of irrigation
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[ S S N 0 2 8 7 - 8 6 0 7
J o u r n al o f
Irrig ati o n E n gi n e e ri n ga n d R u r al P[a n ni n gN u m b e r 2 7 , A u g u s t 1 9 9 4
T h e J a p a n e s e S o ci ety o f [r rig ati o n , D r ai n ag e a n d Fl e cl a m ati o n E n gi n e e r h g
J o u r n al o f
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g
a n d Fl u r a L Pl a n n i n g
J o u r n al of I r ri g a ti o n E n gi n e e r i n g a n d R u r al P l a n n i n g ,s e m i a n n u al
, p r o v id e s a n i n t e r n a-
ti o n al f o r u m f o r a c a d e m ic a n d t e c h n ol ogi c al dis c u s si o n s o n th e p r o ble m s of ir rig ati o n e n gi n e e r -
i n g ,r u r al p l a n ni n g a n d r el at ed field s
,a n d h o p e s t o c o n t rib u t e t o t h e s olu ti o n of c riti c a
.1 r el a t e d
p r o ble m s in d e v elo p i n g c o u n t ri e s .
E d it o ri al B o a rd
E d it o r- i n
- C h i ef
K a z u n o ri U C E I D A
E d it o r s
Y u A M E M I Y A
K e n ic hi A D A C H I
K a z u h ik o OI K A W A
T ak es h i O T A
Y o s h in ob u K I T A M U R A
A k ir a G O T O
Y o h ei S A T O II
T a k uji N A K A N O
M a s a m i Y A S U N A K A
A s s o cia t e P r of es s o r,K y o t o U n i ve rsity
P r of es s o r,C hib a U ni t,e r Sity
l m
'
g a ti o n E n gi n e e r,M in ist ly Of A g ric u lt u re
,E o rest ly a n d Fish e n
r
es
J ap a n I n te m a ti o n al C o op e r a ti o n A g e n cy
R es e a r ch e r, J ap a n es e I n stit u te of I m
'
g a tio n a n d D r a ni n a g e
R ese a r ch e r,N atio n a l R es e a n h I n stit ut e of A g i c u lt u ylal E n gi n e e n
-
ng
A s s o cia t e P r of es s o r,U ts u n o m iy a U ni v e rsity
A s s o cia t e P r of e s s o r,U n iv e rsity of T s u k u b a
D ep u ty D i r e ct o r,L a n d I m p r o v e m e n t a n d C o n s olid a tio n D i visio n
,
A g ric ult u r a l S t r u c t u r e I m p r o v e m e n t B u r e a u,M i n i s try of A g ric u lt u re
,
F w e s t y y a n d F is h e ri e s
R e s e w c h e r,N a tio n al R e s e w ch I n s tit u t e of A g ric u lt u r al E n gi n e e ri n g
O n t h e u s e of t h e t e r m”
A g ri c u lt u r al E n gi n e e ri n g”
i n t hi s J o u r n al .
It is v e r y diffi c u lt t o t r a n sla t e th e J a p a n e s e c o n c e p t of”
N o g y o- D o b o k u”
in t o E n gl is h (s e e t h e
b a ck c o v e r) . I n s p it e of it s diffic ult y ,i n th is j o u r n al
,A g ri c u lt u r a l E n gi n e e ri n g is f o r t h e
s a k e of c o n v e ni e n c e u s ed a s a t r a n sl at ed c o n c e p t of”
N o g y o- D o b ok u
”
i n t h e s e n s e of s oil a n d
w at e r c o n s e r v ati o n i n a g ri c u lt u r al e n gi n e eri n g i n c o nf o r m it y w it h t h e u s a g e i n t h e U n it ed
S t at es of A m e ri c a,i n th e s e n s e of r u r al e n gi n e e ri n g i n E u r o p e a n c o u n t rie s a n d in t h e s e n s e of
ir rig atio n e n gi n e e ri n g a n d d e v el o p m e n t i n d e v el o pi n g c o u n t ri es i n S o u t h e a st A si a .
S u b s c ri p ti o n S e r v i c e f o r S u b s c r ib e r
S u b s c rip ti o n o rd e r s s h o uld b e a d d r e s s e d t o:
JS I D R E of J a p a n,E x p o rt D e p t .
c/ o M a r u z e n C o .,L td .
P . 0 .B o x 5 0 50,T ok y o I n t e r n atio n al
,l oo-3 l J a p a n
S u b s c rip ti o n R at e (s u rf a c e m ail p o s t a g e i n cl u d e d) a n n u alJ A P Y 6,0 0 0
S u b s c rip ti o n s w ill b e gi n u p o n r e c eip t of y o u r r e m itt a n c e .
J o u r n al o f
I r rig a ti o n E n gi n e e rJ'
n g
a n d R u r al Pt a n ni n gN u m b e r 2 7 , A u g u s t 1 9 9 4
C o n t e n t s
E di t o ri a l
Gi v i n g A g ri c ult u r al P r o d u c ti o n P rio rit y o v e r E n v i r o n m e n t al C o n s e r v a ti o n i n R u r al
E n gi n e e rin g R e s e a r c h . . . . . . . . . . . ..
. . . .” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . S y oji Y o s H I D A
. . . 1
S p e ci a l C o n t ri b u ti o n
W o rld I r rig ati o n V - F o od,A g ri c ult u r e a n d I r rig atio n i n t h e 2 1 s t C e n t u r y
. .. .
. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. .. . . . . .
. . . . . H ik a r u T s u TS U I. . . 4
R ep o r t s
A p pli c a ti o n of R ai n f a ll- R u n off M od el N A M i n t h e N o r t h- W e s t R e gi o n of B a n gl a d e s h
･ . . . . . . . . . S h a h ad a t B o s s A I N,M . M o z z a m m el B o Q U E a n d S y e d M oh ib U d d in A H M E D . . .3 0
A S i m pl e R ai n f all R u n off M o d el f o r F o r e c a s ti n g D ai r y D is ch a r g e . . . . . M . Y u n u s R A N A . . .3 9
T h e U s e of A g r of o r es t r y a s a S oil C o n s e r v ati o n S t r at e g y i n t h e P hili p pi n e s
･ . . . . . . . . . . . . .. . . .
. . .. . . . . . . . . . . . . . . . S . M . M E D IN A
,M . A N A S E a n d IL N A RIO K A . .
.4 9
I n f o r m a ti o n
T o p i c s
A b st r a c t s of P a p e r s f r o m J a p a n P r e s e n t ed in I C I D 1 5 th C n g r e s s,T h e E a g u e 1 99 3 . . . . . . . . 6 5
S y m p o si u m o n t h e A r al S e a P r o ble m. . .
. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 9
R e p o rt of t h e I n t e r n a ti o n al S y m p o si u m o n S oil M ois t u r e C o n t r ol i n A rid t o S e m i- a rid
R e gi o n s f o r A g r o-f o r e st r y . . . . . . . . . ..
. . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . R ok u r o Y A S U T O M I
. . .77
B o o k R e v i e w
C o n t e n t s of J o u r n al ofJ S I D R E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .
. . . .. . . . . . . . . 83
A b s t r a ct s of T r a n s a cti o n s of JS I D R E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . 85
T H E J A P A N E S E S O C IE T Y O F JFtFIJ G A Tl O N , D FI A I N A G E A N D
FI E C L A M A Tl O N E N G I N E E Ftl N G @O ffi c e
C / 0 N O G Y O D O B O K U K A I K A N,3 4- 4
,S H I N B A S H l 5- C H O M E
,M I N A T O- K U ,
T O K Y O ,1 0 5 J A P A N
% 55: % S * t 8 5 t =
* !df ( i ) L= 1B # S n f = % 1f qb % # S L f = v ,jf 8 i , % ff # % 75 , 6 1k S * o) i -X % 5% (} { V , Z ' >k n Eg % 75 , 6 if # %
5% B} T T S V ,o
5f:Ti % % 1f * t;%uai % Fq a * 1% S * k1
/ 9-
jk #
i 1 0 7 * i %Bi% Eg * & 9- 6- 4 2- 7 0 4 Z } : 0 3- 3 4 7 5- 4 6 2 1 . 5 6 1 8 F A X : 0 3- 3 4 0 3- 1 7 3 8
f= 7 L
i)
L,
7 } 1) * % # BIL= b L} b @ $ 8 = D V ' T L L T fE Jl
o
C o p y ri gh t C l e a r a n c e C e n te r,I n c.
2 2 2 R o s e w o o d D r i v e D a n v e r s ,M A 0 1 9 2 3
,U S A
aI
. (5 0 8) 7 50- 84 0 0 F A X : (5 0 8) 7 5 0- 4 74 4
N o ti c e a b o u t p h o t o c o p y i n g
In o r d e r to p h ot o c o p y a n y w o r k fr o m th is p u blic a ti o n, y o u o r y o u r o r g a ni z ati o n m u s t o b t ai n
lo w i n g o r g a n iz atio n w hic h h a s b e e n d ele g at ed fo r c o p y r igh t f o r cl e a r a n c e b y th e c o p y ri gh t o w n e r
p e r mi s si o n fr o m th e f ol -
of th is p u blic ati o n.E 3(C e P t i n t h e U S A
A k a s a k a B r a n c h O ffic e,J a p a n R e p r o g r a p hic R i gh ts C e n t e r
c/ o T h e C o p y righ t C o u n c il o f t h e A c a d e mi c S o c ie ti e s 7 0 4- 4 2- 6 A k a s a k a 9- c hi m e,M i n a t o- k u
,T o k y o 1 0 7
,J a p a n
B : 8 1- 3- 3 4 7 5- 4 6 2 1 . 5 6 1 8 F A X : 8 1- 3- 3 4 0 3- 17 3 8
I n th e U S A
C o p y ri gh t C le a r a n c e C e n t e r,I n c . 2 2 2 R o s e w o o d D ri v e
,D a n v e r s
,M A 01 9 2 3
,U S A
8-
. (5 0 8) 7 5 0- 8 4 0 0 F A X : (5 0 8) 7 5 0- 4 7 4 4
E dit o ri a l
G i v i n g A g ri c u lt u r a l P r o d u c ti o n P ri o ri t y
o v e r E n v i r o n m e n t a l C o n s e r v a ti o n
i n R u r a l E n gi n e e ri n g R e s e a r c h
S h oji Y o s E ID A*
A g ri c u lt u r e i n J a p a n i s c u r r e n tly f a ci n g a s e ri o u s c ri sis . W hile t ot a li m p o rt s of
a g ri c ult u r al p r o d u ct s r e a c h e d a t o t al v al u e of a p p r o x i m at ely ¥ 4 .0 5 t rilli o n i n
19 91,
m a ki n g t hi s c o u n t r y t h e w o rld'
s l a rg e st n et i m p o rt e r of a g ri c ult u r al p r o -
d u ct s, J a p a n
'
s s elf -
s u ffi ci e n c y i n f o o d h a s b e e n d r o p pi n g st e a dily si n c e 1 96 0 . I n
19 91 J a p an s a ti sfi ed o n ly 4 6 % of it s p e o pl e'
s t o t al c al o rifi c i n t a k e f r o m d o m e sti c
p r o d u c ti o n, w ith s elf -
s u ffici e n c y i n c e r e al s a m e r e 2 9 % . J a p a n i s t h e o nly c o u n t r y
w it h a p o p u l a ti o n of o v e r 20 m illi o n p e o pl e w hi ch h a s a c al o rifi c s elf -s u fficie n c y of
l e s s th a n 5 0 %,a n d i s w ell b el o w th e a v e r a g e s elf- s u ffi ci e n c y f o r b o th i n d u st ri ally
a d v a n c ed c o u n t ri e s (1 1 0 %) a n d d e v el o p i n g c o u n t ri e s (90 %) . I n f a ct , J ap a n w a s
r a n k e d 1 3 6th i n t e r m s of s elf -
s u ffi ci e n c y a m o n g t h e 1 5 5 c o u n t ri e s li st ed i n F A O
st ati s ti c s f o r 1 9 8 0 , w it h li o n g K o n g ,Si n g a p o r e , B r u n ei a n d M a c a o b ei n g t h e o nly
c o u n t ri e s i n A si a t o r a n k l o w e r t h a n J a p a n .
T h e f a ct t h at J a p a n al o n e h a s s u c h a l o w l e v el of s elf -
s u ffi ci e n c y a m o n g t h e
i n d u st ri ally a d v a n c e d c o u n t ri e s i n di c a t e s th a t i n d u st ri al g r o w th is n o t n e c e s s a rily
a c c o m p a n i e d b y a d e cli n e i n a g ri c u lt u r e u n d e r a c a pit ali st e c o n o m y . T h e t r e n d i n
B rit ai n,
w h e r e t h e c a l o rifi c s elf -
s u ffi ci e n c y r a ti o g r e w a n n u ally f ro m 4 8 % i n 19 70
t o 73 % i n 1 9 88,
w h e n s elf -
s u ffi ci e n c y i n c e r e al s w a s o v e r 1 00 %,h a s b e e n q u it e t h e
o p p o sit e t o th at i n J a p a n . N eit h e r i s J a p a n'
s l o w l e v el of s elf - s u ffici e n c y a r e s u lt
o f lo w p r o d u ctivi t y d u e t o l a c k of s u it abl e f a r m l a n d a n d ot h e r n at u r al c o n st r ai n t s .
T hi s i s cl e a rly b o r n e o u t , f o r e x a m p l e,b y t h e f a ct t h at t ot al w h e at p r od u cti o n w a s
* P r of es s o r,F a c u lty of A g ri c uli u re
,N iig a t a U ni v e rsity
M a n u s c ri p t R e c ei v ed M a y 30,1 99 4
,A c c ep t e d J ul y 2 9
,19 9 4)
I r ri gzzii o n E n g i n e e yi n g a # d R u r al P k m n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
2 S . Y O S H I D A
o n ly 1.0 4 m illi o n m et ri c t o n s i n 1 99 1
,w h e r e a s 30 y e a r s e a rli e r , i n 1 96 0
,it w a s
4 .83 m illi o n m etri c t o n s .
T hi s d r a sti c d e cli n e i n J a p a n'
s s elf - s u ffici e n c y i n f o o d st u ff s i s cl e a rly a r e s ult of
t h e p oli c y ,i m pl e m e n t ed a t t h e e n d of 1 960
,of i n c r e a si n g i m p o rt s of a g ri c ult u r al
p r o d u ct s,
u n d e r w h i c h f a r m e r s w e r e n ot e v e n off e r ed g u a r a n t e ed p ri c e s f o r t h e
g o o d s t h e y a ct u ally p r o d u c e d . A lt h o u gh s o m e o b s e r v e r e s a r e of t h e o pi n iq n t h a t
t h e i n c r e a s e i n a g ri c ult u r al i m p o rt s w a s th e r e s u lt of o v e rp r ot e cti o n of d o m e sti c
f a r m e r s,r e c e n t o v e r s e a s t r e n d s d o n ot s u p p o rt t h i s p oi n t of vi e w . I n t h e U . S . , f o r
e x a m pl e , t h e 19 91 a g ri c ult u r al b u dg et w a s 1 .6 ti m e s t h at f o r 1 980 , a n d i n t h e E . C .
a g ri c u lt u r a l s p e n di n g al s o g r e w n e a rly th r e e ti m e s i n t h e s a m e pe ri o d . O n t h e
ot h e r h a n d,t h e a g ri c ult u r al b u d g et i n J a p a n f o r 1 99 1 f ell t o 80 % of t h e 1 980 l e v el .
T hi s c o m p a ri s o n m a k e s it cl e a r t h at r at h e r t h a n b ei n g o v e rp r ot e ctiv e of it s
f a r m e r s , J a p a n h a s i n f a ct b e e n s e ri o u sly n e gl e cti n g t h e f a r m i n g s e ct o r .
