Analysis of some water and soil conservation measures: contour bench ridge in Central Tunisia and small hill dams in the Medjerda upper stream

L’objectif du présent travail est l’analyse du fonctionnement des aménagements antiérosifs les plus répandus en Tunisie, les banquettes et les lacs collinaires. L’évaluation des banquettes a été basée sur leur caractérisation, le diagnostic de leur état, leur incidence sur le développement et la croissance de la culture de l’orge et leur impact sur certains paramètres physico-chimiques du sol. La reconstitution des apports hydriques, l’estimation des prélèvements pour l’irrigation et la détermination des apports solides moyens et exceptionnels ont été utilisés comme indicateurs pour l’évaluation des lacs collinaires. L’analyse diachronique a mis en évidence l’importance des cultures annuelles du périmètre aménagé en banquettes et la régression des espaces réservés aux terrains de parcours au cours du temps. Les résultats montrent que certaines banquettes ont été surdimensionnées tel que pour les écartements, les superficies des inter-ouvrages et leur longueur. Le diagnostic de l’état des ouvrages montre qu’une forte proportion des banquettes a été affectée par diverses formes de dégradation qui semblent être en rapport avec l’événement pluvieux exceptionnel de l’hiver 2003. L’évaluation des effets de l’aménagement en banquettes sur la production des céréales montre que la croissance, le développement végétatif et la production de matière sèche de la culture d’orge ont été significativement améliorés pour la zone située à proximité de l’ouvrage en comparaison avec la zone non aménagée. Après plus de trois décennies de la réalisation de l’aménagement, l’accroissement du rendement attribué à la mise en œuvre des banquettes a été évalué à 33% à proximité du bourrelet et à près de 10% en intégrant la superficie de l’ensemble de l’inter-banquette. Par ailleurs, l’aménagement en banquettes permet d’accroître la profondeur du sol, la teneur en matière organique, la capacité de rétention de l’eau, la fraction fine du sol et de réduire le taux de cailloux dans la zone limitrophe des ouvrages. Le taux de carbonates, le pH et la conductivité électrique semblent être non affectés par la mise en œuvre des banquettes. L’évaluation des prélèvements annuels, pour les besoins en eau d’irrigation, en moyenne durant la période de suivi, au niveau des lacs collinaires sur l’oued Fathiza I, l’oued Ras Rmal et l’oued Sned sont plus faibles que les apports effectifs indiquant une sous-utilisation de l’eau. Les apports moyens effectifs représentent entre 36% et 195% des apports estimés selon les ouvrages. Les apports solides moyens initialement estimés pour chacun des trois ouvrages ont été sous évalués se traduisant ainsi par une sédimentation prématurée. Les taux élevés de sédimentation risquent de compromettre la durée de vie des réservoirs. Les pertes de capacité, à la suite des précipitations exceptionnelles de l’hiver 2003, varient de 3,5% à 7,3% de la capacité initiale. Ces taux de sédimentation montrent l’impact des évènements paroxysmiques sur l’érosion au niveau des bassins versants de ces lacs collinaires. La spatialisation de la sédimentation à travers les cuvettes montre que l'essentiel du dépôt solide a lieu à l'amont des cuvettes.Doctorat en environnementinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Analysis of some water and soil conservation measures: contour bench ridge in Central Tunisia and small hill dams in the Medjerda upper stream

