculating  reference  crop evapotranspiration. The determination of the  CWR  by  this  model  depends  on  the  determination  of  the  reference 

of

4

Secondary data collection was carried out by visiting organizations related to theagriculture sector to gather further information through documents that thThis  information  include  the  marshland  surface  area,  yields, 

  design  discharge,  volume  of water  designed, meteorologi

GERMAN  AGRO  ACTIOdevelopment  of  this  marshland,  ECOdevelopment plan of the scheme, BYIthe study area, NYAMABUYE SECTORIABR  as  the main  Assoc

ucted using questionnaire in order to get the perception e farme

ocuments at different places  to check  thethese data collected. 

ter re

To  estimate  the  crop  water  requirements  (CWR),  irrigation  scheduling  anirrigation water  requirement  (IWR) of  the  irrigated  crops  at  field  levels  andirrigation  project  asVersion

Page 51: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

38

evapotranspiration values using the available climatic data. The determination of IWR  was  carried  out  after  estimation  of  effective  rainfall  using  USDA  soil conservation service method.   The water requirements were estimated according the  FAO method  which  consists  of  comparing  rainfall  with  the  crop’s  evapo‐transpiration.  Sets  of monthly  rainfall  data were  used  to  establish  these water requirements.  The maximum  crop  evapo‐transpiration  (ETM) was  expressed  in millimeters per month (mm/month) and then converted into continuous fictitious flow in liters per second per hectare (l.s‐1/ha) and this equals the part which can be used for irrigating the crops. 

nique

.2.1 Water delivery performance 

4.2 Data analysis tech s  4

The  simplest,  and  yet  probably  the  most  important,  hydraulic  performance indicator is (Clemmens & Bos 1990; Bos et al. 1991): 

waterdeliveredofvolumeIntendedwaterofvolumedeliveredActuallyeperformancdeliveryWater =                                         

This measure enables an irrigated scheme water manager to determine the extent to which water is  elivered as intended during   selected period (may range from second to year) and at any location in the system. The primary utility of the Water Delivery Performance ratio is that it allows for checking of whether the flow at any location in the system is more or less than intended (Bos, 1997). Total water supply is Surface diversions plus net groundwater plus rainfall.   4.2.2 Performance Indicators 

             

d a

 performance  indicators’  testing depends on  the  availability of data. Getting  data  required  to calculate all  the  internal  (the nine  indicators)  for each 

as very difficult. The types of data recorded in this 

t a

Thecompletesmall‐scale irrigation project wirrigation project have different natures and limited the application of all the nine parameters used  in  the performance  indicators developed by  IWMI  for  the same cropping season of an irrigation project. Hence, the analysis of performance of an irrigation  project,  minimum  sets  of  internal  indicators  were  applied  with  the available  information  gathered  and  analysis  was  made  within  and  across  the irrigation  project.  Based  on  the  minimum  se   of  performance  indic tors,  the 

Page 52: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

39

scheme  performance  evaluation  and  its  trend were  studied.  The water  balance indicators and maintenance  indicators were used  to evaluate  the performance of Rugeramigozi irrigation scheme.   Water balance indicators: 

 

Field application ratio : 

 

 

 

f

ep PETV−

 

1VVPET

c

ep

+−

 

1

2

VVVV

c

d

++  

Overall consummed ratio : 

 

Conveyance ratio : 

  

 Maintenance indicators: 

 

Discharge ratio:  

 

 

Effectiveness of infrastructures: 

eDischDesigneDischMeasuredActually

argarg  

 

StructuresofNumberTotalStructuresgFunctioninofNumber  

 

 

ith:

oir;

W ETp: 

Pe: 

V1: 

V2: 

V3: 

Vc: 

the evapo‐transpiration by the irrigated crop;

the effective part of the precipitation;

the inflow from other sources to the conveyance system;

the non‐irrigation deliveries from the conveyance system;

the non‐irrigation water deliveries from the distribution system;

the volume of irrigation water diverted or pumped from the river or reserv

Page 53: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

40

Vd : 

Vf : 

the volume of water actually delivered to the distribution system;

the volume of irrigation water delivered to the fields during the considered

Vm :

 

period;

n water needed, and made available, to avoid 

undesirable stress in the crops throughout (considered part of) the growing 

For practical reasons Vm = ETp – Pe and V3 is negligible and hence was taken equal to

the volume of irrigatio

cycle;

zero.

Page 54: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

41

Chapter  5.  RESULTS AND DISCUSSION 

5.1 Ana  secondary data and visual observations   Originally  the project was designed  by ECOTRA under  the  sponsor  of German Agro Actstill existi h primary and secondary canals are unlined earthen canals. There are

 canals. All farmers were using border cascaded irrigation system under   plots  having  an  average  length  of  16  meters  to  25  meters  width. 

ed metal gates are  the equipments used  to open and close  the  intakes  they are irrigating their crops, whereas weeds and clay are used to close the  way from one plot to another. During the reallocation of the farm fields to 

 members, each farmer on average has got 0.04 hectares of land. In general the  developed area  is 63.53 hectares, but  the  irrigable  land  is 58.38 hectares. 

 main  crops  grown  in  the  irrigation  project  area  are  rice,  cabbage,  tomato,   and  sorghum. Among  the mentioned  crops,  rice was  the dominant  crop   covering  around  66.8%  of  the  irrigable  land.  During  the  study  “dry   the  dominant  crops were  Cabbage  and  Tomato which were  covering 

 33.2% of  the  irrigable  land. Rice, maize and sorghum were grown  in rainy  and Vegetables are grown in dry season. Rainfall is not sufficient for crops 

  grown  in  rainy  season  and  irrigation  is  therefore  required  for  supplemental  The farmers themselves, including their family, do all the farming practices  maintenance of the irrigation system. According to the responses given 

 the farmers, 87.3% of the sixty three farmers interviewed confirm that they are   to  the works  concerning  the maintenance  of  the  irrigation  system  and   whereas  only  12.3%  said  that  they  never  participate  in  these  works as shown of figure 5.1. The reasons that a number of farmers 

 not participating may due to the fact that most of them did not get training on  cultivating practices and  irrigation practices.   As  it  is  shown on  figure 5.2,  of interviewed farmers said that they have never had training as farmers. 

lysis of

ion. The structures during the study were clearly poorly maintained, but ng. Bot

  a number of division boxes  “intakes”  and  in  some  areas  “intakes  combined with chutes” along  the primary canals  that are used  to divert  the water  into  the secondarysmallPrefabricatwhilewatertheschemeThemaize,grownseason”,aboutseasontowater.includingbyattachedstructures,maintenancearegood77.8%

Page 55: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

42

Do you prticipate in maintanance works?