U n lik e i n d u st ri al p r o d u cti o n,i n w h i c h o u t p u t i n c r e a s e s i n a si m p l e g e o m et ri c
p r o g r e s si o n a s a r e s u lt of t h e i n t r o d u cti o n o f l a b o r a n d c a pit al , c e r e a l p r o d u cti o n,
w h i c h f o r m s t h e b a si s of a g ri c ult u r al p r od u cti o n , r eli e s o n a fix e d s u p ply of s ol a r
e n e rg y a n d li m it ed l a n d r e s o u r c e s,
w it h m a x i m u m o u t p u t n a t u r ally r e g u l at ed by
th e s e g e o g r a p hi c al c o n diti o n s . M o r e o v e r,i n i n d u st ri al p r o d u cti o n a si n gl e p r o -
d u ct m a y b e m a n u f a ct u r e d r e p e at e dly t h r o u gh o u t t h e y e a r,
w h e r e a s c e r e al
p r o d u cti o n i s n o r m al ly li m it ed t o o n e c r o p ,o r a t t h e m o st t w o c r o p s , p e r y e a r
,w it h
w e at h e r c o n diti o n s oft e n p la yi n g a m aj o r p a rt i n d et e r m i ni n g t ot al o u tp u t .
If w e r e c o g n i z e t h e s e b a si c diff e r e n c e s b et w e e n a g ri c u lt u r a l a n d i n d u st ri a l
p r o d u cti o n , it i s cl e a r t h at t h e a r g u m e n t t h a t a g ric u lt u r e s h o u ld si m ply b e m a d e
m o r e p r o d u cti v e s o t h at it c a n c o m p et e i n t e r n a ti o n a lly a n d w it h st a n d t h e lib e r ali -
z ati o n of t r a d e i n a g ri c u lt u r al p r o d u ct s is w ith o u t f o u n d ati o n .
I n s p it e of t hi s , h o w e v e r, J a p a n
'
s n e w a g ri c ult u r al p oli cy , f o r m ul at e d i n J u n e
1 99 2,c all s f o r ri c e f a r m s t o b e t u r n e d i n t o l a rg e - s c al e c o n c e r n s of 1 0 - 20 h a ,
i n a
l a st - dit c h eff o rt t o c o m p et e i n t h e f a c e of c h e a p ri c e i m p o rt s .E x p a n di n g ri c e
pl ot s t o 1 - 2 h a f r o m t h e p r e s e n t st a n d a rd p l ot of 30 a w ill c e rt ai nly r e s u lt i n
g r e at e r l a b o r p r o d u cti vit y a n d s a v i n g s of a r o u n d 5 0 % i n p r o d u cti o n c o st s,b u t
t h e r e a r e n at u r a l li m it s t o t h e e x p a n si o n of f a r m si z e d u e t o J a p a n'
s t o p o g r a p h i c al
a n d s o ci al c o n diti o n s , a n d it i s cl e a r t h at w it h o u t a s si st a n c e J a p a n e s e ri c e f a r m e r s
w ill r e m ai n u n a bl e t o c o m p et e o n e q u al t e r m s w it h f a r m e r s i n t h e U .S . , w h e r e
si n gl e f a r m s a r e u s u ally o v e r 2 00 h a a n d ri c e fi eld s a r e a s l a r g e a s 32 h a (4 0 0
m X 800 m ) .
T h e a n s w e r t o t h e r e c o n st r u cti o n of a g ri c u lt u r e i n J a p a n li e s n ot i n si m ply
i n c r e a si n g l a b o r p r o d u cti v ity by c r e ati n g l a rg e r f a r m s , b u t i n m a ki n g a m o r e
d et e r m i n ed eff o rt t o r ai s e J a p a n'
s s elf -
s u ffi ci e n c y i n f o o d t o t h e l e v el of o th e r
c o u n t ri e s th r o u gh t h e i n t r o d u ctio n of a r a di c al s y st e m of f a r m s u b sidi e s . T h e s e
m i gh t i n cl u d e p ri c e g u a r a n t e e s f o r f a r m p r od u ct s a n d ,i n r e c o g n iti o n of t h e r ol e
a g ri c ult u r e pl a y s i n l a n d c o n s e r v a ti o n , t h e i n t r o d u cti o n of a g u a r a n t e e d i n c o m e
s y st e m , b a s ed o n a n a ti o n al c o n s e n s u s,f o r f a r m s i n r e m o t e m o u n t ai n o u s r egi o n s
w h e r e p r o d u ctio n i s li m it e d b y a d v e r s e g e o g r a p hi c al c o n diti o n s . S u c h f a r m s
c u r r e n tly c o n t rib u t e 4 0 % of t ot al a g ri c ult u r al o u t p u t i n J a p a n .
I r ri g u ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
G I V I N G A G R I C U L T U R A L P R O D U C T I O N P R I O R I T Y 3
Il o w e v e r,if t h e c o u n t ry a s a w h ol e l o s e s h o p e f o r t h e f u t u r e of a g ri c ult u r e i n
J a p a n i n t h e f a c e of t h e p r e s e n t c ri s e s,
w e m i gh t s e e k t h e r e a s o n fi r st i n t h e
e m p h a si s o n c o n s e r v i n g l a n d r e s o u r c e s a n d th e e n v i r o n m e n t a n d shifti n g t h e
f o c u s of r u r al e n gi n e e ri n g r e s e a r c h t o t h e s e a r e a s . Alt h o u gh ,a s a m a tt e r of
c o u r s e , w e c a n n ot ig n o r e t h e sig n ifi c a n c e of e n v ir o n m e n t al is s u e s,
w e m u st
di s c u s s t h e m h e r e i n t e r m s of m a i n t ai n i n g a g ri c u lt u r al p r o d u cti v it y a n d n ot m e r e
g e n e r aliti e s . It s h o u ld b e r e c o g n i z e d t h at t h e o rigi n al p u rp o s e of a g ri c u lt u r e i s t o
p r o d u c e f a r m p r o d u ct s a n d,
s u b s e q u e n tly ,t h at t h e b e n efi ci al p u blic f u n cti o n s of
la n d a n d e n vi r o n m e n t a l c o n s e r v ati o n c a n o n ly b e m a i n t ai n e d a n d a u g m e n t e d b y
s u st ai n i n g a n d in c r e a si n g ag ri c u lt u r al p r o d u cti v it y . F o r t his r e a s o n w e s h o uld
b e ai m i n g t o d e v el o p o u r r e s e a r c h i n t h e r u r a l e n gi n e e ri n g t e c h n ol o g y w hi c h w ill
h elp i m p r o v e ag ric u lt u r al p r o d u cti vit y , t h r o u gh t h e d e v el o p m e n t a n d i m p r o v e-
m e n t o f a g ri c u lt u r al l a n d a n d w at e r w a y s w it h a n ey e t o e st a bli s hi n g h a r m o n y
w it h t h e e n v i r o n m e n t a n d i n c r e a si n g t h e e n v ir o n m e n t al c o n s e r v ati o n f u n cti o n s of
a g ri c ult u r e .
I m
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
Sp e cia l C o n t rib u ti o n
W o rl d I r rig a ti o n V . F o o d,A g r i c u lt u r e
a n d I r ri g a ti o n i n t h e 2 1 s t C e n t u r y
H ik a r u T s u T S U I*
F o r e w o r d
I n p r e p a ri n g t h e p a p e r,t h e a u t h o r w is h e s t o i n di c a t e his g r e a t a p p r e ci ati o n
t o D r . M . Y u d el m a n,f o r m e r D i r e c t o r A g ric ult u r e D iv i si o n of W o rld B a n k
,n o w
S e n i o r F ell o w of W o rld W ildlif e F o u n d atio n i n W a s hi n g t o n,D .C .
,U .S . A . w h o
p r e p a r e d a d r aft r e p o r t”
D e m a n d a n d S u p p ly of F o o d s t uff s u p t o 2 0 5 0”
w it h
S p e ci al R ef e r e n c e t o I r rig atio n f o r II M I (I n t e r n ati o n al I r rig a ti o n M a n a g e m e n t
I n s tit u t e) i n N o v e m b e r 1 9 93 . D r . Y u d e lm a n'
s w o rk is t h e m ai n b a sis of t his
p a p e r alo n g w it h A g ri c u lt u r e: T o w a rd s 2 0 1 0 p u blis h e d b y F A O a n d F A O'
s
Y e a r b o o k s .
P r oj e c tio n s of f u t u r e d e m a n d a n d s u p ply of f o o d o v e r th e n e x t h alf c e n t u r y
a r e e x e r cis e s i n"
f u t u r ol o g y”
.P r oj e cti o n s of d e m a n d a r e b a s e d o n p o p ul ati o n
g r o w t h,i n c o m e g r o w t h a n d i n c o m e ela s ticitie s . T h e r e is g r e a t d e al of i n f o r
-
m ati o n o n p r oj e c t e d g r o w t h i n p o p u l ati o n . O n e of th e i m p o r t a n t b u t d e b a t a bl e
is s u e s i nfl u e n ci n g i n c o m e el a s ti citie s of d e m a n d is th e e x t e n t t o w hi ch p e o pl e
t h e w o rld o v e r w ill c o n ti n u e t o b u y m o r e m e at a n d d ai r y p r o d u c t s a s t h e y g r o w
ri ch e r . T h e a s s u m p tio n i s th at t h e y w ill b u t if v e g e t a ri a n is m s w e e p s t h e
w o rld it w ill h a v e a d r a m a ti c eff e c t o n t h e d e ri v e d d e m a n d f o r c e r e al s .
T h e p r oj e ctio n s ab o u t s u p plie s als o i n v ol v e c o nj e ct u r e ab o u t c h a n g e s t h a t
m igh t o c c u r . M o st of t h e r e c e n t r a pid in c r e a s e s i n f o od p r od u c ti o n h a v e c o m e
fr o m in c r e a s e d y ield s pe r h e c t a r e . I n th e f u t u r e t h e r e w ill b e g r e a t e r p r e s s u r e
t o in c r e a s e yi d d s e v e n fu rt h e r if d e m a n d is t o b e m et f r o m d o m e s ti c r e s o u r c e s .
T h is r ais e s q u e s ti o n s a b o u t w h e t h e r n e w t e c h n ol o gi e s w ill b e a v ail a ble,
w h et h e r f a r m e r s w ill i n c r e a s e t h e u s e of a g r o c h e m ic al s a n d w h et h e r ir rig atio n
w ill c o n ti n u e t o e x p a n d a s i n t h e p a st . It a p p e a r s u n lik ely t h at t h e r e w ill b e
a n y d r a m a ti c t e ch n olo gi c al b r e a k t h r o u gh th a t c a n p a r allel t h e big b o o s t gi v e n
t o y ield s i n t h e 1 9 6 0 s.
,si m il a rly t h e i n iti al hi gh g ai n s f r o m th e e a rli e r u s e of
a g r o c h e m ic als a p p e a r s t o b e sl o w i n g d o w n a s di m i n is hi n g r et u r n s s et i n; al s o
th e r a t e of e x p a n sio n of i r rig a tio n a p p e a r s t o b e slo w i n g d o w n . I n lig h t of t hi s,
w h ile t h e r e is a m p le s c o p e f o r i n c r e a sin g y ield s,th e s c e n a ri o f o r t h e n e x t 35
y e a r s d o e s n o t a p p e a r t o b e a s c o m p o r ti n g a s it w a s 3 0 y e a r s a g o w h e n t h e n e w
h igh yieldi n g t e ch n ol o gi e s w e r e b e gi n ni n g t o s p r e a d a c r o s s A si a .
T w o of t h e m aj o r c o n cl u si o n s of t h is p a p e r s a r e th at yi eld s of th e m aj o r
c e r e al s wi ll h a v e t o i n c r e a s e s u b s t a n ti ally a n d t h a t w a t e r w ill h a v e t o b e m u ch
m o r e effi ci e n tly th a n i n t h e p a s t . T h e in t e n sifi c a tio n of a g ric ult u r al p r o d u c-
tio n t o at t ai n t h e s e e n d s w ill l e a d t o g r e at e r e n v i r o n m e n t al s t r e s s.
,b al a n ci n g
P r of ess o r,F a c u lty of A g ric u lt u r e
,K i n ki U ni u e r sify ,
N a r a, J a p a n
B o n d M e m b e r,I n t e m a ti o n a l I m
.
g atio n M a n a g e m e n t I n s tit u t e,S ri L a n k a
( M a n u s c rip t R e c ei v ed A p ril 2 2,1 9 9 4
,A c c e p t e d J u ly 2
,1 9 9 4)
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 l S T C E N T U R Y 5
th e n e ed t o i n c r e a s e o u t p u t w it h s af e g u a r di n g t h e e n vir o n m e n t w ill m ak e th e
t a s k of r aisi n g yi eld s m o r e diffi c u lt r a t h e r t h a n le s s diffi c ult i n t h e y e a r s a h e ad .
I . I n t r o d u cti o n
P r oj e c ti o n s o f f u t u r e d e m a n d a n d s u p ply of f o o d o v e r t h e n e x t h alf c e n t u ry a r e
e x e r cis e s i n”
f u t u r ol o g y .
”
P r oj e cti o n s of d e m a n d a r e b a s e d o n p o p ul ati o n
g r o w t h ,i n c o m e g r o w t h a n d in c o m e el a s ti citi e s . O n e of t h e i m p o r t a n t b ut d eb at a -
b l e i s s u e s i n fl u e n ci n g i n c o m e el a s ti citi e s of d e m a n d i s t h e e x t e n t t o w h i c h p e o pl e
t h e w o rld o v e r w ill c o n ti n u e t o b u y m o r e m e a t a n d d ai r y p r o d u ct s a s th e y g r o w
ri c h e r . T h e a s s u m p ti o n is t h a t t h e y w ill b u tif v e g e t a ri a n i s m s w e e p s th e w o rld it
w ill h a v e a d r a m a ti c eff e ct o n th e d e ri v e d d e m a n d f o r c e r e al s . It w o u ld al s o f r e e
r e s o u r c e s , c u r r e n tly u s e d t o f e ed a n i m al s,t o p r o v id e f o o d f o r di r e ct c o n s u m pti o n
b y h u m a n b ei n g s .
