Damage to agriculture due to water shortage

Wouter Vanneuville24-06-2010Maastricht

Brief overview

• Inventory of stakeholders• Interviews• Workshops

• Analysis of measures• Social acceptance• Quantitative analysis• Cost-benefit analysis

Low water strategy• Juridical and technical feasibility

Model instruments

Water system

Water chain

agriculturemodel

Water balancemodel

shippingmodel

Meteorologicalmodel

Water supply1976, 2003

Water request2002

damagemodel

Qualitative Consequences

(not able to quantify)

Model instruments

Zone 50. Waterinput in een 50 %droogtejaar

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

da

g

Water input in a 50% dry year

Model instruments

Model instruments

kost/dag

aantal dagen

9 strategies are worked out, based on:-Costs-Water savings-Need of different sectors-Different weightings-…

Water use by farm crops

• Project done by “Bodemkundige Dienst van Belgi딕 Goal: estimation (time) of water demand (based on

water gift) in agriculture (grassland, maize, wheats, potatoes, sugar beet, poplar, vegetables, fruit trees, ornamental plant cultivation and tree nursery)

• Geographic: alongCampine canals, Albert canal (alsodone for Ghent area)

Based on soil association map

Kempische zone

Gentse Kanaalzone

Soil (Campine area)

AssociatieDrainageklasse Grondwaterinvloed Textuurvereenvoudiging

0 niet gekarteerd (bebouwde zones)13 a, b, c geen S zandgronden zonder profielontwikkeling meetstal zeer droog tot droog14 a, b, c geen S droge zand en lemig zandgronden met humus of/en ijzer B horizont15 c, d, e, f, g c-d S natte zand en lemig zandgronden met humus of/en ijzer B horizont16 a, b, c geen S droge zand en licht zandleemgronden met kleur B horizont of textuur B horizont17 c, d, e, f c-d S natte zand en licht zandleemgronden met kleur B horizont of textuur B horizont19 c-d S complex van 15 en 1720 a, b, c geen L droge zand en lemig zandgronden met diepe antropogene humus A horizont21 c, d, e, f c-d L natte zand en lemig zandgronden met diepe antropogene humus A horizont60 d, e, f, g c-d L natte alluviale gronden zonder profielontwikkeling

SAMENVATTING geen S 13,14,16c-d S 15, 17,19

geen L 20c-d L 0, 21, 60

L: heavy clay, S: loamy sand

Soil

• Moisture retention characteristics based on texture and average carbon grade

• example: L (cultivation layer, Campine area)

• Capilar subsequent delivery (Stikoba, based on texture)

T hèta - h

0

1

2

3

4

5

6

0. 000 0. 050 0. 100 0. 150 0. 200 0. 250 0. 300 0. 350 0. 400 0. 450 0. 500

vol%

-300

-250

-200

-150

-100

-50

0

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Max.capillaire opstijging (mm/dg)

Afs

tan

d ts

s. G

W e

n o

nd

erz

ijde

eff.

be

wo

rte

ling

(cm

)

zand (grof)

zand (leemarm)

fijn zand (zwak lemig)

lemig zand

kleïg zand

licht zandleem

(zwaar) zandleem

leem

zwaar leem

klei (licht tot zandig)

klei

lichte polder

zware polder

Land use (areas, cultivation)

• Recordings in manure database on parcel level (GIS) for most of the crops

• Other based on NIS-data (tree nursery, ornamental plant cultivation) or separate data layers (forest)

Soil combinations (land use and soil association) • example: Maaseik

(zone 5, in ha)zone 5: S Sc L Lc571aardappelen 1 5suikerbiet 3groentenfruitmais 0 73gras 9 139granenbos, difuus e.a. 30 311OL Sier en boomtlt 1

Climatology (for 2 typical years)

Weather conditions

ETo 1 – exceedance frequency of rainfall

Sommation of insolation

Extreem dry 20% No

Dry 40% 80% 80%

Normal 50% 50% 50%

wet 60% 20%

Rainfall

• Reliable rainfall: expectable rainfall summation on a given day

• Cultivation simulation over 46 years, check for typical years

Neerslag, cumulatief te Semmerzake/Munte.Betrouwbare neerslag (1959-2004) en neerslag 2003.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

10001

-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

1-7

1-8

1-9

1-1

0

1-1

1

1-1

2

datum

neers

lag

(m

m)

20%

50%

80%

2003

Climatology: definition of typical years

Wateraanvoer voor aardappelen op bodemassoc. Sc, Kleine Brogel: Overschrijdingskans.

y = 262.32e-2.131x

0

50

100

150

200

250

300

350

0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00

Overschrijdingskans

Wat

eraa

nvo

er (

mm

)

Betrouwbare neerslag te Kleine Brogel (59-04) op basis van gecumuleerde neerslag tijdens het jaar.

Analyse per decade.

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

70.0

0-jan 19-feb 9-apr 29-mei 18-jul 6-sep 26-okt 15-dec 3-feb

decade

mm

/dec

ade

20%

50%

80%

Based on 10-day values (correction for run-off and evaporation) >>Tuning of correction factors

Overschrijdingskans Neerslagcorrectiefactor droge jaar 20 % 0.85 normaal jaar (mediaan) 50 % 0.75 Overschrijdingskans Beregening Capillaire nalevering mm mm 2001 20 % 125 34 droge jaar 20 % 125 30 1996 50 % 75 27 normaal jaar (mediaan) 50 % 75 28

Maximum moisture request

• ETo x Kc = ETm (Kc : crop factors)• mostly: Kc = 1.2 (not for trees: Kc = 1)

• Actual moisture demand (ETa) based on model simulations• Inputs: climatologic

typical years (20% dry year, mediumyear)

• Cultivation characteristics and soil combinations

-

Water demand for irrigation and sprinkling

• Distinction between intensive (most) and extensive (trees) agriculture

• Based on several premises (e.g. sub-areas are historically hydromorph and independent of additional water input)Zone 50. Waterinput in een 50 %droogtejaar

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

per

iod

e

IRRI/dec

CN/dec

TOT/dec

Zone 50. Waterinput in een 50 %droogtejaar

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

da

g

ResultsZone 50. Waterinput in een 20 %droogtejaar

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

per

iod

e

IRRI/dec

CN/dec

TOT/dec

Zone 50. Waterinput in een 20 %droogtejaar

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

da

g

Zone 700. Waterinput in een 20 % droogtejaar

0

20

40

60

80

100

120

140

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

dag

Zone 700. Waterinput in een 50 %droogtejaar

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250 300

dag

m³/

dag