NoYes

Perc

enta

ge o

f

40

20

0

fa

100

80

60

rmer

s

60

have you ever had any training ?

don't knownonyes

Perc

enta

ge o

f

30

20

10

0

fa

50

rmer

s

40

 

Figure 5. 1 Participation in maintenance works Figure 5. 2 Training aspects

5.2 Crop cultivated and water availability   The dominant crop of the area grown under irrigation is rice, but other crops are cultivated according to land conditions. In not adequately dominated land, maize and  sorghum  are  cultivated. During  the  three  consecutive  agricultural  seasons, rice’s farmers confirmed that they did not get required harvest. Some of them said that the situation is due to the water shortage and other said that it may be due to the crop types. According to the responses given by interviewed farmers, 44.4% of them  confirmed  that  irrigation  water  is  sometimes  sufficient  whereas  55.6% confirmed  that  irrigation water  is not at all sufficient as  illustrated by  figure 5.3. The  observation made  on  field made  us  to  say  that  the  ones  that  confirm  this sufficiency  of water  are  the  ones whose  plots  are  situated  in  the  head  part  of irrigation  system.  Among  ntervie ed  farmers,  76.2%  have  cultivated  rice  and 23.8% had cultivated other crops such as maize and sorghum the last rainy season as shown by figure 5.4.    

i w

 

Page 56: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

43

Is available irrigation water sufficient?

Not at allsometimes

Per

cent

age

of fa

rmer

s

60

50

40

30

20

10

0

What type of crops have you been croping?

OthersRice

Perc

enta

ge o

f far

mer

s

80

60

40

20

0

Figure 5. 3 tio Irriga n water availability Figure 5. 4 Crops under cultivation

 to farmers, showed that fficient,  20.6%  confirmed  that 

 was sufficient anywhere, so far 76.2% confirmed that harvest was not at all 

 The analysis of the questionnaire that was administrated3.2%  of  them  confirmed  that  harvest was  a  bit  suharvestsufficient,  figure 5.5. The analysis showed  that all of rice crop  farmers confirmed that harvest was not at all sufficient whereas other crops’ farmers confirmed that harvest was sufficient anyhow.   

Is there any increase in harvest with this project?

Not at allAbitSuff icient

Perc

enta

ge o

f far

mer

s

100

80

60

40

20

0

Do you get floding problems in this scheme?

Neversometimes

Perc

enta

ge o

f far

mer

s

60

50

40

30

20

10

0

Figure 5. 5 Harvest aspects Figure 5. 6 flooding problems 

Page 57: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

44

5.3 Water availability   As more farmers confirmed that the lack of productivity is due to the shortage of water, we  have  done  the  rainfall  analysis. As  shown  on  figure  5.9,  the  highest rainfall  occurs  in April  (206.4mm  per month) whereas  the minimum  is  in  July (21.8mm). In rainfall season we have  full  flow  in channels, Figure 5.7 whereas  in dry  season  some  of  the  irrigation  channels  are  dry  (no water  is  flowing  in  the canal) Figure 5.8. Among the farmers interviewed, 55.6% confirmed that they have sometimes  flooding  problems  (mainly  in  April)  whereas  44.4%  said  that  they never have such problems as shown by figure 5.6.  

Figure 5. 7 Channel in Rainy season Figure 5. 8 Channel in dry season

0153045607590

105120135150165180195210225

Jan

Feb

Mar

Apr

May Jun

Jul

Aug

ept

Oct

Nov

Dec

Month

Pre

cipi

tatio

n &

Runo

ff (m

m)

S

PrecipitationRunoff

Figure 5. 9 Rain water availability in the study area (Byimana Weather station)

Page 58: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

45

 Using this rainfall information which was available in Byimana weather station for about 31 years we have calculated the volume of the reservoir required to supply the  irrigation  requirement  in  water  shortage  periods.  From  the  curve  of  the precipitation versus the evapo‐transpiration as represented on figure 5.11 we have estimated  the volume of  the reservoir  to be 3.1 x 106 m3. We have also estimated the water requirement for crops that can be cultivated in the dry season since it is the one in which the situation is seriously uncomfortable. As we were interested in runoff,  after  calculations  the  figure  5.4  shows  the monthly precipitation  and  its sultant  runoff  in millimeters, whereas  figure  5.10re

discharge  shows  the  runoff  resultant 

 (Qr) in liters per second. 

30.0

0.015.0

45.060.075.090.0

105.0120.0135.0150.0165.0180.0

Jan

Feb

Mar

Apr

May Jun

Jul

Aug

Sept

Oct

Nov

Dec

Month

Qr (

l/s)

Figure 5. 10 Discharge due to rainfall

Page 59: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

46

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

atio

n an

d E

vapo

trans

pira

tion

(mm

)

Jan Feb Marc Apr May Jun Jul Aug Sept Oct Nov DecMonth

Pre

cipi

t

Evapotranspiration Precipitation

Figure 5. 11 Water demand and supply in the study area (Byimana weather station)

 

5.4 Water requirement   Using  rainfall data and  the crop  factor  for cabbage which was grown  in  the dry season, we  have  calculated  the water  requirement  for  these  crops.  The  results obtained  shows  that  in  the  third  stage  of  its  development which  is  the  one  in which more water  is required,  the cabbage needs 26  liters per second and  is  less than  the  available water  due  to  the  precipitations  (34.9  liters  per  second).  This shows that vegetables may be cultivated in the scheme without any stress problem in  the  crops.  Table  5.1  shows  the  computation  made  for  cabbage  water 

son,  using  available  rainfall  records  available  at  weather station. 