T h e p r oj e c ti o n s a b o u t s u p p li e s al s o i n v ol v e c o nj e ct u r e a b o u t c h a n g e s t h at
m i gh t( o r m i gh t n o t) o c c u r . M o s t of t h e r e c e n t r a p id i n c r e a s e s i n f o o d p r o d u cti o n
h a v e c o m e f r o m i n c r e a s e d y i eld s p e r h e ct a r e . I n th e f u t u r e t h e r e w ill b e g r e at e r
p r e s s u r e t o i n c r e a s e y ield s e v e n f u r th e r if d e m a n d i s t o b e m et f r o m d o m e sti c
r e s o u r c e s . T hi s r a is e s q u e stio n s a b o u t w h e th e r n e w t e c h n ol o gi e s w ill b e a v ail a -
b l e,
w h et h e r f a r m e r s w ill i n c r e a s e s t h e u s e of a g r o c h e m i c al s a n d w h eth e r i r rig a-
ti o n wi ll c o n ti n u e t o ej(P a n d a s i n th e p a st . I t a p p e a r s u n lik ely t h a t th e r e wi ll b e
a n y d r a m a ti c t e c h n ol o gi c al b r e a k th r o u gh t h a t c a n p a r all el t h e big b o o s t gi v e n t o
y i eld s i n t h e 1 9 6 0 s; si m il a rly t h e i n iti al h i gh g ai n s f r o m t h e e a rli e r u s e of
ag r o c h e mi c al s a p p e a r s t o b e sl o w i n g d o w n a s di m i n is hi n g r et u r n s s et i n ; al s o t h e
r at e of e x p a n si o n of i r rig a tio n a p p e a r s t o b e sl o w i n g d o w n .I n li gh t of t hi s ,
w hil e
t h e r e i s a m pl e s c o p e f o r i n c r e a si n g y i eld s,t h e s c e n a ri o f o r t h e n e x t 3 5 y e a r s d o e s
n ot a p p e a r t o b e a s c o m f o rti n g a s it w a s 3 0 y e a r s a g o w h e n t h e n e w high yi eld i n g
t e c h n o l o gi e s w e r e b e gi n n i n g t o s p r e a d a c r o s s A si a . B a s e d o n p r e s e n t t e c h n ol o-
gi e s it w ill b e diffi c ul t i n d e ed t o i n c r e a s e yi eld s i n A f ri c a a n d A si a t o m e et
p r oj e ct ed d e m a n d by 2 0 50, s o th a t w ith o u t t ec h n ol o gi c al a d v a n c e s , e s p e ci ally i n
ri c e a n d w h e a t p r o d u cti o n , th e s e r e gi o n s w ill m o s t c e rt a i n ly b e c o m e l a r g e g r ai n
i m p o rt e r s . H o w e v e r,it is p o s sibl e t h a t t h e r e m a y b e m aj o r b r e a k t h r o u gh s i n
bi o t e c h n ol o g y a s m ol e c u l a r bi ol o gi s t s a n d g e n e ti ci st s u n lo c k th e s e c r et s of h o w t o
i n c r e a s e g e n etic p o t e n ti al if t h e m aj o r c e r e al s t o a m u ch'
g r e at e r e x t e n t th a n
h it h e rt o . T hi s w ill b e t h e n e x t g r e a t b r e a k th r o u gh.
, h o p ef ully it w ill c o m e i n th e
n o t t o o di s t a n t f u t u r e .
T w o of t h e m aj o r c o n cl u si o n s of thi s st u d y a r e t h a t y i eld s of t h e m aj o r c e r e al s
w ill h a v e t o i n c r e a s e s u b s t a n ti ally a n d th a t w a t e r w ill h a v e t o b e u s e d m u c h m o r e
effi ci e n tl y th a n i n t h e p a s t . T h e i n t e n sifi c a ti o n of a g ri c u lt u r al p r o d u cti o n t o
a tt a i n t h e s e e n d s w ill l e a d t o g r e a t e r e n vi r o n m e n t a l st r e s s; b al a n ci n g th e n e e d t o
i n c r e a s e o u tp u t w ith s a fe g u a r d in g th e e n v i r o n m e n t (by r ed u ci n g t h e u s e o f
a g r o c h e m i c al s,i n v e s ti n g i n m o r e d r ai n ag e , a n d t h e lik e) w ill m a k e th e t a s k o f
r a i si n g yi eld s m o r e diffi c u l t r a th e r t h a-n l e s s diffic u lt i n t h e y e a r s a h e a d .
I m
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
6 fI . T S U T S U I
C h a p t e r 1 . F o o d D e m a n d
1 . 1 P o p u l a ti o n G r o w t h
O v e r t h e p a s t 5 0 y e a r s t h e si z e a n d th e r a t e of p o p u l ati o n i n c r e a s e h a s b e e n t h e
m o s t i m p o rt a n t f a ct o r i n fl u e n ci n g t h e g r o w th i n n e e d a n d d e m a n d f o r f o o d i n t h e
p o o r e r c o u n t ri e s of t h e w o rld . B y s o m e e s ti m a t e s b e t w e e n 5 09(o a n d 7 59(o of t h e
i n c r e a s e s i n t h e d e m a n d c a n b e e x p l ai n e d b y t h e g r o w t h i n p o p ul a ti o n a n d t h e
i n c r e a si n g n u m b e r s of m o u t h s t o f e e d .
W hil e t h e w o rl d'
s p o p u l a ti o n h a s g r o w n s u b st a n ti ally ,m o st p o p u l ati o n e x p e rt s
b eli e v e t h at a sig n ifi c a n t d e m o g r a p h i c t r a n si ti o n h a s t a k e n p la c e i n m a n y - b u t by
n o m e a n s all - of t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s . T h i s t r a n siti o n i n v ol v e s a s e ri e s of
s t a g e s c h a r a c t e ri z e d b y h i gh bi r t h r a t e s a n d d e cli n i n g m o rt alit y r at e s,
c a u si n g
h i gh p o p u l a ti o n g r o w t h r a t e s,t h a n a st a g e i n w h i c h bi r t h r a t e s s t a r t t o f all s o t h a t
w it h l o w e r bi r t h r at e s a n d l o w e r m o r t ality r a t e s , p o p u l a ti o n g r o w t h r at e s s t a r t t o
d e cli n e . W h il e t hi s t r a n siti o n i s y e t t o h a v e it s f ull i m p a c t,it a p p e a r s t h at
s o m eti m e i n th e 1 9 7 0 s p o p u l a ti o n g r o w t h r at e s i n t h e w o rld s t a rt ed sl o w i n g d o w n ,
f alli n g t o a r o u n d 1 .79(o a y e a r i n t h e e a rly 1 9 9 0 s . T h e d e cli n e i n p o p u l a ti o n
g r o w t h r a t e s h a s b e e n m o s t s t rik i n g i n t h e d e v el op i n g c o u n t ri e s w h e r e o v e r all
p o p ul a ti o n g r o w t h r a t e s h a v e f all e n f r o m t h e p r e v i o u s a v e r a g e h i gh r a t e of 2 .3 97o
p e r y e a r i n t h e 1 9 7 0 s t o 1.9 % a t p r e s e n t .
A t thi s r a t e t h e p o p u l a tio n of th e
d e v el o p i n g c o u n t ri e s w o u ld d o u bl e i n a r o u n d 36 y e a r s c o m p a r ed w it h 30 y e a r s
d o u b li n g ti m e at t h e old r a t e.
T h e w o rld'
s p o p u l a ti o n is p r oj e c t e d t o g r o w by l .6 0 % a y e a r o n a n a v e r a g e
b et w e e n 1 9 9 0 a n d 2 0 0 0 a n d b y I .1 2 % b e t w e e n 2 0 1 0 a n d 2 0 2 5 . T h e r e af t e r t h e
a v e r a g e r a t e of g r o w t h o v e r t h e n e x t 2 5 y e a r s i s e x p e c t e d t o b e a r o u n d 0 .8 3 % a
y e a r . T h e s a m e g er l e r al P a t t e r n a p p li e s t o t h e d e v el op i n g c o u n t ri e s a s a w h ol e ,
w it h th e p o p u l a ti o n g r o w t h r at e f a lli n g f r o m a n a v e r a g e of 1 . 9'2 % a y e a r i n 19 9 0 -
2 0 0 0 t o a n a v e r a g e of 1 .3 197o b y 2 0 2 5 a n d t o 0 .8 3 % b e t w e e n 2 0 2 5 - 2 0 5 0 (s e e
T a bl e 1 . 1) . T h e p o p u l a ti o n g r o w t h r a t e s i n t h e m aj o r c o n ti n e n t s of t h e w o rld
al s o t a p e r off o v e r t h e p e ri o d 1 9 9 0 - 2 0 50 . G r o w th r at e s a r e e x p e c t e d t o f all b d o w
1 % a y e a r i n A si a a n d t h e A m e ri c a s b y 2 0 2 5 a n d t o m u c h l o w e r l e v el s o v e r t h e
p e ri o d 2 0 2 5 - 2 0 5 0 . I n Af ri c a,h o w e v e r
, g r o w t h,
r a t e s o nly f a ll b el o w 2 % af t e r
2 0 2 5 a n d a v e r a g e o v e r 19To b e t w e e n 2 0 2 5 - 2 0 5 0 (s e e T a bl e 1 . 2) . T h e r e w ill b e
wi d e diff e r e n c e s i n p o p u l a ti o n g r o w t h r a t e s a m o n g diff e r e n t r e gi o n s . T h e h ig h-
e st r a t e s w ill b e in S u b-S a h a r a n A f ri c a a n d t h e M id dl e E a st a n d N o rt h A f ri c a ,
b o t h of w h i c h s t a r t w it h a p o p u l a ti o n g r o w t h r a t e of 3 % a y e a r . I n S u b - S a h a r a n
Af ri c a th e r a t e d e cli n e s t o a n a v e r a g e of 2 .39(o a y e a r d u ri n g th e p e ri od 2 0 1 0 - 2 02 5
b ef o r e g oi n g b el o w thi s i n t h e o u t e r y e a r s of th e p r oj e c ti o n s . I n t h e M id dle E a s t
a n d N o rt h A f ri c a t h e r a t e d e cli n e s m u c h m o r e sl o w ly .T h e r a t e of g r o w t h of
p o p u l ati o n i n L a ti n A m e ri c a d e cli n e s r a p idly a s t h e d e m og r a p hi c t r a n siti o n i s
a lr e a d y w ell u n d e r w a y ; t h e g r o w t h r at e s i n S o u th a n d E a st A si a d e cli n e s t e a dily
f r o m 1 .8 % a n d l A % a y e a r 1 .0 % a n d 0 . 796 r e s p e cti v el y b y 2 02 5 a n d th e rl a r e
p r cj e ct ed t o d e cli n e t o 0 .8 % a n d 0 .4 % o v e r t h e n e3Et 2 5 y e a r s t o 2 02 5 (T a b l e 1 . 2) .
T h e m o s t r a pid i n c r e a s e s a r e e x p e ct e d t o o c c u r i n A fr i c a,
e s p e cia lly S u b-
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 7
T a b l e 1 . 1 T ot al p o p ul ati o n,a n n u al i n c r e a s e a n d g r o w th r a t e s f o r t h e w o rld
,
le s s d e v el o p e d c o u n t rie s a n d m o r e d e v elo p ed c o u n t rie s
T o t al p o p u la ti o n ( m illio n s)
Y e a r W o rld L e s s d e v el o p e d M o r e d e v elo p ed
c o u n t ri e s c o u n t ri e s
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2 0 0 0 6 2 04
2 0 1 0 7 1 1 2
2 0 2 5 8 41 5
2 0 5 0 1 0 0 3 5
40 7 4
49 3 9
5 80 8
7 07 8
8 71 6
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1 3 0 4
1 3 3 6
1 3 10
A n n u al i n c r e a s e ( m illio n s)
W o rld Le s s d e v el o p e d M o r e d e v elo p ed
c o u n t ri e s c o u n t ri e s
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2 0 00 - 2 0 10
2 0 1 0 - 2 02 5
2 0 2 5 - 2 0 50
9 2 8 6 5 .0
90 8 7 3 .9
87 8 5 2 .0
65 6 5
G r o w t h r at e (p e r c e n t)
W o rld L e s s d e v el o p e d M o r e d e v el o p e d
c o u n t ri e s c o u n t l.
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2 0 0 0 - 2 0 1 0 1.3 7
2 0 1 0 - 2 0 2 5 1 . 1 2
2 0 25 - 2 05 0 0 .8 3
1 .9 2
1 .6 2
i .3 1
0 .83
0 .4 4
0 .3 1
0 .l 6
S o u r c e: W o rld B a n k .
S a h a r a n A f ri c a . A f ri c a'
s p o p u l a ti o n w ill g r o w r a pi dly ,ri si n g f r o m a n a v e r a g e
a n n u al i n c r e a s e of 2 1 . 9 m illi o n i n 1 990 - 2 0 0 0 t o a s m u c h a s n e a rly 30 m illi o n a
y e a r b et w e e n 2 0 1 0 - 2 0 2 5 . B y 2 0 1 0 A fr i c a'
s p o p u l ati o n w ill e x c e ed a billi o n
p e o p l e a n d i s p r oj e ct e d t o i n c r e a s e t o m o r e t h a n 1 .5 billi o n by 2 0 2 5 a n d t o a
st a g g e ri n g 2 .2 billi o n b y 2 0 5 0 . A s i s s h o w n i n T a b l e 1 . 2,t h e p att e r n of i n c r e a s e
i s t h e s a m e f o r S u b - S a h a r a n A f ri c a,wi th t h e p o p ul a ti o n e x p e c t e d t o i n c re a s e f r o m
4 9 2 m illi o n i n 1 9 90 t o 1 .3 b illi o n by 2 0 2 5 , a n i n c r e a s e of 1 5 0 9(o o v e r 2 5 y e a r s , t o
m o r e t h a n 2 billi o n by 2 0 5 0 .
F o r p r e s e n t p u r p o s e s t h e m o s t sig nifi c a n t a s p e ct of t h e d e m o g r a p h i c l a n d s c a p e
is t h at p o p u l ati o n g r o w th r a t e s a r e d e cli n i n g a n d a r e p r oj e c t e d t o c o n ti n u e t o
d e cli n e a t a f ai rly r a p id p a c e o v e r t h e n e x t 6 0 y e a r s . T hi s i s a w el c o m e c o n t r a s t
f r c m a s r e c e n tly a s 1 9 7 0 w h e n p o p ul a ti o n g r o w t h r a t e s i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s
w e r e p r oj e c t ed t o i n c r e a s e b y 2 .69To a y e a r b y 1 9 90 . T h e s e e m i n gl y u n st o p p a bl e
i n c r e a s e i n th e r a t e of g r o w t h of t h e p o p ul a ti o n h a s - a b a t ed a n d i s e x p e ct e d t o
c o n ti n u e t o d e c el e r a t e i n t h e y e a r s a h e a d . N e v e rt h el e s s,t h e n e ed f o r f o o d w ill
i n c r e a s e s u b st a n ti ally w it h th e w o rld'
s p o p u l a ti o n p r oj e ct ed t o g r o w f r o m 5 .3
billi o n i n 1 9 9 0 t o 8 .4 billi o n i n 2 02 5 t o m o r e t h a n 1 0 b illi o n i n 2 0 5 0 w it h t h e
p o p u l a ti o n i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s ri si n g f r o m 4 billi o n t o 7 billi o n a n d t h e n t o
I r yig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o .2 7
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No
.27
,1994
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 9
1.2 N u t rit i o n
o n e of t h e i m p o rt a n t o bj e cti v e s of p oli c y i n m o st c o u n t ri e s i s t o e n s u r e t h at all
citi z e n s h a v e a n a d e q u at e di et o r at l e a st a di et a d e q u at e t o m e et b a si c n e ed s .
T h e r e a r e w id e diff e r e n c e s of o pi n i o n a b o u t w h at c o n stit u t e s a n ad e q u at e diet o r a
”
m i n i m u m l e v el of i n t a k e .
”
C u r r e n tly t h e m o st w id ely u s ed sl) e Cific ati o n s f o r a d i et t h a t m e et s b a si c
n u t ritio n al n e ed s a r e t h o s e m a d e b y t h e F A O- W H O C o n s u lt ati v e G r o u p o n
N u t riti o n , w hi c h r e c o m m e n d s c a lo ri e all o w a n c e s b a s ed l a r g ely o n a g e a n d s e x f o r
d iff e r e n t l e v els of a cti v it y b u t w it h s o m e diff e r e n ti ati o n t o all o w f o r b o dy w eigh t .
