Land suitability evaluation for agriculture: development of an universal approach based on the case of the Blue Nile Basin

Gramlich, Richard Jan Michael; Schüttrumpf, Holger; Nacken, Heribert

doi:44203

Land suitability evaluation for agriculture: development of an universal approach based on the case of the Blue Nile Basin

Gramlich, Richard Jan Michael^RWTH*

2025

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Richard Jan Michael Gramlich

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2025

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2025

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Nacken, Heribert (Thesis advisor)^RWTH* ; Schüttrumpf, Holger (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2025-04-15

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2025-03904
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1010172/files/1010172.pdf

Einrichtungen

Lehr- und Forschungsgebiet Ingenieurhydrologie (314520)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Blue Nile (frei) ; Ethiopia (frei) ; agriculture (frei) ; irrigation potential (frei) ; land suitability (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 624

Kurzfassung
Wasser als Quelle des Lebens und Schlüsselelement für Wirtschafts- und Bevölkerungswachstum ist der Grund für viele Konflikte auf der Erde. Angesichts des Klimawandels und der globalen Erwärmung ist es umso wichtiger, sorgsam damit umzugehen, da es in Ländern, die bereits mit Wasserknappheit zu kämpfen haben, noch knapper werden wird. Äthiopien ist mit wirtschaftlicher Wasserknappheit konfrontiert, da das theoretisch wasserreiche Land bisher nicht die Möglichkeit hatte, große Mengen Wasser aus Niederschlägen in der Regenzeit im Spätsommer zu speichern, da Speicherkapazitäten fehlten. Seit dem Bau des Grand Ethiopian Renaissance Dam und drei weiterer geplanter Staudämme entlang des Blauen Nils hat sich dies geändert. Als Entwicklungsland, das in den vergangenen Jahren mit mehreren Dürren und Hungersnöten konfrontiert war, gilt eine solide Nahrungsmittelversorgung durch eine extensive Ausweitung der Landwirtschaft unter Nutzung der neu erschlossenen Wasserquellen als Schlüssel zum Erfolg. Da die Landwirtschaft im Vergleich zu anderen Industriezweigen der mit Abstand größte Wasserverbraucher ist, ergeben sich für die Länder Sudan und Ägypten große Potenziale zur Verringerung der Abflüsse in den Unterlauf. In dieser Dissertation wird auf der Grundlage der getroffenen Annahmen untersucht, wie groß die Wasserentnahme aus dem Einzugsgebiet des Blauen Nils in Zukunft sein kann, beginnend mit der Bestimmung potenziell geeigneter Flächen für die Bewässerungslandwirtschaft durch eine Multi-Kriterien Entscheidungsanalyse, der Entwicklung von Pflanzmustern für die verschiedenen agroökonomischen Zonen unter Berücksichtigung von Cash Crops und Food Crops und der Bestimmung des Bewässerungswasserbedarfs für diese Muster unter Berücksichtigung verschiedener Bewässerungsmethoden. Die Ergebnisse zeigen große Unterschiede in Abhängigkeit von den kombinierten Kriterien. Insgesamt wurden 94.640 km² oder 47,47% des Einzugsgebietes des Blauen Nils als für die Bewässerungslandwirtschaft geeignet eingestuft. Die Berücksichtigung verschiedener Bewässerungstechniken, -methoden, Anbaumuster und Klimazonen führte zu 48 Szenarien, für die der jährliche Bewässerungswasserbedarf berechnet wurde. Die Werte für die jährliche Wasserentnahme reichen je nach gewähltem Szenario von 29,25 bis 689,28 BCM.

Water, the source of life and key element for economic and population growth, is the reason for many conflicts on earth. In light of climate change and global warming, it is even more important to use it carefully, as it will become even more scarce in countries already facing water scarcity. Ethiopia is facing economic water scarcity as the theoretically water-rich country previously could not store large amounts of water from precipitation in the country’s wet season in late summer due to lacking storage capacities. Since the construction of the Grand Ethiopian Renaissance Dam and three more dams planned along the Blue Nile, this has changed. As a developing country facing several droughts and famines in the previous years, solid food supply through extensive expansion of agriculture using the newly developed sources for water is assumed to be the key to success. As agriculture by far is the largest consumer of water compared to other industrial sectors, however, large potential for reduced discharges towards the downstream countries Sudan and Egypt emerge. This dissertation examines how large the water abstraction from the Blue Nile river catchment area can be in the future based in a set of boundary conditions. Firstly, starting with the determination of potentially suitable areas for irrigated agriculture performing a Multi-Criteria Decision Analysis. Secondly, developing cropping patterns for the different agro-economical zones considering cash crops and food crops, and thirdly, determining the irrigation water demand for these pattern considered different irrigation methods. The results show large variation depending on the criteria combined. A total of 94.640 km² or 47.47% of the Blue Nile Basin were determined as suitable for irrigated agriculture. The consideration of different irrigation techniques, methods, cropping pattern and climatic zones led to 48 scenarios for which the annual irrigation water demand being calculated. The values for annual water abstraction range from 29.25 to 689.28 BCM depending on the chosen scenario.

OpenAccess:
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