Table5. 1 Water requirements for Cabbage and Carrots

Month

P

R ETP

Kc

ETM m3/month/ha

Need (l/s)

requirement  in  the  dray  seaByimana

June 35,6 28,8 91,0 0,45 41,0 409,50 9,2July 21,8 17,7 94,7 0,75 71,0 710,25 16,0August 42,3 34,3 111,9 1,05 117,5 1174,95 26,5September 88,7 71,8 114,8 0,90 103,3 1033,20 23,3

Page 60: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

47

With:

P: R: ETP: Kc: ETM:

the precipitation (in millimeters); the runoff (in millimeters); the evapotranspiration given by the meteorogical data (in millimeters); the the 

 With  the  same requirement since  this crop during  the  first agricultural  development stage in which need 26.5 l.s‐1, whereas  the available water  from precipitation  is estimated  to be about 90.8  l.s‐1. This shows that we will use less than what is available and this made us to suggest the construction of reservoirs to collect this excess of rain water to be used in the 

tation  made  for  of water requirement for the bean dry crop. 

s dry

s)

crop factor used to determine ETM; crop evapotranspiration (in millimeters). 

 procedure we have determined  the  bean dry water   is  the one  that have been chosen  to be cultivated 

season.  Computations  made  shows  that  in  the  third  it requires more water to avoid stress, the crop will 

water  shortage  period.  Table  5.2  below  shows  the  compudetermination

Table5. 2 Water requirements for Bean

Month

P

R ETP

Kc

ETM m3/month/ha

Need (l/

June 101,4 22,3 108,8 0,35 38,1 380,8 8,6July 142,3 31,3 103,4 0,70 72,4 723,8 16August 110,0 24,2 102,0 1,10 112,2 1122,0 25September 104,2 22,9 107,3 0,30 32,2 321,9 7

,3,3,3

These data made us to conclude that available water sufficient for bean dry crop to be grown in good conditions during the first agricultural season. 

5.5 Water measurement 

5.5.1 Results 

T ischarge  in  ca is trol by  manually  op gates.  Tdischarge of the ma n rie m t to tim long wi  souRugeramigozi  stre a ls ng  roll   a  div eir. On p als  ar s d ren uctu   as intake 

he  d the  nals    con led  erated  he 

in ca als va s fro ime  e, a th the main rce, am  th t  is  a o  bei cont ed  by ersion w the 

rimary  can e  con tructe   diffe t  str res  such   chute,  and 

Page 61: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

48

intake  combined  with  chutes.  The  following  tables  contain  records  for  water  made in Biringanya scheme respectively on 22, 24 and 29 of August 

 canals. 

.

 Site Time p (cm) P (cm) h (cm) he (cm) l=be (cm) h/p ce Q (l/s)

measurementin 2007, with weirs installed in the primary Table 5 3 Flow measurement records for day 1 

August 22, 2007 

S1 a.m 32,0 36,7 4,7 p.m 32,0 37,1 5,1 4,9 4,90 88 0,1531 0,6135 17,30

S2 a.m 56,5 60,5 4,0 p.m 56,5 60,8 4,3 4,2 4,15 88 0,0735 0,6075 13,59

S3 a.m 46,5 50,0 3,5 p.m 46,5 50,6 4,1 3,8 3,80 88 0,0817 0,6081 11,71

S4 a.m 46,5 50,8 4,3 p.m 46,5 50,7 4,2 4,3 4,25 88 0,0914 0,6089 14,11

S5 a.m 32,0 35,6 3,6 p.m 32,0 35,8 3,8 3,7 3,70 88 0,1156 0,6107 11,30

MS a.m 12,0 19,4 7,4 p.m ,0 ,6 6 12 19 7, 5 ,50 02 0,6 0,6489 5 7, 7 1 250 40,1

 

Page 62: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

49

Table5. 4 Flow measurement records for day 2 

August 24, 2007

Site Time p (cm) P (cm) h (cm) he (cm) l=be (cm) h/p ce Q (l/s) S1 a.m 32,0 36,4 4,4 p.m 32,0 37,0 5,0 4,7 4,70 88 0,1469 102,0952 16,24

S2 a.m 56,5 60,8 4,3 p.m 56,5 61,4 4,9 4,6 4,20 88 0,0814 102,0528 13,72

S3 a.m 46,5 50,4 3,9 p.m 46,5 51,2 4,7 4,3 3,80 88 0,0925 102,0599 11,71

S4 a.m 46,5 51,0 4,5 p.m 46,5 50,7 4,2 4,4 4,30 88 0,0935 102,0606 14,11

S5 a.m 32,0 36,0 4,0 p.m 32,0 36,3 4,3 4,2 3,70 88 0,1297 102,0840 11,30

MS a.m 12,0 19,5 7,5 p.m 12,0 19,9 7,9 7,7 7,50 102 0,6417 102,4157 40,14

Table5. 5 Flow surem cord  3

August 29, 2007

Site Time p (cm P (cm) h h l= )

 mea ent re s for day

) (cm) e (cm) be (cm h/p ce Q (l/s) S1 a.m 32,0 36,5 4,5 p.m 32,0 37,7 5,7 5,1 5,10 88 0,1594 102,0996 18,35

S2 a.m 56,5 60,1 3,6 p.m 56,5 61,2 4,7 4,2 4,17 88 0,0738 102,0461 13,46

S3 a.m 46,5 50,1 3,6 p.m 46,5 50,5 4,0 3,8 3,80 88 0,0817 102,0511 11,72

S4 a.m 46,5 48,5 2,0 p.m 46,5 53,8 7,3 avg 4,7 4,66 88 0,1002 102,0626 15,89

S5 a.m 32,0 35,3 3,3 p.m 32,0 36,1 4,1 3,7 3,70 88 0,1156 102,0723 11,30

MS a.m 12,0 19,0 7,0 p.m 12,0 20,6 8,6 7,8 7,78 102 0,6479 102,4049 43,16

 

Page 63: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

50

 p:

: height of thehead of water upstreamP

h: he: l: be: ce: Q:

weir side of the weir measured from the bottom of the canal

ad o r ab wfectiv d idth o weir

ffective idth of weir fectiv ffici disc

he disc e

Table lcula arg ifferen s

              