A c c o rdi n g t o m a n y a u t h o riti e s c o n c e r n ed w it h f o o d aid , a r o u gh a p p r o xi m a ti o n of
t hi s a p p r o a c h w o u ld c all f o r a n a v e r a g e p e r c a p it a- all o w a n c e of a r o u n d 2,2 00
c al o ri e s p e r p e r s o n p e r d a y t o m e et b a si c n e e d s b a si c . T h is all o w a n c e w o u ld
r efl e ct a n a v e r a g e a c r n s s all p o p u l a ti o n g r o u p s w it h a”
t y p i c al”
di st rib u ti o n of a g e
g r o u p s . If s o m e all o w a n c e s a r e m a d e f o r w a st a g e a n d c o n v e r si o n of g r ai n i n t o
p r o t ei n t h e n a r o u n d 1 m et ri c t o n of g r ai n e q u i v al e n t p e r y e a r c o uld w ell t h e b a si c
n e e d s of a ty pi c al f a m ily of fi v e .
T h e u s e of r e s o u r c e s t o p r o d u c e f e e d f o r a n i m al s p r e e m pt s s o m e of t h e l a n d,
l a b o r a n d c a p it al t h a t c o u ld b e d e v ot e d t o p r od u ci n g g r ai n s f o r di r e ct h u m a n
c o n s u m p tio n . If m e at c o n s u m p ti o n w e r e t o d e cli n e,t h is c o u ld r e s u lt i n t h e s a m e
r e s o u r c e s p r e vi o u sly u s ed f o r f e e di n g c a ttl e a d di n g a di s p r o p o rtio n at ely l a r g e
s h a r e t o t h e s u p ply of c al o ri e s f o r h u m a n c o n s u m p ti o n . I n r e alit y ,t h o u gh ,
b e c a u s e p e r c a p it a i n c o m e s h a v e ri s e n i n m o s t d e v el o pi n g c o u n t ri e s , t h e d e m a n d
f o r m e a t a n d d air y p r o d u ct s,a n d t h e d e ri v ed d e m a n d f o r g r ai n f o r f e e d s
,i s ri si n g
m u c h m o r e r a p idly t h a n i s t h e d e m a n d f o r g r ai n f o r di r e ct c o n s u m p ti o n.
T h e w o rld'
s f o o d s u p p ly i s n ot e v e n li d ist rib u t e d . T h e r ef o r e,d e s pit e r e c e n t
p r o g r e s s i n i n c r e a si n g s u p plie d t h e r e a r e still a n u m b e r of c o u n t ri e s t h at d o n o t
h a v e a n a d e q u at e s u p ply of f o o d t o m e et th ei r b a si c n e ed s .I n 19 90 t h e a v e r a g e
d aily p e r c a p it a a v ail a bilit y of c al o ri e s i n t h e d e v el o p e d c o u n t ri e s w a s i n e x c e s s of
3 4 00 c a l o ri e s p e r w hil e t h e r e w e r e a r o u n d 2 4 00 c a lo ri e s i n t h e d e v el o pi n g c o u n -
t ri e s a s a w h ol e (T a b l e 1. 3) .
T h e sit u ati o n a m o n g t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s h a s
i m p r o v ed s u b st a n ti ally si n c e 1 96 1 - 1 9 63 . A t t h at ti m e t h e r e w e r e 7 4 c o u n t ri e s
o u t of 1 1 5 t h at h a d a n a v e r a g e f o od a v ail a b ilit y b el o w 2 2 00 c a l o ri e s p e r I) e r S O n P e r
d a y a n d 4 0 c o u n t rie s w it h a n a v e r a g e f o od a v ail a bilit y b el o w 2,0 00 c al o ri e s p e r
d a y . B y 1 988 - 1 9 9 0,h o w e v e r
,t h e f o o d s u p ply h a s i n c r e a s e d t o t h e p oi n t w h e r e
t h e r e w e r e o n ly 2 5 c o u n t ri e s w it h a nJ
a v e r a g e o f l e s s t h a n 2 2 0 0 c al o ri e s p e r p e r s o n
p e r d a y a n d a s f e w a s 9 w it h a n a v e r a g e t h a t w a s le s s 2 ,0 0 0 c al o ri e s p e r s o n p e r d a y
( s e e T a b l e 1.4) .
It a p p e a r s r e a s o n a bl e t o a s s u m e t h at t h e r e a r e a r o u n d 1 billi o n p e o pl e - cl o s e t o
2 0 % of t h e w o rld'
s p o p u l ati o n i n l 990 - w h o a r e u n d e r n o u ri s h e d w it h a r o u n d 8 0 0
m illio n o f t h e ill- n o u ri s h e d li v i n g i n t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s; clo s e t o 5 0 0 m illio n
p e o pl e o u t of t h e 8 0 0 m illio n f all i n t o t h e c at eg o ry of b ei n g s e ri o u sly eff e ct ed b y
m a l n u t riti o n .
T h e r e a r e e n o u gh c al o ri e s a v a il a bl e i n t h e w o rld at l a rg e a n d i n th e d e v el o pi n g
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
1 0 H . T S U T S U I
T a b l e I .3 E s ti m a t e d f o od a v ail a bilit y (k c al/ p e r s o n / a a y) f o r s ele c t e d ti m e p e ri o d s
P e r c e n t ch a n g e
1 9 6l - 6 3 1 9 6 9 - 7 1 1 9 79 - 8 1 1 9 88 - 9 019 61 /6 3 - 1 9 7 9/8 1 -19 8 8/ 9 0 1 98 8 /9 0
W o rld
D e v el o p in g c o u nt ri e s
Af ri c a
L ati n A m e ri c a
N e a r E a st
F a r E a s t*
C h i n a
tli gh -i n c o m e c o u n t r i e s
W e st e r n E u r o p e
N o rt h A m e ric a
2 2 9 6 2 4 3 4 2 5 8 7
1 9 3 9
1 9 9 5
2 3 7 4
2 2 3 3
1 9 6 6
1 7 0 1
2 6 9 7 1 7 .5 4 .2
2 1 0 6 2 3 19 2 4 7 4
2 0 4 6 2 1 4 8 2 2 0 5
2 5 1 4 2 6 7 5 2 6 8 9
2 3 9 8 2 7 93 2 9 2 4
2 0 4 9 2 1 8 5 2 4 4 5
2 0 0 5 2 3 23 2 6 4 5
30 6 3 32 29 3 3 33 3 40 4
3 08 6 32 3 3 3 3 7 1 3 45 2
3 19 0 33 7 0 3 4 8 7 36 0 3
2 7 . 6
1 0 .5
1 3 .3
3 0 .9
2 4 . 4
5 5 . 5
1 1 J1
l l .9
1 2 .9
6 .7
2 .6
0 .5
4 .7
l l .9
1 3 .9
2 .1
2 .4
3 .3
S o u r c e s: b a s ed o n F A O d at a . P i n st r u p A n d e r s e n i n G l ob al P e r s p e c ti v e s fo r F o od
P r od u c ti o n a n d C o n s u m p ti o n I F P R I 1 9 92 .
*F a r E a s t e x cl u d e s C hi n a .
T a b l e 1 . 4 N u m b e r of d e v elo p i n g c o u n t ri e s & it h a v e r a g e f o o d a v ail a bilit y b el o w
2 0 00 a n d 2 2 00 K c al / P e r s o n m a y i n 1 96 1 - 63 a n d 1 9 8 8 - 9 0
N u m b e r of
c o u n t ri e s
i n r e gi o n
N u m b e r of c o u n t rie s b elo w :
2,0 0 0 K c a1 2
,2 0 0 K c al
1 9 6 1 - 63 1 9 8 8 - 90 1 9 6 1 - 63 1 9 8 8 - 90
A ll d e v el o pi n g c o u n t ri e s 1 1 5
A fric a
L a ti n A m e ric a
A si a
O c e a ni a
4 4
3 6
27
8
40
20
8
10
2
9
7 1
12
13
0
7 4
36
18
17
3
2 5
1 8
3
3
1
S o u r c e: P e r P i n s t r u p A n d e r s e n,I F P R I .
i) B u r u n di .
,C e n t r al Af ric a n R e p u blic .
,C o m o r o s ; M o z a m biq u e; R w a n d a; S ie r r e
L e o n e; a n d S o m ali a .
2) II al ti .
3) A f gh a n is t a n .
c o u n t ri e s a s a w h ol e t o m e et t h e b a si c n e e d s of th e gl o b al p o p ul ati o n a n d th e
p o p ul a ti o n of th e d e v el o pi n g c o u n t ri e s . H o w e v e r , f o r s u c h a g o al t o b e att ai n e d
th e r e w o u ld h a v e t o b e a t r a n sf e r o f f o o d f r o m t h e s u r pl u s a r e a s t o t h e d efi cit a r e a s
a n d t o t h e ill n o u ri s h e d w ithi n t h e diff e r e n t a r e a s . T h e si z e of s u c h a t r a n sf e r t o
m e et b a si c n e e d s d e p e n d s o n t h e e x t e n t of t h e c al o ri e d efi ci e n ci e s a m o n g t h e
aff e c t e d p o p u l a ti o n .
If t h e r e a r e n o t r a n sf e r s of g r ai n t o c al o ri e d efi cit a r e a s t h e n t h e r e w ill h a v e t o
b e a s u b st a n ti al i n c r e a s e'i n t h e s u p ply o n c al o ri e s t o a c c o m m o d at e e x is ti n g
s h o rtf all s a n d t o t a k e a c c o u n t of t h e n e ed s of a g r o w i n g p o p u l a ti o n . T h e i n c r e a s e
i n p o p u l a ti o n of 86 m illi o n p e o p l e a y e a r b et w e e n 1 9 0 0 a n d 2 0 2 5 w o u ld r e q u i r e a n
a v e r a g e i n c r e a s e o f a r o u n d 1 7 m illi o n t o n s a y e a r a n d t h e p r oj e c t ed i n c r e a s e
b e t w e e n 2 0 2 5 - 2 0 50 w o uld r e q u i r e a n a v e r a g e a n n u al i n c r e a s e o f a r o u n d 1 3
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y l l
T a b l e 1 . 5 I n c r e a s e s i n g r ai n r e q u ir e d t o m e e t b a si c n e e d s
of p o p ul ati o n s 1 9 8 5 - 2 0 2 5
I n c r e a s es i n M M TP e ri o d
G l ob al L D C s Af ri c a A si a
1 9 85 - 1 9 90
1 9 90 - 1 9 95
1 9 95 - 2 0 00
2 0 00 - 2 0 05
2 0 05 - 2 01 0
2 01 0 - 2 01 5
2 01 5 - 2 02 0
2 02 0 - 2 02 5
1 7 .6
1 8 .3
1 8 .4
1 8 .3
1 8 .0
1 7 .7
1 7 .5
1 6 .8
1 6 1
1 7 .2
1 7 .0
1 7 .8
1 7 .3
1 7 .1
1 7 .0
1 6 .5
3 .6
4 .1
4 .6
5 .2
5 .5
5 .8
6 .0
6 .i
1 .1
1 .4
1 .1
0 .8
0 .2
9 .9
9 .7
9 .1
S o u r c e: W o rld B a n k .
m illi o n t o n s a y e a r ( s e e T a bl e 1 . 5) .
If a n a dditi o n al 2 6 m illi o n t o n s of g r ai n -
e q u i v al e n t h a s t o b e p r o d u c e d e a c h y e a r
t o e r a s e t h e e x i sti n g d efi cit,t h e n t h e r e w ill h a v e t o b e a sh a rp i n c r e a s e i n
p r o d u cti o n, p o s sibly a s m u c h a s 4 .9 97o a y e a r
, o n a v e r a g e ,i n t h e p e ri o d 1 9 90 - 2 0 00
d e cli n i n g t o a r o u n d 4 . 4 % u p t o t h e y e a r 2 02 5 a n d f alli n g b el o w 4 % t h e r e aft e r
( c u r r e n t i n c r e a s e s a r e a r o u n d 39(o a y e a r) . T h e m o s t r a pid i n c r e a s e s i n s u p ply
w o u ld h a v e t o b e a c h i e v e d i n S u b-S a h a r a n Af ri c a w h e r e o u t p u t w o u ld h a v e t o
i n c r e a s e b y 6 .5 97o a y e a r t o m e et c u r r e n t b a si c n e e d s a n d t h o s e of a n i n c r e a si n g
p o p u l ati o n , b ef o r e sl o w i n g d o w n t o a b o u t 5 % a y e a r i n t h e o u t e r y e a r s of t h e
p r oj e cti o n ( c u r r e n t i n c r e a s e s a r e b et w e e n 2 a n d 3 %) . I n A si a , w h e r e t h e l a r g e st
n u m b e r of m al n o u ri s h e d p e o p le li v e , i n c r e m e n t al o u t p u t w o u ld h a v e t o m o r e t h a n
d o u bl e t o m e et b a si c n e ed s b ef o r e d e cli n in g i n t h e y e a r b e y o n d 2 02 5 ( c u r r e n t
i n c r e a s e i s a r o u n d 397o a y e a r) .
C u r r e n tly t h e r e i s a r eli a n c e o n m a r k et m e c h a n i s m s t o di st rib u t e f o o d . D e s-
pit e t h e f a ct t h e t h e r e a r e a d e q u a t e s u p pli e s of f o o d,
m a n y c o n s u m e r s a r e u n a bl e
t o s a tisf y t h ei r b a si c n e e d s . I n t hi s c o n t e x t t h e m e s s a g e i s cl e a r: e v e n if o u t p u t
w a s t o g r o w b y t h e 4.997o a y e a r t o m e et b a si c n e e d s
,s u c h a n i n c r e a s e i n s u p pli e s
w o u ld n ot b e a s u ffi ci e n t c o n diti o n t o e n s u r e t h at all c o n s u m e r s w o uld b e a bl e t o
s a ti sfy t h eir n e ed s . A n a dd ed c o n diti o n i s t h at p e o pl e m u st h a v e t h e m e a n s t o
a cq u i r e t h eir f o o d i n t h e m a r k et pl a c e . C o n s eq u e n tly i n a m a r k et e c o n o m y th e
si n e-
q u a- n o n f o r m e eti n g b a si c n e e d s i s n ot o n ly t h at s u p p li e s m u st b e a d e q u at e
b u t s u b st a n ti al i n c r e a s e s i n i n c o m e s a m o n g t h e p o o r c al o ri e - d efi cie n t p o p u l ati o n
a r e n e c e s s a r y t o e n a bl e t h e m t o p u r c h a s e w h at t h e y n e ed .
1 . 3 E c o n o m i c G r o w t h a n d D e m a n d
M a n y f a ct o r s i n fl u e n c e c h a n g e s i n d e m a n d f o r f o o d o v e r ti m e . B y a n ti l a rg e ,
t h o u gh ,t h e b u lk of t h e c h a n g e s t h a t t a k e pl a c e c a n b e e x pl a i n ed b y t h e i n t e r a cti o n
of t h r e e v a ri a bl e s : p o p u l ati o n g r o w t h, c h a n g e s i n i n c o m e a n d t h e i n c o m e el a sti cit y
f o r f o o d (t h e p o p ul ati o n of i n c r e a s e d i n c o m e s p e n t o n f o o d) .
P r oj e cti o n s h a v e b e e n m a d e u p t o 2 0 2 5 b y t h e W o rld B a n k a n d O E C D ; t h e s e
h a v e b e e n e x t e n d e d u p t o 2 0 2 5 . T h e s e p r oj e c ti o n s a r e b a s e d o n"
h i st o ri c al
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
1 2 H.T S U T S U I
e x p e ri e n c e”
l e a v e n ed b y t h e j u d g m e n t of t h e e c o n o m i st s i n t h e s e o rg a n i z a ti o n s (i n
t h e c a s e of t h e W o rld B a n k it is e m p h a si z ed t h at t h e p r oj e cti o n s s h o u ld b e s e e n a s
i n di c a t o r; of w h at s e e m s lik ely t o o c c u r r a t h e r t h a n a p r e ci s e f o r e c a st of t h e
f u t u r e) . It i s e x p e ct e d t h at a v e r a g e i n c o m e s i n t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s c o u ld
t rip l e i n r e al t e r m s f r o m t h e c u r r e n t a v e r a g e of $ 7 50 t o d a y t o a b o u t $ 2,2 5 0 i n 2 0 2 5
a n d d o u bl e a g ai n b y 2 0 5 0 . B y 2 0 5 0 it i s e x p e ct e d t h at t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s'
s h a r e of w o rl d i n c o m e w ill h a v e ri s e n f r o m l e s s t h a n o n e q u a rt e r t o o n e h alf of t h e
gl o b al t ot a l .