L’objectif du présent travail est l’analyse du fonctionnement des aménagements antiérosifs les plus répandus en Tunisie, les banquettes et les lacs collinaires. L’évaluation des banquettes a été basée sur leur caractérisation, le diagnostic de leur état, leur incidence sur le développement et la croissance de la culture de l’orge et leur impact sur certains paramètres physico-chimiques du sol. La reconstitution des apports hydriques, l’estimation des prélèvements pour l’irrigation et la détermination des apports solides moyens et exceptionnels ont été utilisés comme indicateurs pour l’évaluation des lacs collinaires. L’analyse diachronique a mis en évidence l’importance des cultures annuelles du périmètre aménagé en banquettes et la régression des espaces réservés aux terrains de parcours au cours du temps. Les résultats montrent que certaines banquettes ont été surdimensionnées tel que pour les écartements, les superficies des inter-ouvrages et leur longueur. Le diagnostic de l’état des ouvrages montre qu’une forte proportion des banquettes a été affectée par diverses formes de dégradation qui semblent être en rapport avec l’événement pluvieux exceptionnel de l’hiver 2003. L’évaluation des effets de l’aménagement en banquettes sur la production des céréales montre que la croissance, le développement végétatif et la production de matière sèche de la culture d’orge ont été significativement améliorés pour la zone située à proximité de l’ouvrage en comparaison avec la zone non aménagée. Après plus de trois décennies de la réalisation de l’aménagement, l’accroissement du rendement attribué à la mise en œuvre des banquettes a été évalué à 33% à proximité du bourrelet et à près de 10% en intégrant la superficie de l’ensemble de l’inter-banquette. Par ailleurs, l’aménagement en banquettes permet d’accroître la profondeur du sol, la teneur en matière organique, la capacité de rétention de l’eau, la fraction fine du sol et de réduire le taux de cailloux dans la zone limitrophe des ouvrages. Le taux de carbonates, le pH et la conductivité électrique semblent être non affectés par la mise en œuvre des banquettes. L’évaluation des prélèvements annuels, pour les besoins en eau d’irrigation, en moyenne durant la période de suivi, au niveau des lacs collinaires sur l’oued Fathiza I, l’oued Ras Rmal et l’oued Sned sont plus faibles que les apports effectifs indiquant une sous-utilisation de l’eau. Les apports moyens effectifs représentent entre 36% et 195% des apports estimés selon les ouvrages. Les apports solides moyens initialement estimés pour chacun des trois ouvrages ont été sous évalués se traduisant ainsi par une sédimentation prématurée. Les taux élevés de sédimentation risquent de compromettre la durée de vie des réservoirs. Les pertes de capacité, à la suite des précipitations exceptionnelles de l’hiver 2003, varient de 3,5% à 7,3% de la capacité initiale. Ces taux de sédimentation montrent l’impact des évènements paroxysmiques sur l’érosion au niveau des bassins versants de ces lacs collinaires. La spatialisation de la sédimentation à travers les cuvettes montre que l'essentiel du dépôt solide a lieu à l'amont des cuvettes.Doctorat en environnementinfo:eu-repo/semantics/nonPublishe

Testing a citizen science water monitoring approach in Tunisia

Citizen Science (CS) has been emerging in the last decade as a new field of environmental monitoring involving a direct collaboration between everyday citizens and scientists. In Tunisia, several recent governmental efforts aimed at reinforcing and renovating the existing official water monitoring systems. However, the lack of reliable hydrological data is still an issue, which could be better addressed through integrating a CS approach. The latter approach is tested for rainfall monitoring in the Medjerda catchment in Tunisia using cost-effective and publicly available manual rain gauges. We used a step-by-step approach to target, engage and train citizens on using the monitoring tools and transmitting the data to a user-friendly online platform. The ongoing approach involved 7 citizens from different generations and different educational backgrounds. The collected daily CS data are compared with data from reference stations. Results yield a significant correlation between CS data collected at 3 different sites and the reference stations with r (Pearson Correlation Coefficient (PCC)) ranges between 0.91 and 0.98 for all citizens. Student’s t-test was applied to evaluate the significance of the agreement between the CS and reference data. In addition, the variability of the CS data is compared with the variability associated with the official governmental data. The CS approach delivered consistent outcomes to complement existing Tunisian monitoring systems, and also to enhance innovation, adaptation, and local capacity building in the Tunisian water sector

Scientific and participatory approaches to monitor water related SDG (SDG-6) in Tunisia

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Essai d'application de modèles de réseau de neurones artificiels pour combler les données hydrométriques manquantes dans le bassin versant de la Medjerda: cas de la station Slouguia

Les modèles pluie-débit sont fortement utilisés dans la gestion des ressources en eau ou encore la gestion des risques hydriques. Dans cette étude, nous présentons un modèle pluie-débit pour but de reconstruire les données manquantes dans une base de données hydrométriques. Cette modélisation est basée sur la technique des réseaux de neurones artificiels (RNA). Ce modèle a été développé et appliqué sur la station hydrométrique de Slouguia au niveau de la Medjerda afin de dépasser les problèmes dus à la non-linéarité de la relation pluie-débit et l'imprécision des données collectées

Disaggregating SDG-6 water stress indicator at different spatial and temporal scales in Tunisia

The recently adopted UN Sustainable Development Goals (SDGs) encompasses a specific goal forwater (SDG-6). The target 6.4 deals with water scarcity and refers to two main indicators: water use efficiency and water stress (WS), monitored by the UN statistical services yearly at the country level. Yet, for more efficient development planning, indicators should also be provided with higher spatial and temporal resolutions. This study presents a data-driven method allowing to disaggregate the WS indicator at higher spatial and temporal resolution. We applied the method for the Medjerda catchment in Tunisia, known as being severely water-stressed. We disaggregated theWS indicator fromthe overall catchment to the administrative regional level at yearly and monthly scales. In order to overcome poorly documented irrigation water withdrawals, two approaches were adopted: 1)we used yearly governmental data at both catchment and regions scales; 2)we replaced governmental irrigation data by remote sensing-based irrigation estimation. First Order Uncertainty Analysis (FOUA)was performed to characterize the uncertainty associated with the assessment ofWS. Results reveal that theWS at the scale of the catchment increases considerably in recent years, exceeding 50% from2005 and surpassing the 100% threshold in 2015 and 2016 (102%, 108% respectively). The two adopted approaches result in similar WS trends. However, the second approach yields higherWS values compared to the first approach (144% versus 108% in 2016). Themonthly-disaggregatedWSat catchment scale exhibits a similar increasing trend. The highestWSvalues are at the end of the fall and during the summer season,which ismainly due to the increasing demand for irrigation and drinking water. Siliana region is the most affected byWS, while Beja is the least affected. The FOUA shows that the integration of remote sensing-based irrigation data reduces theWS uncertainty