Site m)   (cm) Qa s) 

he f wate ove the eir ef e heaw f the e w theef e coe ent of harge t harg

5. 6 Ca ted disch es in d t site

         

  he (C l   vg (l/MS 5  102  40,15   7,S1  9  88  17,30 S2    88  1S3  8  88  11,71 S4  3  88  14,71 S5  3,7  88  11,30 

4,4,2 3,59 3,4,

  5.5.2 Discussion 

  Th easu nt made  in  strea he  dry ason  i Augus have shown  that discharge wit  stream  lies   the range of 36  44.  per ond    an  age  arge 40.1 rs pe con r sdesigned to 14li  second for  cultivation to e grow in the normal conditions. The stream is used ot onl r  irrigation, bu   is a o  aDrinking w pumping  station.  The mping     dry  season  is  king abo   23.5  according  to   rep delivered  by  e  Gihuma Electrogaz pumping  station.  In ary l wa ppo to be  cula ‐1 and ow m eme how  in th ft cana there is bout 17.40 l.s‐1 which is 30.35% of it acity d in th right  ther 4.11  tha o %of  apac he d ence ue to  linkages in th tes and the situation implies that pumping stat anno t the me it ds. The eld application o w 4. R (2000) tated  that  for su ace  irrigation this tio sho d be between 0.60 and 0 according to  rig dhereas  Jurriens  et  al.  (2001)  said  that  it  should be  0.70  for  surface border  strip 

e m reme this  m  during  t   se n  t   the  hin  the   in  and 3  liters

  sec with aver disch  of  5  teli r e  s d  hew eas   wait   be 1 ters per  rice  b n 

   n y fo t  it lso a s urce for  ater    pu   station in ta

ut l.s‐1    the ort  th  tin  about prim   cana s  su s  ed cir g     l.s57

 n easur nts s  that e le l   as cap  an e  one  e is 1 l.s‐1  t are ab ut 24.75  

its c ity. T iffer  is d  the e ga the  io  cn t ge  volu  nee   

  fi   rati as 0.5 ien   s rf ra ul .92  the ir ation system use  

w

Page 64: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

51

irrigation  system which  is  the one which was applied  in  this  scheme.  In Adada e found varying between 0.43 and 0.86 with mean value of 0.6 ic value 

io  is  far below  the recommended one,  this shows    not adequately applied in the field.

le lues of the field application ratio (efficiency)  

rie  

Irrig aximum attainable ratio (efficiency) 

 

sch me this ratio was wh h  falls  within  the  acceptable  range  (Zerihun and Ketema, 2006).  The o taatb ined  for  the application rat

th irrigation water is Tab 5. 7 Common maximum attainable va

(Jur ns  et al., 2001).

 ation water application method  M

Surface  tion 

Furrows er leveling 

other quality levelling methods 

Border strip, laser level

ther quality levelling methods 

evel basins, laser leveling 

lling methods 

 

0.70 

0.60 

0.70 

0.60 

0.92 

0.80 

irriga

, las

ing 

o

L

other quality leve

 Tertiary  ratio  was  not  determined  since  in  our  system  there  are  no  tertiary channels available and therefore we cannot determine how water is distributed in the field from the tertiary channels.  The Overall consumed ratio was determined  to be 0.47, which  is so  far  from  the half of the ideal ratio, which is one. This shows that the available fraction of water even if not sufficient is not also used to irrigate crop. The situation is clear because we know that apart from the irrigation practices, the water made available in the scheme is also used to supply the drinking water pumping station.  The ratio of 0.70 for the conveyance indicates a value near to one, which indicates e capacity of  the main canal  to meet peak crop demand.  In generalth   this shows 

that  if water  is available  the  channel  is able  to  convey  it  from  the  source  to  the fields. 

Page 65: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

52

Note  that  all  of  the  indicators were  not  tested  since  it was  the  dry  season  and farmers were using buckets to water the cropped vegetables. Therefore we cannot know exactly all of the field water delivery related ratios.  

5.6 Maintenance 

h e shth rks,structures was still very poor. Figure 5.12 shows problems related to poor 

5.6.1 Results 

T e observation conducted in the schemat they participate in maintenance wo

owed that even if farmers confirmed  the maintenance of the irrigation 

maintenance.  

Figure 5. 12 Problems related to poor maintenance 

The  irrigation  structures  also were not  in  good  status  as  shown by  the number contained  in  table  5.8 which  shows  each  type  of  structure  and  the  number  of structures that are functioning properly.          

Page 66: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

53

 Table5. 8 Observed structures status

              

Nr of Struct Part. Funct F. funct  (%) functType Intake  11 8 3  27,3Chute Intake

5 0 5  100,0 & chute  5 4 1  20,0

Diversion weir  2 0 2  100,0

0,02 0 2  100,0

Total  32 14 18  56,3          

Offtake  2 1 1  50,0Culvert  3 1 2  66,7Inlet  2 0 2  10Siphon 

  5.6.2 Discussion 

Canal  capacity  can  indicate  problems  related  to  sediment  deposits,  erosion, vegetation, or possibly inadequate capacity of some structures. The discharge ratio quantifies the effective functioning of structures in the canal system.   

 discharge ratio was 0.3. The discharge canal, divided by its designed capacity 

  between

he effectiveness of  infrastructure  is  the number of structures  in good condition, ivided by the total number of structures. Poor can be defined as not functioning dequately, or at risk of failing. Ideally, this ratio should be one. Surveys made in e scheme from June to August showed that this ratio was 0.56, which shows that tructures were still existing but not functioning adequately or poorly maintained. 