T h e p r oj e ct e d i n c r e a s e s i n i n c o m e s i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s w ill l e a d t o a n
i n c r e a s e i n p e r c a pit a d e m a n d f o r f o od . A s i n c o m e s ri s e d e m a n d w ill i n c r e a s e,
b u t it w ill i n c r e a s e at d iff e r e n ti al r a t e s d ep e n di n g o n t h e l e v el s o f i n c o m e s of
c o n s u m e r s . It i s w ell e st a bli s h e d t h at lo w i n c o m e c o n s u m e r s w ill s p e n d a l a rg e r
p r o p o rti o n of a gi v e n i n c r e a s e i n i n c o m e o n a d d iti o n al p u r c h a s e s of f o o d t h a n w ill
h i gh e r i n c o m e c o n s u m e r s,i . e .
,t h e i n c o m e el a sti cit y w ith r e s p e ct t o t h e d e m a n d
f o r f o o d i s h i gh e r f o r t h e p o o r e r c o n s u m e r s t h a n it i s f o r t h e ri c h . T h e affl u e n t
al r e a dy s p e n d a high e r a m o u n t f o r f o o d a n d h a v e ot h e r p r ef e r e n c e s f o r s p e n di n g
t h ei r a dditi o n al di s p o s a bl e i n c o m e . C o n sid e r a bl e u n c e rt a i n t y e x i st s a s t o w h at
a v e r a g e el a sti citi e s a r e . A c e n t r al p r o ble m i s t h at n ati o n a l a v e r a g e s r efl e ct
a s s u m p ti o n s a b o u t i n c o m e di st rib u ti o n . I n c o m e el a sti citi e s a r e h i gh f o r c e r e al s
at t h e b ott o m a n d t o p e n d s of t h e i n c o m e p r ofil e: at t h e b ott o m e n d b e c a u s e of t h e
d e si r e t o i n c r e a s e c o n s u m pti o n a n d at t h e t o p e n d b e c a u s e of a st r o n g d e m a n d f o r
li v e st o c k p r o d u ct s w h i c h a r e c e r e a l i n t e n si v e . T h e r e a r e a n u m b e r of e sti m at e s .
T h e i n c o m e el a sti cit y f o r t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s a s a w h ol e , w it h a n a v e r a g e p e r
c a p it a i n c o m e of a r o u n d $ 7 5 0 d oll a r s p e r y e a r,i s p l a c e d at 0 .4 97o . T h is c o m p a r e s
w it h 0 .19 u o r t h e d e v el o p e d c o u n t rie s a s a w h ol e w it h a n a v e r ag e i n c o m e i n e x c e s s
of $ 2 0,00 0 . O n a v e r a g e , c o n s u m e r s i n t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s s p e n d a n e s ti-
m at e d 4 0 c e n t s o u t of e v e r y a d diti o n a l d oll a r i n i n c o m e o n f o o d , w hil e c o n s u m e r s
i n t h e d e v el o p ed c o u n t ri e s o n ly s p e n d lO c e n t s o u t of e v e r y a d d iti o n al d oll a r of
dis p o s al o n f o o d .
T h e c o m bi n e d eff e ct of p o p u l ati o n g r o w t h,i n c r e a s e s i n h c o m e a n d c h a n g e s i n
i n c o m e el a sti cit y of d e m a n d f o r f o o d w ill a c c o u n t f o r t h e b u lk of c h a n g e s i n
d e m a n d f o r f o o d . T h e s e f a ct o r s a r e s u m m a ri z e d i n T a b l e 1 . 6 f o r t h e ti m e
p e ri o d s 1 99 0 - 2 00 0 , 2 00 0 - 2 0 1 0 , 2 0 1 0 - 2 0 2 5 a n a 2 0 2 5 - 2 0 5 0 . T h e r at e of
i n c r e a s e i n d e m a n d f o r f o o d i n t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s a s a w h ol e i s e x p e ct e d t o
f all st e a d ily f r o m a n a v e r a g e of 3 . 197o a y e a r in l 9 9 0 - 2 0 0 0 t o 2 .8 % b et w e e n 2 0 0 0 -
2 0 1 0 a n d t h e n t o 2 .1 % o v e r t h e p e ri o d of 2 0 1 0 - 2 0 5 0 b ef o r e f alli n g e v e n f u rt h e r t o
1 .6 % a y e a r o v e r t h e p e ri o d 20 2 5 - 2 0 50 . T h i s r at h e r s h a r p d e cli n e i n t h e r at e of
i n c r e a s e i n d e m a n d i s att rib u t a bl e l a r g ely t o t h e p r oj e ct e d d r o p i n p o p ul ati o n
g r o w t h r at e s a n d t o d e cli n i n g i n c o m e el a s ti citi e s of d e m a n d . W it hi n t h e r e gi o n s
t h e p att e r n of d e clin i n g r at e s of g r o w t h of d e m a n d w ill v a ry.
,a ll r e gi o n s o t h e r t h a n
t h e M id dl e E a st a n d N o rt h A f ri c a w ill h a v e st e a d ily d e cli n i n g r at e s of i n c r e a s e i n
d e m a n d w it h th e l a rg e st d r o p b ei n g i n E a st A si a w h e r e , d e s p it e r a p id g r o w t h i n
p e r c a pit a i n c o m e , t h e l o w el a sti cit y of d e m a n d w ill sl o w d o w n g r o w t h i n d e m a n d
f o r f o o d ; t h e s a m e a p p li e s i n L ati n A m e ric a . I n S u b - S a h a r a n A f ri c a a h i gh r at e of
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V .F O O D
,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 1 3
T a b l e 1 . 6 I n c r e a s e i n d e m a n d 1 9 9 0 - 2 0 5 0
P o p ul ati o n
1 2 3 4
I n c o m e
1 2 3 4
L e s s d e v el p e d c o u n t ri e s
S u b S ah a r a n A fric a
E a st A si a
S o ut h A si a
L ati n A m e ri c a
M E N A
1 .9 1 .6 i .3 0 .8 2 .9 3 .1 2 .7 2 .7
3 .2 3 .0 2 .3 i .4 0 .3 0 .5 2 .0 2 .9
1 .4 I .1 0 .7 0 .4 5 .7 4.6 4 .0 3 .9
1 .8 1 .4 i .0 0 .8 3 .1 3 .0 3 .l 3 .i
I .7 1 .4 1 .0 0 .8 2 .2 3 .0 2 .2 2 .2
2 .0 3 .0 2 .5 2 .3 1 .6 2 .5 2 .5 2 .5
I n c o m e el a sti cit y
2 3
D e m a n d
4 1 2 3 4
Le s s d e v el p ed c o u n t rie s
S u b S a h a r a n A f ric a
E a s t A si a
S o u t h A si a
L ati n A m e ri c a
M E N A
0 .4 0 .4 0 .3 0 .3 3 .1 2 .8 2 .i 1 . 6
0 .6 0 .6 0 .5 0 .5 3 .4 3 .3 3 .2 2 .9
0 .2 0 .1 0 .1 0 .1 2 .6 2 .i 1 . 8 1 . 0
0 .4 0 A 0 .4 0 .3 3 .i 3 .0 2 . 5 i .9
0 .3 0 3 0 .3 0 .3 2 .5 2 .0 1 .3 0 .8
0 .3 0 .3 0 .3 0 .3 2 .5 3 .4 3 .2 3 .0
T i m e p e rio d s: 1 . l 9 9 0 - 2 00 0
2L
.2 0 0 0 - 2 0 1 0
3 . 2 0 1 0 - 2 0 2 5
4 . 2 0 2 5 - 2 0 5 0
1 9 9 0 - 2 00 0 D at a b a s ed o n I F P R I .
2 0 0 0 - 2 0 50 D a t a b a s e d o n W o rld B a n k,O E C D
,
I M F a n d a u t h o r'
s e s ti m a t e s .
T a bl e 1 . 7 E s ti m a t e d p e r c e n t a g e i n c r e a s e s i n d e m a n d f o r f o o d,l 99 0 - 2 05 0
1 99 0 - 2 0 00 2 0 0 0 - 2 0 1 0 20 1 0 - 2 0 2 5 2 0 2 5 - 2 0 5 0
D e v el o pi n g co u n t ri es
S u b-S a h a r a n Af ri c a
E a s t A si a
S o u t h A si a
L a tin A m e ric a
M id dle E a st & N o rt h Af ric a
3 .1
3 .4
2 .6
3 .1
2 .5
2 .5
2 .8
3 .3
2 .i
3 .0
2 .0
3 .4
2 .1
3 .2
i .8
2 .5
i .3
3 .2
1.6
2 .9
1 .0
1 .9
0 .8
3 .0
p o p u l ati o n g r o w t h c o m bi n e d w it h lo w i n c o m e g r o w t h a n d a hi gh i n c o m e el a sti city
w ill l e a d t o a c o n ti n u e d hi gh r at e of d e m a n d f o r f o o d u p t o 2 0 2 5 b ef o r e t h e r at e
d e cli n e s i n t h e o u t e r y e a r s of t h e s e p r oj e cti o n s . T h e r e s ulti n g c h a n g e s i n d e m a n d
o v e r ti m e f o r t h e d e v el o p i n g c o u n t rie s a s a w h ol e a n d diff e r e n t r e gi o n s a r e gi v e n i n
T a b l e 1 . 7 .
1 . 4 C e r e a l s
C h a n g e s i n i n c o m e i n fl u e n c e t h e of d e m a n d . T h e m o st i m p o rt a n t c o m p o n e n t
i n t h e f o o d b a s k et i n t h e d e v el o pi n g c o u nt ri e s i s c e r e al s . C e r e al s i n cl u d e ri c e,
w h e at,
c o r n, m ill et
,s o r gh u m , r y e a n d b a rl ey . G l ob al p r o d u cti o n o f c e r e al s i n
198 9 - 9 0 w a s 1 8 8 0 m illi o n t o n s of w hi c h t h e r e w e r e 6 00 m illi oi t o n s of w h e a t,4 00
m illi o n t o n s of ri c e,a n d 8 5 0 m illi o n t o n s of c o a r s e g r ai n s , w it h c o r n b ei n g t h e m o st
i m p o rt a n t of th e c o a r s e g r ai n s .
I m
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al P l a n ni n g N o . 2 7,1 9 9 4
1 4 H . T S U T S U I
T h e c o n sd m p ti o n of c e r e al s i n th e d e v el o p i n g c o u n t ri e s h a s ris e n f r o m 1 7 0 k g
p e r p e r s o n p e r y e a r i n 1 9 6 0 t o 2 3 6 kg p e r p e r s o n p e r y e a r i n 1 9 9 0 . T hi s c o n t r a s t s
w it h a n i n c r e a s e f r o m 4 8 3 .6 k g p e r c a p it a p e r y e a r t o 5 70 k g i n t h e i n d u st ri ali z e d
c o u n t ri e s o v e r t h e s a m e ti m e p e rio d . C e r e al c o n s u m p ti o n i n t h e d e v el o pi n g
c o u n t ri e s g r e w by a b o u t 3 % a n n u ally o v e r t h i s p e ri o d w it h t h e l a rg e st i n c r e a s e s
b ei n g i n t h e p e ri o d 1 97 0 - 1 980,
a ti m e of s u b st a n ti al e c o n o m i c g r o w t h,b ef o x e
sl o w i n g d o w n t o 2. 59 H n t h e p e ri o d l 980 - 1 990 . A m o n g th e c e r e al s
,t h e m o st
r a piil i n c r e a s e s i n c o n s u m p ti o n o v e r t h e t h i rty y e a r p e ri o d h a v e b e e n i n w h e a t,
w h i c h h a s g r o w n b y a r o u n d a n a v e r a g e of 4 . 597o a y e a r . T h e sl o w e st h a s b e e n i n
ri c e,
w h i c h h a s g r o w n b y 2 . 79(o a y e a r o n a v e r a g e o v e r th e s a m e p e ri o d . D u ri n g
t h e t h i rt y y e a r p e ri o d p e r c a pit a c o n s u m pti o n of w h e a t r c s e f r m 38 .6 k g p e r y e a r t o
7 0 .6 k g y e a r w h il e t h at of ric e g r e w f r o m 6 8 .5 k g p e r y e a r t o 8 3 k g p e r y e a r .
T h e m o st p r o n o u n c e d eff e ct s o n s h ift s i n d e m a n d f o r i n di v id u al c e r e a ls c o m e
f r o m c h a n gi n g t a st e d a s i n c o m e s ri s e . T h i s i s m o st e vid e n t i n t h e g r o w t h of
”
d e ri v ed”
d e m a n d f o r c e r e al s u s e d a s a ni m al f o od st u ff s,
a n d i n th e s h ift a w a y
fr o m ri c e a s a b a si c st a p l e i n s o m e A si a n s o ci eti e s . T h e i n c o m e el a sti cit y of
d e m a n d f o r m e at i s cl o s e t o u n it y i n m a n y d e v el o p i n g c o u n t ri e s a n d i s a ls o h igh f o r
m ilk a n d e g g s . M o s t of t h e c e r e a ls -
w h e at,
ri c e,
s o r gh u m,
m ill et,b a rl ey a n d
c o r n-
a r e u s e d a s a n i m a l f e ed s d e p e n di n g o n l o c al a v ail a bilit y , t r a diti o n a n d
r el ati v e p ri c e s .
T h e f u t u r e d e m a n d f o r c o r n a n d c o a r s e g r a i n s w ill d e p e n d l a r g ely e x t e n t o n t h e
r a t e of i n c r e a s e i n t h e c o n s u m p ti o n of a n i m al p r o d u ct s . W it h ri si n g i n c o m e s it i s
e x p e ct e d t h at t h e d e m a n d f o r a n i m a l p r od u ct s w ill c o n ti n u e t o g r o w r a pidly a n d s o
w ill t h e d e m a n d f o r a n i m al f e e d .
T h e d e m a n d f o r w h e at i s e x p e ct ed t o c o n ti n u e ri si n g at a r a pid r at e o v e r t h e
f o r e s e e a bl e f u t u r e . It i s e x p e ct ed t h at u r b a n i z ati o n a n d hi gh e r p e r c a pit a
i n c o m e s w ill i n d u c e c o n s u m e r s t o i n c r e a s e p e r c a p it a c o n s u m p tio n a t t h e e x p e n s e
of t r a diti o n a l f o o d s . T h e r e i s a g e n e r al c o n s e n s u s a m o n g F A O ,C I M M Y T a n d t h e
W o rld B a n k t h a t t h e d e m a n d f o r w h e at w ill i n c r e a s e b y a r o u n d 3 % a y e a r u p u n til
2 0 0 0 .
T h e r e i s a g e n e r al e x p e ct a ti o n t h at t h e d e m a n d f o r ri c e w ill f o ll o w t h e p a tt e r n
t h a t h a s t a k e n pl a c e i n r e c e n t y e a r s i n J a p a n,K o r e a a n d T ai w a n . A s t h e s e ri c e
c o n s u m i n g s o ci eti e s h a v e b e c o m e i n c r e a si n gl y affl u e n t , t h e r e h a s b e e n a s hift
a w a y f r o m t h e h e a v y r eli a n c e o n ri c e t o w a rd s a m o r e di v e r sifi ed”
w e st e r n”
s ty l e
d i et( w it h a l a rg e i n c r e a s e i n w h e at a n d w h e at e n p r o d u ct s,
m e at s,d ai r y p r o d u ct s
,
v eg et a bl e s a n d f r u it s) .
