Siting feasible water catchments for small irrigation projects in Western Honduras

Dissertation submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science in Geospatial TechnologiesIn Western Honduras, most of people live in rural areas under extreme conditions of poverty. This area is part of the Centro American dry corridor which is affected by droughts and, therefore, water scarcity. Access to water is limited; which affects human welfare and agricultural production. As a plausible solution, this thesis work provides a tool to identify feasible water catchments for small irrigation projects in Western Honduras based on Geographic Information Systems (GIS) and surface features. This tool can support decision makers to address water catchments in the study area. Two versions of this tool were developed. Both desktop and online versions allow the user to find potential sites to take water from streams through hosepipes. The suggested paths, over which these hosepipes can be installed, are modeled by using the Least-Cost Path (LCP) approach. We contrasted the results provided by the tool with two actual cases. The results showed the potential of this tool to find possible water intakes different from the current cases. In both cases, the tool was capable of finding water intakes very close to the current sites. This thesis proves that the use of GIS technologies in combination with decision rules and surface features can provide a novel solution to the real problem of water scarcity in Western Honduras

A GIS-based methodological framework to identify superficial water sources and their corresponding conduction paths for gravity-driven irrigation systems in developing countries

The limited availability of fresh water is a major constraint to agricultural productivity and livelihood security in many developing countries. Within the coming decades, smallholder farmers in drought-prone areas are expected to be increasingly confronted with local water scarcity problems, but their access to technological knowledge and financial resources to cope with these problems is often limited. In this article, we present a methodological framework that allows for identifying, in a short period of time, suitable and superficial water sources, and cost-effective water transportation routes for the provisioning of gravity-driven irrigation systems. As an implementation of the framework, we present the automated and extensible geospatial toolset named “AGRI’’, and elaborate a case study in Western Honduras, where the methodology and toolset were applied to provide assistance to field technicians in the process of identifying water intake sites and transportation routes. The case study results show that 28 % of the water intake sites previously identified by technicians (without the support of AGRI) were found to be not feasible for gravity-driven irrigation. On the other hand, for the feasible water intake sites, AGRI was able to provide viable and shorter water transportation routes to farms in 70 % of the cases. Furthermore, AGRI was able to provide alternative feasible water intake sites for all considered farms, with correspondingly viable water transportation routes for 74 % of them. These results demonstrate AGRI’s potential to reduce time, costs and risk of failure associated with the development of low-cost irrigation systems, which becomes increasingly needed to support the livelihoods of some of the world’s most vulnerable populations

Aplicación del Modelo Hidrológico SWAT (Soil and Water Assessment Tool) a la Cuenca del Río Cañete (SWAT)

El conocimiento de los procesos hidrológicos y los cambios climáticos que ocurren sobre la cuenca hidrográfica del Rio Cañete ubicada en las Provincias de Cañete y Yauyos (Perú), permiten establecer su grado de afectación, su comportamiento y predecir las tendencias. Esta información permitirá desarrollar procesos de planificación y toma de decisiones en el corto, mediano y largo plazo. En los últimos años, los modelos hidrológicos han sido cada vez más utilizados para comprender y gestionar las actividades naturales y humanas que afectan a los sistemas de cuencas hidrográficas. Estos modelos hidrológicos puede contener parámetros que no se pueden medir directamente debido a las limitaciones para su medición (Beven, 2000). En este estudio se empleó el programa Soil and Water Assessment Tool (SWAT1) en la cuenca del Río Cañete para cuantificar todas las variables del balance hídrico del flujo del agua en el suelo (Producción de agua, agua en el suelo y recarga de acuífero profundo) y agua en la vegetación (Evapotranspiración potencial y actual) para un periodo diario de 19 años (1991-2009). El modelo fue calibrado y validado comparando con datos existente de caudal; esta metodología básicamente consistió en: a) Calibración del modelo, para lograr un ajuste satisfactorio entre los datos medidos y los simulados, mediante un análisis de sensibilidad en los parámetros del modelo, con un periodo de calibración de 8 años de observación (1993-2000): b) Validación del modelo, para evaluar la capacidad predictiva mediante la comparación de los datos medidos y simulados para un periodo de 9 años de observación (2001-2009). La capacidad predictiva del modelo se analizó mediante el coeficiente de correlación entre los caudales simulados y medidos, el cual fue de 0.62 (Diario) - 0.96 (Mensual) y el coeficiente de Nash – Sutcliffe el cual fue de 0.3 a nivel diario y 0.82 a nivel mensual. De lo anterior se concluye que el modelo SWAT es una herramienta valiosa para la simulación del impacto del manejo del suelo y la vegetación en la producción de agua y sedimentos en la cuenca del Río Cañete, la cual experimenta una alta variación en suelos, uso de suelo, pendientes y condiciones climáticas. El estudio provee una fuerte base para futuros estudios concernientes al agua, alimentación, seguridad y administración de estrategias para el recurso del agua en las provincias de Cañete y Yauyos