Measurements made have shown  thatratio is the actual capacity for the selected

  the  

and  the  ideal one would be 1. This ratio varies   0.47 and 0.99  in Adada scheme  with  mean  value  of  0.75.  The  value  of  0.3  confirms  that  the  canal  is carrying less than half of its design capacity, which confirms that irrigation water is not sufficient.   Tdaths   

Page 67: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

54

Chap 6. CONCLUSIONS AND RECOMMENDATIONS 

6.1 Conclusions  The  ab   the  irrigation  system supply wat   according   the  ded supply een  evaluated  using  th delivery  performance  ratios.  T sults obtaine ganya  Irrigatio System  reveal  both  the nabili   the system ater with respect to the amount of intend  wat  the inabilit   system  to deliver  according  to  the  op water  uirem  The values   reveal  that  e  overall  performance    the  tion scheme or.   a) aluation using water b   indicato shows  th  conveyance 

ficiency  is  good  with  a  conveyance  ratio  of  0.7,  however,  the  overall nsume  ratio and a plication efficiency  ratio are poor wit  value of 0.47 

and 0.54 respectively. 

nance  indicators are all poor with  the value of 0.56 and 0.3  for effectiveness of the infrastructure and discharge ratio respectively. 

  users  association  to  facilitate  their  participation  in  the maintenance of the scheme. 

ility  of   to  er   to inten  has  b e  he  red  for  the  Birin n    i ty  of to supply the w ed er andy  of  the cr req ent.  of  the  indicators th of irriga is po

The ev alance rs  at,  theefco p h

 b) The mainte

6.2 Recommendations  a) It is recommended that a reservoir be constructed to store excess runoff for 

use during water shortage periods.   b) It is also recommended that awareness be created among the farmers within 

the  water

 

Page 68: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

55

REFERENCES  Aberra lems  of  the  solution:  intervention  into  small‐scale  irrigation  for 

e Mekele Plateau of northern Ethiopia. The Geographical Journal, ol. 170, No. 3, September 2004, pp. 226 –237. 

os M.G, M.A. Burton, and D.J. Molden.2005.    Irrigation and drainage performance ssm

 Bos Msecond luation (case study) Mendoza, Argentina. Irrigation and 

 Systems, 5: 77‐88. 

CAAD ve Africa  Development Program in Rwanda. NEPAD and the Republic of Rwanda. 

 Rwanda. 

 on small‐scale irrigation in Africa. AGL Miscellaneous  No. 15. 

Casley itoring and Evaluation in Agriculture and  Development Projects. Johns Hopkins University Press. 

Clyma . I IAgricu ostic Analysis. Colorado State University, Fort 

 Colorado. 

 A.R., Bautista, E., Clyma, W., Levine, D.B., Rish, S.A. and Clemmens, A.J.,  Diagnostic analysis of the Maricopa‐Stanfield Irrigation and Drainage District area. 

n and Drainage Systems 14, 41–67. 

 R., 1999. Water Resource Management  in Ethiopia:  Issues  of Sustainability and Participation. Dessalegn Rahmato and FSS. Addis Ababa. 

 Y.,  2002.  Probdrought proofing in thV Bos M.  G.,  1989.  Discharge  measurement  structures.  Publication  20.  International Institute for Land Reclamation/ ILRI.Wageningen, the Netherlands.  Bos  M.G.  1997.  Performance  indicators  for  irrigation  and  drainage.  Irrigation  and Drainage Systems, 11: 119–137, 1997. Kluwer Academic Publishers.  Basse ent: Practical guidelines, Colombo, Sri Lanka. 

. G., Wolters W., Drovandi, A.  and Morabito  J. A.  1991. The Viejo Retamo ary canal‐performance eva

Drainage 

P, 2007. Long‐term framework for the implementation of the ComprehensiAgricultureKigali, Carter R., 1989, NGO casebookpapers 

, D.J. and Kumar K, 1987. Project MonRural 

,  W   and  Lowdermilk  M.,  1988.  mproving  the  Management  of  rrigated lture:  a Methodology  for Diagn

Collins, Dedrick,2000.Irrigatio Dessalegn

Page 69: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

56

 COTRA,  2005.  Etudes  d’Aménagement  Hydroagricole  et  Protection  des  Bassins 

ation water needs (by Brouer c. and e

ation  System: n and Drainage Paper. No. 45. FAO, Rome 

d Management: n and Drainage Paper. No. 45. FAO, Rome. 

roach: Land and Water Bulletin  Rome. 

n  S.  and  Rod  S.  (1999).  Small‐scale  irrigation  design,  Bulletin  42.  WEDC 

   

n D., Boonstra, J. and Feyen J. 2001. SURDEV: Surface Irrigation  Publication 59, ILRI, Wageningen. 

E Hawke’s Bay. Lincoln Environment.  

EVersants  pour  les Marais  de Rugeramigozi  amont, Biringanya  et Kiryango. Gitarama, Rwanda.  AO,  1986.  Irrigation water management: irrigF

Heibloem M.). Rom , Italy.  FAO,  1989. Guidelines  for Designing  and  Evaluating  Surface  IrrigIrrigatio FAO,  1992. Cropwat: A Computer Program  for  Irrigation Planning  anIrrigatio FAO, 1997. Irrigation Potential in Africa: A Basin AppFAO, FAO,  2000.  Benchmarking  for  irrigation  systems:  experiences  and  possibilities,  (by Gonzalez F.), Rome, Italy.  Hargreaves H.George  and Merkley P. Gary,  1998.  Irrigation Fundamentals, Water Resources Publications, LLC, Colorado.  IPTRID, 2001. Guidelines for Benchmarking Performance in the Irrigation and Drainage Sector (Malano H. and Burton M.), Rome, Italy.  IaLoughborough University, Leicestershire LE11 3TU. UK  James L. G., 1988. Principles of Farm  Irrigation System Design.  John Wiley & Sons, Inc. New York.  Jurriens M., ZerihuSoftware. Lesley W. 2002.  Irrigation Efficiency. Irrigation Efficiency Enhancement Report No 4452/16a, March 2002 Prepared for LandWISUSA.

Page 70: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

57

Kedir  Y.,  2004.  Assessment  of  small  scale  irrigation  using  comparative  performance 

owdermilk, M.K., Clyma, W., Dunn, L.E., Haider, M.T., Laitos, W.R., Nelson, L.J., 

 1: Concepts and Methodology. Colorado State University, ort Collins, Colorado. 

 2003.  Integrated water and  land anagement  research  and  capacity  building  priorities  for  Ethiopia.  Proceedings  of  a 

Water Management  Institute),  Sri Lanka, and ILRI (International Livestock Research Institute), Nairobi, 

 A. M.  1997.  Irrigation  Theory  and  Practice.  Evaluating  Land  for  Irrigation 

 (Ministry of Water, Land, Natural Resources and Environment), 2004. 