1 . 5 S u m m a r y
T h e o v e r all p a tt e r n of d e m a n d w ill b e h e a v ily i n fl u e n c e d b y p o p u l ati o n g r o w t h
a n d t o a l e s s e r e x t e n t by i n c r e a s e s i n i n c o m e . If p o p ul a ti o n g r o w t h r a te s d e cli n e ,
a s p r oj e ct e d , t h e n, b y a n d l a rg e , t h e r a t e of g r o w t h of d e m a n d f o r f o o d w ill d e cli n e;
if p e r c a pit a i n c o m e s i n c r e a s e a s e x p e ct e d,t h e d e m a n d f o r a n i m al f o o d st u ff s a n d
w h e at w ill ri s e a t a f a st e r r at e t h a n f o r ri c e . O t h e r p oi n t s e m e r gi n g f r o m t h is
a n aly sis a r e a s f oll o w s :
I r rig a ti o n E ng i n e e ri n g a n d R u r a l P l a m i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T tI E 2 1 S T C E N T U R Y 1 5
a . T h e b a si c n e ed s of all I) e O Pl e c o u l d b e m e t if a v ail a bl e f o o d s u p pli e s w e r e
eq u ally di st rib u t ed a m o n g all t h e w o rld'
s citi z e n s .F a ili n g t hi s
,t h e r e w ill
h a v e_t o b e m u c h hi gh e r g r o w t h r at e s i n s u p p ly t h a n a t p r e s e n t t o m e et t h e
b a si c n e e d s of al l th e citi z e n s of S u b-S a h a r a n Af ric a a n d A si a .
b . C o n s u m e r s i n u rb a n a r e a s h a v e b e n efit e d f r o m in c r e a s e s i n r e a l p e r c a p it a
C .
i n c o m e s at a ti m e w h e n p ri c e s o f b a si c st a pl e s f ell .B et w e e n 1 9 7 0 - 90 p e r
c a pit a i n c o m e s,
e s p e ci ally i n As i a,
w e r e ri si n g a t a n u n p r e c e d e n t e d r at e
w h il e p ri c e s of ri c e a n d w h e at f ell b y a r o u n d 5 0 % a n d 3 5 97o r e s p e cti v ely . T h e
f all i n t h e p ri c e of st a pl e s p r o b a bly h elp e d p o o r c o n s u m e r s-
w h o all o c at e a
l a rg e p r o p o rti o n of t h ei r i n c o m e t o f o o d - m o r e t h at it h elp e d ri c h c o n s u m e r s .
D e sp it e t hi s,
s o m e w h e r e b et w e e n 5 0 0 m illi o n a n d 8 0 0 m illi o n p e o p l e li vi n g in
t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s a r e t o o p o o r t o s a ti sf y t h ei r b a si c n e ed s .
D e m a n d f o r f o od i n th e d e v el o p i n g c o u n t ri e s is e j(P e Ct e d t o g r o w b y a n
a v e r a g e r a t e of 3 .l 97o a y e a r u p t o 20 00 A . D .
,t h e n b y a n a n n u al r at e of a r o u n d
2 .5 % u p t o 2 02 5,
a n d b y l e s s t h a n 2 .0 9To u p u n ti l 2 0 5 0 . T h e m o st r a p id a n d
s us t ai n e d r at e of i n c r e a s e i n d e m a n d - m o r e t h a n 397o a y e a r w ill b e i n S u b-
S a h a r a n A f ri c a a n d t h e M id dl e E a st . T h e r e w ill b e a st e a d y d e cli n e i n t h e
r at e of g r o w t h i n d e m a n d f o r f o o d i n A si a.
,d e m a n d i n S o u t h As i a w i n g r o w b y
3 .1 % a y e a r b ef o r e d e cli n i n g t o 1 .9 % b et w e e n 2 0 2 5 a n d 2 0 50; i n E a st As i a
d e m a n d w ill d e cli n e f r o m 2 .6 97o a y e a r t o l e s s t h a n 19(o b et w e e n 2 0 2 5 - 2 0 5 0; i n
L ati n A m e ri c a d e m a n d w ill f all f r o m cl o s e t o 3 % i n 19 90 - 2 0 00 t o l e s s t h a n
197o by 2 0 5 0 .
C h a p t e r 2 . F o o d S u p p l y
2 . 1 T r e n d i n F o o d S u p pl y
T h e l a st 4 0 y e a r s h a v e b e e n c h a r a ct e ri z e d b y r e m a rk a bl e i n c r e a s e s i n a g ri c u lt u -
r al o u t p u t i n t h e w o rld,
e s p e ci ally i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s . T h e r e h a v e
s u b st a n ti al i n c r e a s e s i n p r o d u cti o n a n d i m p r o v e m e n t s i n n u t riti o n o v e r a ti m e
w h e n th e r e w e r e gl o o m y p r edi cti o n s of w h ol e s al e f a m i n e a n d f o o d s h o rt a g e s .
T h e s e p r e di ctio n s,
m o stly m a d e i n t h e 1 9 60 s,
w e r e gi v e n c r ed e n c e b y a c o m bi n a-
ti o n of a r e d u cti o n i n p r o d u cti o n i n t h e U n it e d St at e s of A m e ri c a,
c r o p f ail u r e s i n
t h e f o r m e r U S S R,d r o u gh t s i n p a rt s of A si a a n d Af ri c a ,
a n d a f ail u r e if t h e s a rdi n e
h a r v e st off t h e c o a st of S o u t h A m e ri c a ( fu rt h e r r ed u ci n g s u p pli e s of a n i m a l f e e d
st o c k s) . T h e d r o p i n gl o b al s u p ply of f o o d a n d s u b s e q u e n t s h a r p i n c r e a s e s i n
gl o b al p ri c e s of st a pl e s c a m e at a ti m e w h e n p o p ul a ti o n i n c r e a s e s s e e m ed t o b e
g r o w i n g e x p o n e n ti ally ,h eigh t e n i n g M al th u si a n-i n s p ir e d f e a r s a b o u t t h e w o rld
'
s
a bility t o i n c r e a s e ” u p p li e s i n li n e w ith f u t u r e d e m a n d s . S i n c e t h at ti m e ,
h o w e v e r,t h e r e al p ri c e s of st a p l e s s u c h a s ri c e a n d w h e at h a v e d r o p p ed b y
b et w e e n 3 5 % a n d 5 0 % .
F A O d a t a s h o w t h e r e h a s b e e n a st e a dy i n c r e a s e i n f o o d p r o d u c ti o n si n c e 1 9 6 0 .
I n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s a s a w h ol e t h e l o n g t e r m t r e n d h a s b e e n u p w a r d w it h
o u tp u t of f o o d a n d a g ri c u lt u r e i n c r e a si n g at a b o u t 3 9To a y e a r,a r a t e i n e 3i C e S S Of
p o p u l ati o n g r o w t h,
s o t h a t p e r c a p it a o u tp u t s of b ot h f o o d a n d a g ri c u lt u r e h a v e
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
1 6 H .T S U T S U I
1 3 0
1 20
1 1 0
lo o
9 0
8 0
7 0
1 3 0
1 2 0
11 0
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9 0
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7 0
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-- - - .
- . /
1 9 6 1 1 9 6B
D e v elo pi n g A ll
D e v'
i n g N e a r E a s t
1 9 7 1 1 9 7 6 1 9 8 1 1 9 8 8
D e v'
i n g A f ri c a
D e v'
in g F a r E a st
D e v'
i n g A m e ric a
Fig u r e 2 . 1 P r od u ctio n i n di c e s p e r c a p it a: a g ri c u lt u r e
;-
1
--
- -
tJ
t
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- .-
. -- - - /
/.
' ~
1 /
I-
_i _ _ &
J
L
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I
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I-
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/-
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'' - -
I;.I)
/
/.
i i -
T bi
.
-
1 9 61 1 9 66 1 97 1
D e v el op i n g All
D e v'
i n g N e a r E a s t
1 9 7 6
D e v
'
i n g Af ric a
D e v'
in g F a r E a st
1 9 81 1 98 6
D e v'
i n g A m e ric a
Fi g u r e 2 . 2 P r od u c ti o n i n dic e s p e r c a pit a: f o o d
b e e n i n c r e a si n g ( s e e F i g u r e s 2 . I & 2.2) . D u ri n g t h e 3 0 y e a r s f r o m 1 96 0 t o 1 99 0
th e r e h a v e b e e n s u b st a n ti al diff e r e n c e s i n p e r c a pit a o u t p u t a m o n g t h e diff e r e n t
m aj o r r e gi o n s o f t h e w o rld . T h e m o st st riki n g c o n t r a st i s b et w e e n t h e p a th s
f oll o w e d b y A si a a n d A f ri c a . P e r c a p it a p r od u cti o n i n A si a st a rt e d f r o m a l o w
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y l 7
p oi n t i n 1 9 6 0 , a n d r o s e by n e a rly 4 09To b y 1 99 0; p r o d u cti o n i n A f ri c a w a s at a hi ghl e v el i n 1 9 6 0 b u t sl o w g r o w t h a n d a r a pid i n c r e a s e i n p o p u l ati o n l e d t o a m o r e t h a n
2 5 % d e c li n e i n p e r c a pit a o u t p u t i v e r t h e 30 y e a r p e ri o d .
O v e r t h e s h o rt e r r u n,1 9 8 0 t o 1 99 0 b ot h a g ri c u lt u r al a n d f o o d p r o d u cti o n h a v e
i n c r e a s e d s u b st a n ti al ly (S e e T a bl e 2 . 1) . W o rld w id e p r o d u cti o n r o s e b y 2 5 %
a n d p e r c a p it a o u tp u t r o s e by 4 % . P e rf o r m a n c e of t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s a s a
w h ol e h a s b e e n i m p r e s si v e o v e r t h e d e c ad e,
w ith o u t p u t of a g ri c u lt u r e a n d f o o d
p r o d u cti o n i n c r e a si n g b y 4 0 % o r a n a v e r a g e of 3 .1 % a y e a r o v e r t h i s p e ri o d . P e r
c a pit a o u t p u t r o s e b y a h e alt h y 1 3 %, a v e r a gi n g cl o s e t o 1 % p e r y e a r .
W o rld t r a d e i n a g ri c ult u r al p r o d u cti o n h a s g r o w n r a pidly b et w e e n 1 98 0 - 1 99 0 .
T h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s s u p p l e m e n t e d t h eir d o m e sti c s u p pli e s by i n c r e a si n g
t h eir i m p o rt s by s o m e 2 69To b y v al u e (i n 1 99 0 all a g ri c ult u r al i m p o rt s in th e
d e v el o p i n g c o u n t ri e s w e r e v al u e d a t $ 10 7 billi o n,
r o u gh ly 1 697o of t h e es ti m at e d
t o t a l v al u e o f t h ei r a g ri c ult u r a l p r o d u cti o n)[ F A O 19 92] . S i n c e 1 98 0,
n et g r ai n
i m p o rt s by d e v el o p i n g c o u n t ri e s h a v e b e e n 7 % t o 1 09(o of c o n s u m p ti o n , risi n g f r o m
3 .5 % of t ot al c o n s u m p ti o n i n 1 9 9 0 .
I n 1 99 0,i m p o rt s of f o o d s e x c e ed ed e x p o rt s of f o o d s b y $ 8 billi o n d oll a r s (t h o u gh
th e r e w a s a t r ad e s u r pl u s of $ 1 0 billi o n d oll a r s f o r all a g ri c ult u r e e x p o rt s) .
C e r e al s , e s p e ci ally w h e a t a n d c o a r s e g r ai n,c o n stit u t e a n i m p o rt a n t c o m p o n e n t of
f o o d i m p o rt s . T h e s e i m p o rt s h a v e b e e n g r o w i n g , risi n g f r o m 68 .8 m illi o n t o n s i n
1 9 7 4 t o 1 1 3 .3 m illi o n t o n s , o r by 7 3 % , i n 1 9 9 0 (s e e T a bl e 2 . 2) .T h e big g e st
i n c r e a s e s i n i m p o rt s,b y v ol u m e , w e r e in th e M iddl e E a st a n d N o rt h Af ri c a w h e r e
t h e”
oil b o o m”
l e d t o s u b st a n ti al i n c r e a s e s i n d e m a n d f o r w h e a t a n d c o a r s e g r ai n s
at a ti m e w h e n d o m e sti c p r od u cti o n o n ly i n c r e a s e d v e r y m od e r a t ely . T h e n e x t
l a rg e st i n c r e a s e i n i m p o rt s w a s i n E a st As i a,w h e r e r a pid g r o w t h g a v e ri s e a d d ed
d e m a n d a n d t o a n i n c r e a s e i n i m p o rt s of w h e a t a n d w h e at e n p r o d u ct s a n d g r ai n s
f o r a n i m al f e e d st u ff . T h e r e w e r e al s o i n c r e a s e s i n i m p o rt s i n S u b - S a h a r a n
A f ri c a,
e s p e ci ally f o r ri c e a n d w h e a t a s d o m e sti c p r o d u cti o n o f l o c al f o o d- st u ff s
l a g g e d b e hi n d d e m a n d . 1 n c o n t r a st t o th e o th e r r e gi o n s,S o u th A si a h a d a
d e c r e a s e i n i m p o rt s of c e r e al s,
a s d o m e sti c s u p plie s i n c r e a s e d r a pid ly t o s a ti s fyn ati o n al d e m a n d s .
I n s h o u ld b e n ot e d th a t i m p o rt s - t h o u gh t h e y g r o w n r a pidly- a r e still a s m all
p a rt of t ot a l s u p ply of c e r e a ls i n th e d e v el o pi n g c o u n t ri e s . F o r t h e p u r p o s e of
e sti m ati n g n e e d e d d o m e sti c s u p p ly ,it i s a s s u m ed i n t hi s p a p e r t h a t i m p o rt s of
c e r e al s,
e s p e ci ally ri c e,
w ill n ot g r o w s u b st a n ti ally i n v ol u m e i n t h e y e a r s a h e a d .
G o v e r n m e n t s w ill l o o k t o d o m e sti c s u p p lie s t o p r o v id e m u st o f t h e ir b a si c st a pl e s ,
a s t h e y d o at p r e s e n t .