A comparative Digital Soil Mapping (DSM) study using a non-supervised clustering analysis and an expert knowledge based model - A case study from Ahuachapán, El Salvador

DSM is the inference of spatial and temporal soil property variations using mathematical models based on quantitative relationships between environmental information and soil measurements. The quality of DSM information depends on the method and environmental covariates used for its estimations. We compared two DSM methods to predict soil properties such as Organic Matter “MO” (%), Sand (%), Clay (%), pH (H2O), Phosphorus (mg/kg), Effective Cationic Exchange Capacity “CICE” (cmol/L), Potassium (cmol/L) and Water Holding Capacity (mm/m) for the department of Ahuachapán in El Salvador to support the activities of the Agriculture Landscape Restoration Initiative (ALRI) in the countr

A comparative Digital Soil Mapping (DSM) study using a non-supervised clustering analysis and an expert knowledge based model - A case study from Ahuachapán, El Salvador

DSM is the inference of spatial and temporal soil property variations using mathematical models based on quantitative relationships between environmental information and soil measurements. The quality of DSM information depends on the method and environmental covariates used for its estimations. We compared two DSM methods to predict soil properties such as Organic Matter “MO” (%), Sand (%), Clay (%), pH (H2O), Phosphorus (mg/kg), Effective Cationic Exchange Capacity “CICE” (cmol/L), Potassium (cmol/L) and Water Holding Capacity (mm/m) for the department of Ahuachapán in El Salvador to support the activities of the Agriculture Landscape Restoration Initiative (ALRI) in the countr

Rentabilidad económica, beneficios ambientales y sociales en el cultivo de caña de azucar orgánica del proyecto Ebenezer en el municipio de Santander de Quilichao

La presente monografía analiza la rentabilidad económica y los beneficios ambientales y sociales del cultivo de caña orgánica del proyecto Ebenezer en relación al cultivo de caña convencional de la hacienda Berlín. Dichos cultivos se ubican en el municipio de Santander de Quilichao y los datos obtenidos son el resultado de las visitas realizadas en el año 2013. El trabajo muestra que el cultivo de cafía de azúcar orgánica es rentable desde el punto de vista privado y además que tiene contribuciones positivas diferenciales desde el punto de vista ambiental y social. La monografía muestra aspectos generales a nivel nacional e internacional sobre la importancia de la agricultura orgánica para los productores, consumidores, el medio ambiente y la sociedad en el corto y largo plazo. También se muestran algunas generalidades sobre la caña de azúcar y su importancia a nivel nacional e internacional. Posteriormente se describen los procesos y las prácticas agrícolas utilizadas en el cultivo de caña de azúcar orgánica del proyecto Ebenezer y del cultivo de caña de azúcar convencional de la hacienda Berlin. El proceso de Comparación se realiza en dos etapas que son la comparación y rentabilidad en términos económicos teniendo en cuenta la plantilla y soca y por otra parte se realiza la comparación de los impactos ambientales generados por los dos tipos de cultivos mencionado

Evaluación hidrológica y recomendaciones de manejo de agua para la Alianza Cacao en El Salvador

Catholic Relief Services (CRS) está liderando “El Salvador National Cacao Initiative” (referida como la Alianza Cacao), una iniciativa para promover el sector del cacao en El Salvador. Esta iniciativa está financiada por la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional (USAID), la Fundación Howard G Buffett, la Corporación del Desafío del Milenio (MCC) y el Departamento de Agricultura de los Estados Unidos, incluyendo al Ministerio de Medio Ambiente y Recursos Naturales (MARN) y al Ministerio de Agricultura y Ganadería (MAG) de El Salvador. CRS está implementando esta iniciativa en conjunto con varias ONG internacionales (entre ellas, el Centro Internacional para Agricultura Tropical - CIAT) y socios locales. La meta de la Alianza Cacao es establecer 10,000 ha de cacao de alta calidad en el país entre 2014 y 2018, trabajando con al menos 6,000 pequeños agricultores. Para esto, se han identificado dos factores críticos que potencialmente limitan la producción de cacao: la degradación generalizada del suelo y los patrones variables de precipitación. La degradación de los suelos causada por la erosión de las pobres prácticas agrícolas y la deforestación limita severamente la producción agrícola en El Salvador. A su vez, la temporada seca de seis meses en El Salvador crea serias limitaciones, pero estos desafíos no son exclusivos de El Salvador y existen casos de ejemplo (Ecuador, Brasil y Ghana) donde el cacao puede ser cultivado exitosamente en ambientes semiáridos y con largas temporadas secas. Basado en lo anterior, CRS subcontrató al CIAT para evaluar las condiciones hidrológicas en las zonas donde trabaja la Alianza Cacao y priorizar tres áreas para desarrollar recomendaciones de manejo de suelo y agua en cultivos de Cacao en El Salvador utilizando una combinación de herramientas de mapeo digital de suelos, modelación hidrológica y sistemas de información geográfica (SIG)