 (Ministry of Agriculture and Animal Resources), 2004a. Plan Stratégique 

 

fe et emploi (Mugenga J.), 

 Rwanda. 

. Ahmed.  1990. Manual  on  Irrigation Agronomy. Oxford  and  IBH  Co. PVT. LTd. New Delhi, Bombay, Calcutta. 

J.,  and  Charlotte  de  Fraiture.  1998.   for  Comparing  Performance  of  Irrigated  Agricultural  Systems.  Research 

y‐Rust,  D.  Hammond  and  W.  Bart  Snellen.  1993.  Irrigation  System Performance  Assessment  and  Diagnosis.  International  Irrigation  Management Institute, Sri Lanka. 

indicators  on  two  selected  schemes  in  upper  awash  river  valley. Alemaya Univerity, Ethiopia  LSunada,  D.K.,  Podmore,  C.A.  and  Podmore,  T.H.  (1983)  Diagnostic  Analysis  of Irrigation Systems, VolumeF McCornick P.G., Kamara A.B. and Girma Tadesse.mMoWR/EARO/IWMI/ILRI  international  workshop  held  at  ILRI,  Addis  Ababa, Ethiopia, 2–4 December 2002.  IWMI  (International Colombo,Kenya.  MichaelCommands. Reprinted Edition, Vikas Publishing House Pvt Ltd, New Delhi, India.  MINITERESectorial Policy on Water and Sanitation. Kigali, Rwanda.  MINAGRIde Transformation de  l’Agriculture au Rwanda. Gestion et Utilisation de  l’Eau et des Sols (Ngarambe V. & GECAD). Kigali, Rwanda. MINAGRI (Ministry o  Agriculture and Animal Resources), 2004b. Plan Stratégique de Transformation de l’Agriculture au Rwanda. InfrastructurKigali, Mishra, R.D., MPublishing Molden  D.  J.,  Sakthivadivel  R.,  Perry  C. IndicatorsReport 20. International Water Management Institute. Colombo, Sri Lanka  Murra

Page 71: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

58

 Nelson D. E., 2002. Performance Indicators for Irrigation canal system managers or water users  associations  (updated  version  of a  presentation  at  the  18th  International ongress on Irrigation and Drainage, Montreal Canada). 

  R.  and  Sampath  R.  K.  1995.  Performance  measure  for  improving  irrigation 

 D. H., Lamm F. R., Mahbub A., Trooien T. P., Clark G. A. Barnes P. L. and 

  Irrigation  and  Drainage  14: 207–222, 2000. (Accepted 4 May 2000). 

Working  Papers  on  Irrigation ce No.1 International Food Policy Research Institute. Washington, D. C. 

e, Harare, Zimbabwe. 

 2001. Water measurement manual. 

wa area, : Irrigation and Drainage Systems (2006) 20: 83–98; Springer 2006. 

a t

C Oad, R. and Mccornick, P.G., 1989. Methodology for assessing the performance of irrigated agriculture. ICID Bulletin 38, 42–53.  Oadmanagement. Irrigation and Drainage Systems, 9:357‐370.  Rien  B.,  2000.  ICID  Guidelines  on  Performance  Assessment  (Working  Group  on Performance  Indicators  and  Benchmarking,  Report  on  a  Workshop  3  and  4 August). Rome, Italy.  RogerKyle  M.  1997.  Efficiencies  and  Water  Losses  of  Irrigation  System.  Irrigation Management Series. Kansas.  Samad  Sanaee‐Jahromi,  Herman  Depeweg  and  Jan  Feyen,  2000. Water  delivery performance  in  the  Doroodzan  Irrigation  Scheme,  Iran.Systems Small L. E. and M. Svendsen. 1992. A Framework for Assessing Irrigation Performance. International  Food  Policy  Research  Institute Performan Sawa P. A. and Karen F., 2002.  Monitoring the Technical and Financial Performance of an Irrigation Schem UNWWDR, 2003. Facts and Figures: The different water users.  USBR, Zerihun  Bekele  and  Ketema  Tilahun,  2006.  On‐farm  performance  evaluation  of improved  traditional small‐scale  irrigation practices: A case study  from Dire DaEthiopia http://www. irninja.com/worldfacts/countries/Rwanda.h m. 

Page 72: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

59

  APPENDICES 

ARMER’S POINT OF VIEW ON WATER USE, DISTRIBUTION, AND

ate:

A‐A.1 QUESTIONNAIRE  F

MAINTENANCE OF IRRIGATION SCHEMES DSector: Land and Crops

……………………………………………………………………………………………………………………

r No

. Is the increase in the harvest?

) If No what is the main reasons?.................................

es Three times

……………………………… ……………………………………………………………………………

…………………………

...........................

……

………. ) Season C ………………………………………………………………….

1. What types of crops were you used to cultivate before this project?

……………………………………………………2. How many times were you cropping a year?......................................................... ……………………………………………………………………………………… 3. Is there increase in cultivable land afte the construction of this irrigation project?

Yes 4Yes No a) If Yes what according to you is the main reason?................ ………………………………………………………………………………………………

……………………………… b………………………………………………………………………………………………

……………………………… 5. How many times are you cultivate per year after the construction of this irrigation roject? pOne Two tima) If One why?.................................................................................................... …………………………………………………b) If Two why?......................................................

…………………………………………………………………………………………………………………………………… c) If three why?..........................……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 6. What types of crop do you cultivate each season? a) Season A…………………………………………………………… ………………………………………………………………….

b) Season B…………………………………………………………………. …………………………………………………………c

Page 73: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

60

………………………………………………………………….

. Are these crops your own choice?

......................................................... ……………………………………………………………………………………………

) The government ) The association

onor (NGOs)

.........................

…………… ……………… ions?.................................................

………………………………………………

our plot(s)? The Governm

s)

hat are the conditions for allocation a plot?......................................................... ……………

…………

If No w ..........................................