T h e i n c r e a s e i n s u p ply a n d f o o d p r o d u cti o n i n t h e d e v el o p in g c o u n t ri e s a s a
w h ol e h a s b e e n s u b st a n ti al . H is t o ri c ally , o u t p u t of f o o d h a s k e p t p a c e w it h
d e m a n d i n all r e gi o n s e x c ep t i n t h e M id dl e E a st a n d A f ri c a,
e s p e ci ally S u b-
S a h a r a n A f ri c a . If t h e r a t e of i n c r e a s e i n f o o d p r o d u cti o n o f th e p a st d e c a d e
(3 .0 97o) c a n b e s u st ai n ed it w o u ld b e a d e q u at e t o m e et t h e d e m a n d p r oj e cti o n s f o r
t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s m a d e i n t h e fi r st p a rt of t h is p a p e r . B y t h e s a m e t o k e n ,
if t h e p a st r at e s of i n c r e a s e i n S u b - S a h a r a n Af ri c a (2 %) a n d i n t h e M idd l e E a st a n d
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
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a c c o m p a n i e d by a f u n d a m e n t al s hift i n t h e s o u r c e s of a g ri c u lt u r al g r o w t h . P ri o r
t o t h e 19 5 0 s m o st of t h e i n c r e a s e i n a g ri c u lt u r a l a n d f o o d p r o d u cti o n c a m e f r o m
b ri n gi n g a dditi o n al a c r e a g e in t o p r o d u cti o n . A s p o p u l a ti o n s i n c r e a s e d m o r e l a n d
w a s b r o u gh t u n d e r p r od u cti o n . L a n d e x t e n si v e t e c h niq u e s of p r o d u cti o n , s u ch
a s s h ifti n g c u lti v ati o n w ith r eli a n c e o n l a n d r ot ati o n t o r e st o r e t h e f e rtilit y of t h e
s oil,
w e r e w id ely p r a cti c e d . F a r m e r s i n m o st d e v el o pi n g c o u n t ri e s u s ed littl e i n
t h e w a y of p u r c h a s e d i n p u t s a n d y i eld p e r a c r e w e r e l o w . Si n c e t h e 19 5 0 s ,
h o w e v e r,ri si n g y i eld p e r a c r e h a v e b e c o m e a m o r e i m p o rt a n t s o u r c e of i n c r e a s e i n
o u t p u t th a n e x p a n di n g a c r e a g e . A r e c e n t IF P R I st u d y e sti m a t e d th at 70 % of t h e
i n c r e a s e i n m aj o r f o o d c r o p s b et w e e n l 9 6 0 - 1 9 7 0 c o u ld b e a tt rib u t e d t o y i eld
i n c r e a s e s a n d 3 0 % t o a n e x p a n si o n of a r e a; d u ri n g t h e n e x t d e c a d e,1 9 7 0 - 1 98 0
,
t h e r a ti o s h o w e d a n e v e n l a rg e r p r o p o rti o n of o u tp u t,
s o m e 8 0 %,
c o m i n g f r o m
i n c r e a s ed y i eld s a n d o n ly 2 09(o of t h e i n c r e a s e i n o u t p u t c o m i n g f r o m e x p a n d ed
a c r e a g e .
T h e hi st o ri c al a n d c o n ti n ui n g s hift fr o m l a n d -
e x t e n si v e a g ri c ult u r e t o i n t e n si v e
a g ri c u lt u r e i s si m il a r t o th e p r o c e s s of a g ri c u lt u r al d e v el o p m e n t t h a t h a s t a k e n
pl a c e i n m a n y W e st e r n E u r o p e a n c o u n t ri e s a n d i n J a p a n . T h e i n c r e a si n g m o d e r-
ni z a tio n o f t r a diti o n al p r o d u cti o n s y st e m s i n v ol v ed t h e a g ri c u lt u r e s e ct o r b e c o m-
in g i n c r e a si n gl y d e p e n d e n t o n”
i n p u t s”
f r o m off th e f a r m. T h e p r o c e s s it s elf h a s
b e e n c h a r a ct e ri z e d a s o n e t h a t s hift s f r o m"
t r a diti o n al”
( n o e x t e r n al i n p u t s) t o”
m o d e r a t e t e c h n ol o gi c al”
( c o n ti n u o u s c r o p p i n g w it h s o m e c h e m i c al f e rtili z e r s) ,
"
h i gh ly t e c h n ol o gi c al”
( u si n g m o r e f e rtili z e r s a n d s o m e m e c h a ni z a tio n) ,t o
”
s p e -
ci ali z e d t e c h n ol o gi c a l”
(f u lly m e c h a n i z ed,
h e a v y a p pli c ati o n s of f e rtili z e r a n d
p e sti cid e s) . M o d e r n i z ati o n,a s d e s c rib e d a b o v e
,d e p e n d s i n c r e a si n gl y o n e x t e r n al
i n p u t s , a n d o n t h e di s c o v e ry a n d d e v elo p m e n t of c o st r e d u ci n g t e c h n ol o gi e s i n th e
m a n u f a ct u ri n g s e ct o r f o r u s e i n t h e a g ri c u lt u r a l s e ct o r,
a s ill u st r at e d b y t h e
p r o g r e s s m a d e i n t h e c h e m i c al f e rtili z e r i n d u st r y . M a n y of t h e e jEt e r n al i n p u t s
a r e b a s e d o n f o s sil fu el s,
s o t h at t h e d e v el o p m e n t of a g ri c u lt u r e w ill n ot b e
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
2 0 H . T S U T S U I
i m m u n e t o t h e a v a il a bilit y o f oil b a s e d p r od u ct s a n d t h e v a g a ri e s of t h e oil m a r k et s
i n y e a r s a h e a d .
D e s p it e t h e s u c c e s s e s i n i n c r e a si n g o u t p u t t h e r e a r e a n u m b e r of c o n c e r n s a b o u t
s u st a i n a ble p r o d u cti o n i n t h e fu t u r e . T h e v e ry p r o c e s s of m o d e r n i z ati o n,
w it h
t h e i n c r e a s e d u s e of a g r o c h e m i c al s a n d i n t e n sifi c ati o n of l a n d u s e ,i s h a vi n g
d el et e ri o u s eff e ct s o n t h e r e s o u r c e b a s e . S p ill o v e r eff e ct s f r o m i n t e n sifi c ati o n of
l a n d u s e i n cl u d e s oil d eg r a d a ti o n , w at e rl o g gi n g a n d s ali n ati o n,s u rf a c e a n d g r o u n d
w a t e r c o n t a m i n ati o n f r o m pl a n t n u t ri e n t s a n d p e s ti cid e s,
r e si st a n c e of i n s e ct s,
w e e d s a n d p at h o g e n s t o p r e s e n t m et h o d s of c o n t r ol , a n d t h e l o s s of l a n d r a c e s a n d
h a bit at s . W h e r e p r c d u cti o n s y st e m s e x p a n d i n t o m o r e f r a gi l e a r e a s , t h e r e i s
f u rt h e r r e s o u r c e d eg r a d ati o n,i n cl u di n g s oil e r o si o n
,d ef o r e st ati o n
,s p e ci e s l o s s
a n d d e g r a d ati o n of w a t e r q u alit y .
I n a d d iti o n t o t h e c o n c e r n s a b o u t s u st ai n a bilit y t h e r e i s al s o s o m e c o n c e r n a b o u t
t h e p r o s p e ct s f o r in c r e a s i n g y i eld s a n d o u t p u t t o m e et f u t u r e d e m a n d s . F u t u r e
i n c r e a s e s i n o u t p u t t o m e et p r oj e ct ed d e m a n d w ill h a v e t o c o m e f r o m t h e s a m e
s o u r c e s a s i n t h e p a st,b u t w it h a n e v e n g r e at e r e m p h a sis o n y i eld i n c r e a s e s .
T h e r e a r e m i s gi v i n g s a b o u t t h e a v ail a bilit y of s u it a bl e l a n d a n d a d e q u at e w at e r
s u p p li e s i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s t o m e et f u t u r e r e q u i r e m e n t s .T h e r e i s a ls o a
q u e stio n a b o u t w h et h e r t h e t e c h n ol o g y t h at h a s p r o v id e d s u c h a sti m u l u s f o r
i n c r e a si n g yi eld s i n t h e p a st c a n c o n ti n u e t o p r o v id e t h e g r o w t h of yi eld s t h at w ill
b e n e e d ed i n t h e f u t u r e . A n i m p o rt a n t i s s u e i s w h et h e r”
di m i n i s hi n g r et u r n s”
a r e s etti n g i n a n d w h et h e r ot h e r t e c h n ol o gi e s w ill b e a v ail a bl e t o l e a d t o s u st ai n a-
bl e g r o w t h i n t h e y e a r s a h e a d .
2. 3 W a t e r S u p p l y .
2. 3 .
1 W a t e r a v a il a b ilit y
E a c h y e a r t h e s u n'
s e n e rg y e v a p o r a t e s s o m e 5 0,0 0 0 k m
3o f m oi st u r e , m o stly off
t h e o c e a n s,t h a t e n t e r i n t o t h e at m o sp h e r e a n d t h e n f all b a c k o n t h e gl o b e a s r ai n
,
sl e et,o r s n o w . T h i s p r o c e s s t r a n sf e r s a b o u t 4 0
,0 0 0 k m
3a y e a r of m oi st u r e f r o m
t h e o c e a n s t o t h e l a n d . A ft e r f alli n g t o t h e e a rt h , t h e m o is t u r e i s r e c y cl e d . M o st
of it r et u r n s t o t h e at m o s p h e r e f r o m t h e s u rf a c e of t h e e a rt h a s it e v a p o r a t e s f r o m
m oi st s u rf a c e s a n d w at e r b o di e s , o r a ft e r b ei n g c o n s u m ed b y p l a n t s it r et u r n s t o
t h e e a rt h t h r o u gh e v a p ot r a n s p ir a ti o n . T h e r e m ai n i n g w at e r s e e p s i n t o t h e s oil
a n d r ep l e n i s h e s s u b s u rf a c e a q u if e r s,a n d m u c h of it e v e n t u ally fi n d s it s w a y i n t o
ri v e r s ,l a k e s a n d t h e s e a
,a n d s o b a c k i n t o t h e h y d r ol o gi c al c y cl e .
T h e r e i s a g r e at d e al of u n c e rt ai n ty a b o u t t h e e x t e n t o f gl ob al w a r m i n g a n d
w h et h e r t h e b u ild u p of c a rb o n di o x id e i n t h e at m o s p h e r e i s a c c el e r ati n g , a s w ell a s
a b o u t t h e c o m pl e x i n t e r a cti o n s b et w e e n ri si n g t e m p e r at u r e s , ch a n g e s i n cli m a t e,
a n d c h a n g e s i n r a i n f all . Ii o w e v e r,t h e p o s sibl e eff e ct s o f c h a n g e s i n t h e cli m a t e
o n w a t e r s u p p ly m a k e it i m p o rt a n t t h a t all c o n c e r n e d w it h i m p r o v i n g t h e
m a n a g e m e n t of w o rld'
s w at e r s u p p ly s u p p o rt c o n ti n u e d r e s e a r c h a n d i n q u ir y i n t o
t h e s u bj e ct . I n t h e n e a r f u t u r e t h o u gh ,it a p p e a r s u nlik ely t h at t h e r e w ill b e a n y
sig n ifi c a n t c h a n g e s i n t h e t o t a l s u p ply of f r e s h w at e r t h r o u gh gl o b al w a r m i n g .
T h e r e a r e m a n-
m a d e p r o c e s s e s f o r i n c r e a si n g t h e s u p p ly of f r e s h w at e r . O n e
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o .2 7 ,
1 9 9 4
W O R L D I R RI G A T I O N V .F O O D
,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 l S T C E N T U R Y 2 1
of t h e m o st i m p o rt a n t of t h e s e is t h e c o n v e r si o n of s ali n e w a t e r i n t h e o c e a n i n t o
f r e s h w at e r b y r e m o v i n g s alt s t h r o u gh d e s alin ati o n o r by filt r ati o n i T h u s f a r,
h o w e v e r,th e p r o c e s s e s th at h a v e b e e n d e v el o p ed f o r t hi s p u r p o s e a r e hi gh ly
e n e r g y i n t e n si v e a n d c o stly; t h e pl a n t s p r e s e n tly i n o p e r ati o n a r e m o stly i n t h e
”
oil ri c h,
w at e r p o o r”
n ati o n s of t h e P e r si a n G u lf . It i s e sti m at ed t h at t h e r e a r e
m o r e t h a n 7,5 00 d e s alti n g pl a n t s o p e r ati n g w o rld w id e b u t t og et h e r t h ey o n ly
p r o d u c e 1 / 10 of 19(o of t h e w o rld'
s t ot al f r e s h w a t e r u s e . P r e s e n tly ,t h e c o st of
p r o d u cti o n o f t h is w at e r r a n g e s f r o m t e n t o t w e n t y ti m e s t h e a m o u n t t h at f a r m e r s
a r e p a yi n g f o r w at e r s u p pli e s . As a r e s u lt,d e s ali n at ed & a t e r i s p r o d u c e d al m o st
e x cl u si v ely a s p ot a bl e w at e r f o r h u m a n c o n s u m pti o n . W it h o u t s u b st a n ti al p r o -
g r e s s i n l o w e ri n g t h e c o st of g e n e r ati o n o f p o w e r,t hi s f o r m of d e s a li n ati o n w ill
c o n ti n u e t o h a v e littl e i m p a ct o n i n c r e a si n g t h e t o t al s u p ply of f r e s h w a t e r i n t h e
w o rld . I n t h e p a st t h e g r e a t h o p e w a s t h at l o w c o st n u cl e a r p o w e r c o u ld p r o v id e
t h e e n e rg y f o r c h e a p , d e s ali n a t ed w at e r; h o w e v e r,t hi s h o p e h a s n ot b e e n r e ali z e d .
W h at e v e r t h e t e c h n o lo g y , it i s m o st lik ely t h at d e s ali n ati o n w ill c o n tin u e t o b e
u s ed t o p r o v id e p ot a bl e w at e r i n s el e ct ed a r e a s . It s r ol e i n i r rig ati o n w ill b e v e ry
li m it ed , a n d w illp r o b a bly b e c o n fi n e d t o t h e p r o d u cti o n of v e ry h igh v a lu e c r o p s
s u ch a s h o rti c u lt u r al a n d s p e ci a l o r n a m e n t al c r o p s .
2 . 3 . 3 D i s t ri b u ti o n o f a v a il a b l e w a t e r
T h e gl o b a l s u p ply of w a t e r i s u n e v e n ly di st rib u t e d .T h e a m o u n t of r e n e w a bl e
f r e s h w a t e r t h a t p a s s e s t h r o u gh t h e a q uif e r s a n d ri v e s of a c o u n t r y i s d et e r m i n ed
i n l a r g e m e a s u r e b y t h a t c o u n t r y'
s pl a c e i n t h e gl o b al w a t e r c y cl e . G e n e r ally ,t h e
d ri e st a r e a s a r e i n t h e t r a n siti o n r e gi o n s b et w e e n t h e t r o pi c s a n d t e m p e r a t e
cli m a t e s (l a tit u d e s of a b o u t 2 0 t o 30 d eg r e e s n o rt h a n d s o u t h of th e e q u a t o r) . A t
t h e s e l atit u d e s d r y ,c o ol ai r t h a t i s t r a n sf e r r ed f r o m th e at m o s p h e r e a b o v e t h e
eq u a t o r f a ll s f r o m t h e u p p e r a t m o s p h e r e,l e a v i n g littl e m oi st u r e f o r p r e cip it ati o n
i n th e s e a r e a s . A t t h e n ati o n al l e v el, t h e i n dig e n o u s w a t e r s u p ply , p r o d u c ed
l o c ally f r o m r ai n o r s n o w,
m a y b e c o m pl e m e n t e d b y e x o g e n o u s s u p p li e s p r o d u c ed
f r o m r ai n a n d s n o w el s e w h e r e a n d c a r ri e d i n t o a r egi o n b y t r a n s n ati o n al ri v e r s o r
g r o u n d w a t e r s y s t e m s .
T h e c o m bi n ati o n.
of u n e v e n di st rib u ti o n of w at e r a n d r a pidly e x p a n di n g p o p ul a-
ti o n s i s p u tti n g i n c r e a si n g p r e s s u r e o n a v aila bl e w at e r r e s o u r c e s i n a n u m b e r of
c o u n t ri e s . I n t h i s c o n t ejLt,h y d r ol o gi st s oft e n d e sig n at e t h e st at u s of c o u n t ri e s b y
th e r ati o of p o p ul a ti o n t o fl o w u nit s of w at e r,
w h e r e o n e fl o w u n it e q u al s 1 m illi o n
c u bi c m et e r s p e r y e a r . If t h e p o p ul ati o n p e r fl o w u n it i s l o w , b el o w 1 00 , w at e r
s u p ply d o e s n ot s e e m t o b e a p r obl e m.