Scientific and participatory approaches to monitor water related SDG (SDG-6) in Tunisia

The 2030 Agenda was accepted in September 2015 in New York by the global heads of state and have launched 17 goals and 169 targets including a dedicated goal on water and sanitation (SDG-6) that calls on states to “Ensure availability and sustainable management of water and sanitation for all”. The Agenda includes 6 objectives and 7 goals directly and indirectly related to water. This new Agenda have been defined through a bottom-up approach intended to be applicable in all nations either they are developed or developing. All the goals are inter-connected and all must be achieved which can push the humanity to change, to think differently and can involve making very big fundamental changes in how we live on earth. We introduce a concept for monitoring the implementation of water-related sustainable development goals (SDG-6) in Tunisia and present an approach for testing the concept at the scale of the Medjerda Catchment. The Medjerda catchment is the most important river basin of the country. The monitoring concept is coherent with the indicator framework that is negotiated at the UN level (UN Statistical Commission) but consider the specificity of current and future water data infrastructure of the Medjerda catchment. In order to boost water data availability in the near future, we propose to integrate approaches from the Citizen Science domain in the monitoring concept. Also, we propose to explore the concept of the internet of things as a new way to process and share water-related data. The robustness of the indicators that should be integrated in the monitoring concept must be SMART. This implies that they should be statistically evaluated to assess the quality of outcomes (data). We also propose Bayesian Data Fusion (BDF) techniques as a way to combine data from different quality in robust indicators

Data fusion of citizen-generated smartphone discharge measurements in Tunisia

Water resources management techniques have been evolving over the years, introducing new ways of monitoring and collecting data that improve both the quality and quantity of water-related information. Among them, Citizen Science (CS) has been introduced in the field of environmental monitoring as a novel approach that involves a direct collaboration between citizens, scientists and local authorities. In Tunisia, the lack of reliable hydrological data about rivers’ discharge remains a major issue, despite the recent governmental efforts to reinforce the existing official monitoring systems. In this study, we show how this problem can be efficiently addressed using a CS methodology. Citizens at two locations in Tunisia (Slouguia and Medjez-N5) have monitored discharge of the Medjerda river (the most important water resource in the country) using a mobile phone application for a series of hydrological events. Using a Best Linear Unbiased Predictor (BLUP) as a data fusion procedure for combining the various CS measurements, the results show that predicted discharge at both locations is in very good agreement with the reference data collected for the same hydrological events. Based on a variance decomposition, this approach allows us as well to properly assess the respective part of the random errors that are related to the citizens and measuring devices. It is concluded that CS-based discharge data collection is a promising cost-effective way for obtaining reliable and numerous measurements. The monitoring approach based on the use of a mobile phone application is thus quite valuable for complementing the existing Tunisian monitoring system, as well as for empowering local communities. Furthermore, this approach can be applied at larger scales in the country by involving more citizens and adding other sites, which should support the national efforts for better and smarter water resources management

Assessment of Citizen's Measurements Using Test Strips for Water Quality in Medjerda Watershed (Northern Tunisia)

Water resources in Africa are subjected to many pressures related to urban growth and agricultural expansions which will be exarcebated by climate change. These pressures jeopardise achieving the UN-Sustainable Development Goal 6 (SDG6). Water resources in Africa are subjected to many pressures related to urban growth, agricultural expansion, and climate change (Bahri et al., 2016). These pressures jeopardise reaching the UN-Sustainable Development Goal 6 (SDG6). Efficient monitoring of water systems is pivotal for designing efficient water management strategies that alleviates aforementioned pressures (Mutambara et al., 2016). Yet, the water monitoring capacity in Africa is often very poor, in particular for Water Quality Monitoring (WQM). Citizen Science (CS) based WQM is nowadays proposed as an innovative approach to strengthen the WQM capacity (Fehri et al., 2020; Njue et al., 2019; Jollymore et al., 2017). The concept of CS is based on the potential social benefits of engaging, collaborating and actively involving citizens in data collection and knowledge generation. Yet, the quality of CS-based WQM is different as compared to reference WQM. CS-based WQM programmes need therefore to be thoroughly validated. The main objective of this study is to assess the quality of a CSbased WQM program for the Medjerda river in Tunisia