7Yes No 8. If Yes why did you choose to grow it?............…

……………………………………………………………………………… 9. If No who makes the choice for you?abc) The d 10. Are you working in associations? Yes No 11. If No what are the reasons?..........................................................……………………………………………………………………………………… 12. If Yes what are the conditions to be approved as a member of an association?………………………………………………………………………………………………

……………………………………………… …13. What are your interests of working in associat…………………………………………………………………………

…… ……………………………………………… 14. How many plots do you have?.................................................................................. 15. Who has allocated you ya) ent b) The association c) The donor (NGOd) My father 16. W…………………………………………………………………………………

…… ……………………………………………………………… 17. Is the way in which plots are allocated fair? Yes No 18. hat should be done?............................................……………………………………………………………………………………… Water distribution and maintenance 19. Apart from irrigation water, which other purposes is this water source used for?

a) Drinking water

b) Usage in earthenware (e.g brick making)

c) Washing

d) Uncontrolled livestock feeding on irrigated crops

Page 74: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

61

If any other purpose specify it…………………………………………….. …………………………………………………………………………….. 0. Does the use of this stream in livestock watering have any negative (if it is there) pact to the scheme?

No

stru s

wat r irrigation

n

munity wo muganda)

s/

maintenance of the irrigation scheme?

........ ……………………………………………………………………………………

........................................................................... 7. Do you use water for supplementary irrigation (During the rainy season)?

. If No why?................................................................................................................. …………………… ……………… . If yes, is the ava g the r season? Yes No . Is the available

2im Yes If yes what are they? a) They eat up the irrigated crops

b) They damage irrigation canals

c) They damage irrigation cture

d) They reduce amount of er fo

e) They cause land degradatio

Others/specify………………………………………………………………………………

………………………………………………………………

21. Do you have any personal water storage facility in your farm? Yes No 22. If yes where is it located?......................................................................................... …………………………………………………………………………………........ 23. How is the maintenance of the irrigation scheme done?

a) By members of associations

b) By the government

c) Using com rk (U

d) By donors

Other specify ……………………………………………………………..

………………………………………………………………………………

24. Have you ever participated in Yes No 25. If No why?.........................................................................................................…26. If yes how many times a month?....2 Yes No 28… ………………………………………………29 ilable water sufficient for cultivation durin ainy 30 water enough for cultivation during the dry season?

Page 75: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

62

Yes No 31. If No what do you think should be done to increase it?............................................ ………………………………………………………………………………………………

o you have problems of flooding in this scheme? No

What a ces made in the hilly side of this hland?................................................................................................................................

What a crops ar ng? oding

ater to the cr

............................................ … …………

ution in this

… … …………………

. Have you ever h s farmers in the marshland?

. If yes who traine government institue association

……………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………… 32. DYes 33. re you benefiting from these terra

mars.......................................................................................................................... 34. re canals related problems that your e facia) Water exceeds in rainy season and causes flob) Some of them are destroyed c) Some of them do not conduct w ops 35. Does water flow reach your plot sufficiently when it is available? Yes No 36. If No what do you think should be done?.....................…… …………………………………………………………………

and distrib37. Do you have any particular wish related to water usemarshland? Yes No

………………………38. If yes say it………………………………………………… ………………… ……………… ……………………………

39 ad any training on irrigation a Yes No 40 s you? Th tion ThThe Donors a) What subjects did they insist on?.

……………………………………………………………………………… b) What did you benefit from it?............................................

…………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………….. 41. What do you think your training should emphasized on?................................ …… ………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………

Thank you very much

 

Page 76: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

63

Table A.2 Rainfall records   Meteorological Station of Byimana 1960 – 1990

Geographic coordinates: 29°44’E, 2°11’S

Altit e :1750m ud

Year Jul Aug Sept Oct Nov Dec P(mm) Jan Feb Mar Apr May Jun 1960 2.2 71.7 45.2 969.711 97.6 137.3 273.7 39 1.6 3.5 25.2 52.5 110.2 1961 .3 1233.8 69.3 121.2 150.9 96.5 99.2 2.1 7 0.8 120.7 144.6 222.2 1991962 4.2 131.1 1412.2 168.5 31.4 130.4 123.2 199.3 15.5 18.4 93.4 104.4 272.4 121963 7.4 33.7 110.8 205.9 155016 99.9 80.2 205.7 408.4 47.5 0 43.8 146.71964 83.4 162. .5 13 4.6 70.4 1227.85 106.5 272 68.7 42.3 66 22.1 44 4.8 141965 87.9 6 8 0 42.5 103.7 11 6.4 48.1 1143.49 102.4 282.9 141 1.5 141966 30.7 164. 72.2 65 136.4 65.2 1062.45 163 179.8 61.9 22.7 0 100.8 .2 1967 40 30.9 143.4 193.9 1244.6 63 111.3 169.3 283.6 47.4 24 7.8 1301968 67.8 8.8 0.2 36.7 65.4 170.6 96.1 1238.7128.1 171.8 213.8 187.8 91.61969 8.9 4.2 838.48 85.7 123.1 131.7 135.4 1.4 0.3 0 65.5 65.3 106.9 41970 69.2 64.4 1363.7265.2 152.7 170.9 232 56.3 19.7 17.3 56.2 56.8 103 11971 2 121.2 1182103.7 132.3 80.8 193.3 197.6 0 16.8 126.6 51.6 42.9 115.1972 2 115.5 0 35 52.2 106.9 223.4 83.4 1160.4 63.3 225.2 68.3 84 103.1973 73.1 1379.185.5 104.2 84 258.9 232.7 4.7 0 38.4 204.8 105.3 189.51974 5.4 1252.288.5 32.6 276.5 173.3 202.4 105.9 87.9 7.8 84.7 34.5 121.7 51975 160.5 1276.713 82.6 73.9 231.8 142.7 3.4 52.4 14.6 136.2 151.1 6.5 921976 .3 82.5 101684.9 99.6 113.9 118.5 143.6 31.5 0 82.6 90 94.6 741977 7.2 5.5 66.3 119.3 121.7 161.6 109.2 1235.711 87.2 105.4 237.6.3 4 98.61978 3 12 22 0 39.5 37.1 55.4 106.1 106.9 1115.2125.2 85.1 237.1 17 7.81979 6 234.7 52.3 0 21.5 5.5 28.8 140.9 129.9 1196.9210.1 150.3 36.3 186.1980 86.2 204.5 160.1 3.8 0 8.9 153.6 110.4 182.9 122.5 1211.781.9 96.9 1981 62.2 69.7 150.2 186.9 17 0.2 0 148.8 107.5 79.7 82.4 77.4 1119.24.21982 68.2 83. 6.1 89.9 89.1 183.6 240.9 1299.83 45.3 247.5 224.6 41.3 01983 .7 177.4 151.4 1266.8 12 200.7 131.4 283.7 70.5 3.3 18.6 36.7 46.4 1241984 .9 993.878 88 97.5 181.5 26 0.2 65.9 42.2 24.9 171.6 149.1 681985 83 126. 16.5 157.9 143.3 1333.47 163.7 263.9 65.8 30.6 0 0.2 181.8 11986 0.1 1541.9 169.6 155.4 128 412.8 183.6 51.2 0 25.1 43.1 145.5 97.5 131987 7 163.3 344.3 80.8 1778.7 153.1 226.6 111.5 190.5 220.7 87.4 0 32.8 167.1988 0.3 56.1 1249.17 172.3 216.6 218.4 113.1 4.6 0.3 105.4 91.7 97.4 102.91989 4 1325.7143.5 160.5 190.5 220.4 153.5 53.9 21.1 57.9 38.9 76.9 65.2 143.1990 5 110.3 1075.4 65.9 120.9 191.3 187.2 59.2 0 0 24.4 88.9 90.8 136.

