Assessing the impacts of large‐scale substitution of pressurized irrigation on basin hydrology through a water accounting framework. (24th January 2023)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Mohammadpour, Maryam; Zeinalzadeh, Kamran; Rezaverdinejad, Vahid; Hessari, Behzad
• Is Part Of: Irrigation and drainage. Volume 72:Number 2(2023)
• Page Start: 465
• Page End: 477
• Publication Date: 2023-01-24
• Subjects: Actual Evapotranspiration -- Irrigation efficiency -- Return flow -- Sprinkler irrigation -- WEAP; débit de retour -- efficacité de l'irrigation -- Evapotranspiration réelle -- Irrigation par arrosage -- WEAP; Irrigation engineering -- Periodicals; Drainage -- Periodicals; Flood control -- Periodicals; Sustainable agriculture -- Periodicals; 627.52
• DOI: 10.1002/ird.2790
• Languages: English
• ISSNs: 1531-0353

Abstract

Abstract: As the main challenge to water resource management, the impacts of irrigation method improvement need to be addressed in regional hydrological processes. This study investigates the hydrological impacts of developing pressurized irrigation systems at the basin scale using the WEAP–WA (water evaluation and planning system–water accounting) coupling approach. Regarding the development of pressurized irrigation systems since 2006, two separate periods can be mentioned for surface irrigation (1998–2006) and for pressurized irrigation development (2006–2013) in the intermediate basin of Ahar‐Chai in Iran. All major water resource elements of the region were found and constructed in WEAP as predefined object‐oriented elements. The simplified soil moisture method was adopted to model the rainfall‐runoff process in irrigated areas. This model was calibrated and validated using PEST (parameter estimation tool) with acceptable statistical criteria. To understand water balance components, the water accounting framework (WAF) was employed, and the results indicated that modernizing the irrigation system increased water depletion and usage. The results indicate an increase of 26% in actual evapotranspiration in pressurized irrigation compared with surface irrigation (50% of the irrigated area). Actual evapotranspiration and nonbeneficial evapotranspiration per unit area also followed the same trend. However, pressurized systems have higher crop productivity and denser crop patterns. In contrast, the basin runoff during pressurized irrigation was 42% less than that during surface irrigation, which is due to fewer return flows caused by pressurized irrigation. Therefore, the basin surface runoff can be influenced by the type of irrigation. The results obtained by this study suggest an adverse effect of altering the surface irrigation methods in pressurized systems. Résumé: Les impacts de l'amélioration des méthodes d'irrigation doivent être pris en compte en tant que défi principal de la gestion des ressources en eau dans les processus hydrologiques régionaux. Cette étude étudie les impacts hydrologiques du développement des systèmes d'irrigation sous pression à l'échelle du bassin en utilisant l'approche de l'association WEAP‐WA. En ce qui concerne le développement des systèmes d'irrigation sous pression depuis 2006, deux périodes distinctes peuvent être mentionnées pour l'irrigation de surface (1998–2006) et pour le développement de l'irrigation sous pression (2006–2013) dans le bassin intermédiaire d'Ahar‐chai en Iran. Tous les éléments majeurs des ressources en eau de la région ont été recherchés et construits dans WEAP comme des éléments prédéfinis orientés objet. La méthode simplifiée d'humidité du sol a été adoptée pour modéliser le processus pluie‐écoulement dans les zones irriguées. Ce modèle a été calibré et validé à l'aide de PEST (Parameter Estimation Tool) avec des critères statistiques acceptables. Afin de comprendre les composantes du bilan hydrique, le cadre de comptabilité de l'eau (WAF) a été utilisé, et les résultats ont indiqué que la modernisation du système d'irrigation a augmenté l'épuisement et l'utilization de l'eau. Les résultats indiquent une augmentation de 26% de l'évapotranspiration réelle dans l'irrigation sous pression par rapport à l'irrigation de surface (50% de la zone irriguée). L'évapotranspiration réelle et l'évapotranspiration non bénéfique par unité de surface ont également suivi la même tendance. Cependant, les systèmes sous pression ont une productivité des cultures plus élevée et des cultures plus denses. En revanche, l'écoulement du bassin pendant l'irrigation sous pression était inférieur de 42% à celui de l'irrigation de surface, ce qui est dû à la diminution du débit récupéré provoqué par l'irrigation sous pression. Par conséquent, le ruissellement de surface du bassin peut être influencé par le type d'irrigation. Les résultats obtenus par cette étude constatent un effet négatif en raison de la modification des méthodes d'irrigation de surface dans les systèmes sous pression.