Average 104.2 120 131.6 206.4 146.8 35.6 21.8 42.3 88.7 101.4 142.3 110 1235

Page 77: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

64

Table A.3 Climatic parameters 

 

 

 

TeC)

R M

d /

ine hr

E

(mm

ip)

P. e=0

ff - )

BYIMANA meteorological station Altitude : 1750 m Coordinate : 29° 44’ E, 2° 08’ S

 

Month mp. (°

elativeoisture

%

WinSpeed Km h

Sunsh /d

TP mens.

)

Prec . (mm

ffic. (K .81)

P.e ETP (mm

Janu 9 77 107 ary 1 5.6 .3 105 85 -22.3 Feb 9. 78 92. 9 .1 ruary 1 2 5.6 5 119. 97 4.6 March 19.1 79 5.5 111 6 6. .2 131. 10 6 -4.6 Apri 8. 82 96 4 7. l 1 8 3.8 .1 206. 16 2 71.7May 8.5 80 86.5 6 7. 1 5 145. 11 9 31.4June 7. 68 91 .8 1 9 7.2 35.6 28 -62.2 July 7.8 61 7 94.7 .6 1 21.8 17 -77.1 Aug 8. 59 111 .3ust 1 7 6.8 .9 42.3 34 -77.6 Sept 9.1 66 11 .8 ember 1 6.4 4.8 88.6 71 -43 Octo 8.9 72 6. 108 1 .9 ber 1 1 .8 101. 81 -26.9 Nov 8.5 81 103. 3 5. ember 1 5.2 4 142. 11 3 11.9Dec 8.5 79 5 102 .9 -12.1 ember 1 .5 111 89 YEA 8.7 73 122 .2 13 .8 R 1 5-6 0.2 1251 10 .4 -206

Page 78: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

65

 Table A.4 Calculated discharge from rainfall  

onth P (mm) R (mm) Peff (mm) Vp (m3) Vr (m3) Qr (l/s)

M

Jan 8 1 4 ,3 6,0104,2 22,9 4,4 01282 222821 8Feb 9 1 0 8,0 0

Mar 131,6 29,0 106,6 1279152 281413,4 108,6

Apr 206,4 45,4 167,2 2006 170,3

May 146,4 2,2 11 1 1,8

Jun 35,6 7,8 2 7,0 29,4

Jul 21,8 4,8 17,7 7,1 18,0

Aug 42,3 9,3 3 56 4,3 34,9

Sept 88,7 9,5 7 73,2

ct ,4 2,3 8 83,7

Nov 142,3 1,3 11 1 4,3 117,4

c 110,0 4,2 8 1 00 24,0 90,8

120,0 26,4 7,2 16640 25660 99,

208 441365,8

3 8,6 423008 31306 120,8

8,8 346032 7612

211896 4661

4,3 4111 9045

1 1,8 862164 189676,1

O 101 2 2,1 985608 216833,8

3 5,3 383156 30429

De 2 9,1 0692 2352

 

 

 

 

Page 79: PERFORMANCE EVALUATION OF WATER  

66

Table A.5 Values of the Crop factor (Kc) for various crops and growth stages  

Crop Initial s

Crop dev.

Mid-season ge

ate season s

 

tage stage staL

tage Barley/Oats/W 0.3 .15 0.45 heat 5 0.75 1Bean, green 0.3 .10 0.95 0.70 1 0 Bean, dry 0.3 .10 05 0.70 1 .30 Cabbage/Carro 0.4 .05 0.90 t 5 0.75 1Cotton/Flax 0.4 .15 0.75 5 0.75 1Cucumber/Squash 0.45 .90 0.75 0.70 0Eggplant/Tomato 0.45 .15 0.80 0.75 1Grain/small 0.35 .10 0.65 0.75 1Lentil/Pulses 0.45 0.75 1.10 0.50 Lettuce/Spinach 0.45 0.60 1.00 0.90 Maize, sweet 0.4 .15 1.00 0.80 1 0 Maize, grain 0.4 .15 00 0.80 1 .70 Melon 0.4 .00 0.75 5 0.75 1Millet 0.35 0.70 1.10 0.65 Onion, green 0.50 0.70 1.00 1.00 Onion, dry 0.50 0.75 1.05 0.85 Peanut/Groundnut 0.45 0.75 1.05 0.70 Pea, fresh 0.45 0.80 1.15 1.05 Pepper, fresh 0.35 0.70 1.05 0.90 Potato 0.45 0.75 1.15 0.85 Radish 0.45 0.60 0.90 0.90 Sorghum 0.35 0.75 1.10 0.65 Soybean 0.35 0.75 1.10 0.60 Sugar beet 0.45 0.80 1.15 0.80 Sunflower 0.35 0.75 1.15 0.55 Tobacco 0.35 0.75 1.10 0.90 Source: (FAO, 1986)