A s t h e w at e r s u p ply p e r c a p it a l e s s e n s,
e s p e ci ally w h e n t h e r e a r e m o r e t h a n 6 0 0 p e r s o n s p e r fl o w u n it,t h e n sig n s of st r e s s
a p p e a r a n d w at e r i s u s e d v e r y effi ci e n tly . B y t h e s e m e a s u r e s,t h e r e i s a m pl e
w at e r i n S o u t h A m e ri c a,S u b - S a h a r a n A fr i c a a n d m o st of A s i a . N o rt h Af ri c a a n d
t h e M id dl e E a st , h o w e v e r,
a r e e x p e ri e n ci n g w a t e r st r e s s sit u ati o n s t h at w ill
w o r s e n s u b st a nti a lly by 2 0 2 5 . T h e sit u ati o n i n S u b - S a h a r a n A f ri c a w ill al s o
d et e rio r at e i n t h e f u t u r e .
O n e of t h e i s s u e s t h at w ill l o o m l a rg e r i n t h e y e a r s a h e a d i s t h e c o m p etiti o n f o r
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
2 2 I L T S U T S U I
w at e r r e s o u r c e s b et w e e n u rb a n a n d i n d u st ri al c o n s u m e r s a n d t h e a g ri c u lt u r a l
s e ct o r . U r b a n i z ati o n is p r o c e e d i n g v e ry r a pidly a n d i s e x p e ct ed t o i n c r e a s e b y 2 .5
billio n p e o pl e b y 2 0 2 5,
w h e n 6 097o of t h e p o p u l ati o n i n d e v el o pi n g c o u n t ri e s w ill b e
u rb a n i z e d,
m a n y li v i n g i n a n i n c r e a si n g n u m b e r of”
m eg a citi e s .
”
O n e r o u ghe sti m at e i s t h at e a c h a d d iti o n al m illi o n u rb a n d w ell e r s w ill r e q u i r e t h e s a m e
a m o u n t of w at e r d o m e sti c p u r p o s e s a s is n e e d ed t o i r rig a t e l O,0 0 0 h a ofl a n d . O n
t h e f a c e of it,t h i s d e g r e e of c o m p etiti o n d o e s n ot a p p e a r t o b e a s e ri o u s p r o bl e m ,
alt h o u gh 1 0 ,0 0 0 h a w o u ld r e p r e s e n t l O9To of t h e i r rig at ed a r e a i n a c o u n t r y lik e
J o r d a n . I n f a ct,t h o u gh ,
t h e r e a r e al r e a d y sig n s of st r e s s i n diff e r e n t p a rt s of t h e
w o rld w h e r e l a rg e u r b a n c e n t e r s h a v e e x p a n d e d r a pid ly (a n d a r e c o n ti n ui n g t o
e x p a n d) a n d a r e c o m p eti n g w it h a g ri c ult u r e f o r a v ail a bl e w a t e r s u p pli e s . It i s
lik ely t h at p r o ble m s of c o m p etiti o n w ill i n c r e a s e a s u rb a n p o p u l a ti o n s g r o w . T h e
i n c r e a s e in u r b a n d w ell e r s b y 2 0 2 5 w o u ld r eq u i r e t h e s a m e a m o u n t of w at e r
n e e d e d t o i r rig at e 2 5 m illi o n h a o r a r o u n d 1 5 % of t h e t ot al i r rig at e d a r e a i n t h e
d e v el o pi n g c o u n t ri e s . T hi s is a s u b st a n ti al p r o p o rti o n of i r rig at e d l a n d . W h at
i s n ot k n o w n i s w h et h e r t h e c o m p etiti o n f o r w a t e r w ill b e c o n fi n ed t o t h e
i m m e di a t e hi n t e rl a n d of t h e l a r g e u r b a n c o n gl o m e r ati o n s o r w h et h e r t h e c o m p eti-
ti o n w ill e x t e n d m u c h fu rt h e r a fi eld a n d,if s o
,w h at w ill t h e i m p a ct b e o n t h e
d e v el o p m e n t of i r rig a t e d a g ri c u lt u r e .
T h e i n c r e a si n g p r e s s u r e o n a v ail a bl e w at e r s u p pli e s w ill i n e vit a bl e r e q u i r e
m o r e effi ci e n t u s e of w at e r r e s o u r c e s i n a g ri c u lt u r e , t h e l a rg e st u s e of w at e r .
G l o b ally , s o m e 6 9 % of t h e a n n u al w it h d r a w al of f r e s h w at e r i s u s e d f o r a g ri c u l -
t u r e ,2 3Q7o is u s e d f o r i n d u st r y ,
a n d 89 u o r d o m e sti c u s e .I n A f ri c a
,A si a a n d S o u t h
A m e ri c a ag ric u lt u r e”
w it h d r a w s”
8 89(o 8 697o , a n d 5 897o of t h e w a t e r s u p pli e s (t h is
c o m p a r e s w it h 3 39(o i n E u r o p e) . I n t h e M id dl e E a st a n d N o rt h A f ri c a,t h e a r e a of
g r e at e st w at e r s h o rt a g e,t h e a g ri c u lt u r e s e ct o r i n el e v e n o u t of th e f o u rt e e n
c o u n t ri e s i n t h e r e gi o n u s e s m o r e th a n 8 097o o f t h e a v ail a bl e f r e s h w at e r s u p p ly ,
a n d i n n i n e of t h e c o u n t rie s of t h e a g ri c u lt u r e s e ct o r u s e s m o r e th a n 9097o of t h e
a v a il a b l e w a t e r s u p ply .
I n t h is g e n e r al c o n t e x t,t h e c u r r e n t a n d g r o w i n g w a t e r s h o rt a g e i n t h e M id dl e
E a st- a n d N o rt h Af ri c a d e m o n st r a t e t h e n e ed f o r a m o r e h oli sti c a p p r o a c h t o w at e r
m a n a g e m e n t i n t h e fu t u r e . T h e g e n e r al c o n s e n s u s is t h at t h e r e a r e li m it e d
p r o s p e ct s f o r l o w c o st s u p p ly e n h a n c e m e n t i n t h e M id d l e E a st,a n d t h at t h e m o st
eff e cti v e w a y of m e et in g f u t u r e d e m a n d i s b y m a n a gi n g s c a r c e w a t e r s u p pli e s
m o r e eff e cti v ely . M a n a gi n g s c a r c e w a t e r s u p pli e s w ill i n v o lv e i m p r o v i n g u rb a n
d eli v e r y s y st e m s,i m p r o vi n g t h e r e g u l a ti o n of g r o u n d w a t e r
,a n d m a ki n g b ett e r
u s e of i n d u st ri al w at e r .
D e m a n d m a n a g e m e n t i s c o n s e r v a ti o n o ri e n t ed a n d i s i n t e n d e d t o i n fl u e n c e
c o n s u m e r b e h a vi o r b y i n t r o d u cin g i n c e n ti v e s ( o r p e n alti e s) s o t h at c o n s u m e r s w ill
u s e w at e r m o r e effi ci e n tly t h a n i n t h e p a st . D e m a n d m a n a g e m e n t c a n t a k e
m a n y f o r m s,i n cl u d i n g t h e r atic mi n g of w at e r o r t h e u s e of m a r k et p rici n g
m e ch a n i s m s . W hil e r ati o n i n g i s a n o p ti o n,t h e u s e of w at e r c h a r g e s ,
s u bj e ct t o
m a r k et f o r c e s,i s u s u ally s e e n t o b e a m o r e eff e cti v e m e a n s of i m p r o vi n g effi ci e n c y
of w at e r u s e a n d f o r all o c ati n g w at e r b ot h i n t e r -
s e ct o r a lly a n d i n t r a - s e ct o r ally .
I r ri g a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 2 3
A f u rt h e r i s s u e of sig n ifi c a n c e r e g a r d i n g t h e a v ail a bilit y of w at e r i s t h e e x t e n t of
r eli a n c e of c o u n t ri e s o n e x o g e n o u s s o u r c e s of w at e r . T h e r e a r e a n u m b e r o f
c o u n t ri e s t h at d e p e n d o n ri v e r fl o w s t h at e m a n at e o u t sid e t h ei r b o rd e r s f o r a t
l e a st 1 /3 of t h ei r w a t e r s u p pli e s . T h e n u m b e r of c o u n t rie s i n v ol v ed hi gh ligh t s
t h e i m p o rt a n c e of t h e D a n u b e,N il e
,M e k o n g , E u p h r at e s a n d T ig ri s ri v e r s
,all of
w h i c h p r o v id e w at e r t o m o r e t h a n o n e c o u n t r y s o th at th e i r rig a ti o n s y st e m s i n a
n u m b e r of c o u n t ri e s d ep e n d o n t h e eff e cti v e f u n cti o n in g of i n t e r n a ti o n al t r e ati e s .
F u t u r e d e v el o p m e n t is c o n ti n g e n t o n a g r e e d -
u p o n p oli ci e s f o r all o c a ti n g i n t e r n a -
ti o n al w a t e r r e s o u r c e s a m o n g n a ti o n s c o m p eti n g f o r t h e u s e of th e s e w a t e r s . T h e
n e e d f o r s u c h p oli ci e s i s i n h ibiti n g t h e d e v el o p m e n t of w at e r r e s o u r c e s i n A fr i c a ,
w h e r e a h a n df u l of riv e r s a r e c o n tig u i u s t o at l e a st 2 2 c o u n t ri e s . S i m il a rly ,t h e
is s u e s i n v ol v ed i n s h a ri n g t h e w a t e r s of t h e J o r d a n R i v e r a r e e xt r e m ely p r o bl e -
m a ti c . W h a t e v e r s ol u ti o n s a r e e n v i s a g e d,
w h et h e r p ip eli n e s f r o m t h e N il e o r
pip eli n e s f r o m T u r k e y t r a n sp o rti n g w at e r t o t h e r e gi o n,
w ill r e q ui r e u n p r e c e-
d e n t ed c o o p e r ati o n a m o n g diff e r e n t n ati o n s . W hil e t hi s m a y s e e m p r o bl e m ati c ,
t h e p r e c e d e n t of t h e d i v isi o n of t h e I n d u s w a t e r s b et w e e n I n di a a n d P a ki st a n m a y
w ell p oi n t t h e w a y i n th e f u t u r e .
I n c o n cl u si o n,it a p p e a r s t h at t h e r e i s n o gl o b a l s h o rt a g e of w at e r , a s s u c h , b u t
t h at t h e p r e s s u r e of i n c r e a si n g p o p u l ati o n i s a lr e a d y c a u si n g p r o bl e m s i n s e m i -
a rid r egi o n s,s u c h a s t h e M iddl e E a st a n d
.N o rt h Af ri c a . Si n c e t h e w at e r s u p ply i s
fi nit e,i n c r e a si n g p o p u l ati o n g r o w t h a n d u rb a n i z a tio n w ill i n e v it a bly a dd t o t h e
p r e s s u r e f o r r e d u ci n g w a st a g e of w a t e r,e sp e ci a lly i n i r rig a ti o n , b y f a r t h e l a rg e st
u s e r of w at e r . O v e r t h e l o n g e r r u n, g o v e r n m e n t s w ill h a v e t o d e v el o p a m o r e
c o m p r e h e n si v e a p p r o a c h t o w at e r pl a n i n g t h a n is p r e s e n tly t h e c a s e .T h i s h a v e
t o i n cl u d e g r e at e r e m p h a sis o n t h e m a n a g e m e n t of d e m a n d f o r w at e r, a s w ell a s
i m p r o vi n g t h e effi ci e n cy of w a t e r u s e w it h i n th e v a ri o u s s e ct o r s,
e s p e ci ally i n
a g ri c ult u r e .
2 . 4 L a n d A v a il a b ilit y
2 . 4 . 1 S u p pl y o f a g ri c u lt u r a l l a n d
F A O e sti m a t e s t h e t o t al l a n d a r e a i n th e w o rld c o v e r s a r o u n d 13 billi o n h a; 7
billi o n of t h e s e a r e i n th e d e v el o p i n g c o u n t ri e s . A r o u n d 2 . 1 billi o n h a i n t h e
d e v elo p i n g c o u n t ri e s a r e u n d e r f o r e st a n d w o o d l ot s.
,a f u rt h e r 2 .1 billi o n h a a r e
u n d e r p e r m a n e n t p a st u r e; 7 7 0 m illi o n h a a r e u s e d f o r a g ri c u lt u r e w it h 7 2 m illi o n
h a b ei n g u n d e r p e r m a n e n t c r o p s . T h e r e m a i n i n g 2 . 5 billi o n h a a r e cl a s sifi ed a s
m
ot h e r l a n d”
a n d i n cl u d e s a r e a s c o v e r e d by p ol a r i c e c a p s , d e s e rt s , a n d i n a c c e s si -
b le a n d u n u s a b l e m o u n t ai n a r e a s a s w ell a s b y t h e s p r e a d of u rb a n i z ati o n .B a s e d
o n F A O d a t a o n ly 1 1 % of t h e l a n d a r e a in d e v el o p i n g c o u n t ri e s i s u s ed f o r c r o p
p r o d u cti o n,
a n d a r o u n d 6097o of it i s eit h e r i n f o r e st a n d w o o d l ot s,
o r u n d e r
p e r m a n e n t p a st u r e s .
T h e f r o n ti e r s of p r o d u cti o n h a v e e x p a n d e d o v e r ti m e . A s p o p ul a tio n s h a v e
i n c r e a s e,t h e a r e a c u lti v at ed h a s al s o g r o w n . O v e r t h e p a st 1 00 y e a r s , a n
a d diti o n al 50 0 m illi o n h a of l a n d h a v e b e e n b r o u gh t i n t o c u lti v ati o n l a rg ely at t h e
e x p e n s e of f o r e st l a n d . T hi s e x p a n si o n i n c u ltiv at e d l a n d r e p r e s e n t s a ri s e f r o m
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
2 4 H . T S U T S U I
T a bl e 2 . 5 P ot e n ti al c r o p l a n d i n t h e le s s d e v el o p ed c o u n t ri e s ( m ili o n h a)
S . W . S . E . C e n t r al S o u th C e n t r alT ot alA f ric a
A si a As i a A si a A m e ric a A m e ric a
P ot e n ti ally c ulti v a ble 7 89
P r e s e n tl y c u ltiv a t e d 1 68
U n c ulti v a t e d 62 1
9(o of t h e r e gi o n 7 9
9To of all r e gi o n s 4 4
4 8
6 9
0
0
6 0
2 9 7
2 7 4
2 3
8
1
1 2 7
1 1 3
-1 4
l l
7 i .0
8 1 9
1 2 4
69 5
8 5
4 9
7 5 2 1 5 5
3 6 7 84
3 9 1 3 92
5 2 65
9 2 .8 1 00
S o u r c e: W o rld B a n k (19 9 2) b a s e d o n B u rin gh a n d D u d a1 (1 9 8 7) .
7 % of t h e e a rt h'
s l a n d a r e a t o 1 1 % . A t t h e p r e s e n t ti m e,t h e r e i s a st e a d y ,
c o n ti n u i n g e x p a n si o n of l a n d b ei n g b r o u gh t i n t o c u ltiv a ti o n; b et w e e n 1 9 7 5 a n d
1 990 a n a dd iti o n al 4 6 m illi o n h a i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s w a s b r o u gh t u n d e r
c u lti v a ti o n,
m o stly b y c o n v e rti n g f o r e st a n d w o o dl a n d s i n t o c r o p l a n d . T hi s
r e p r e s e n t e d a 6 % i n c r e a s e s o v e r a l 5 y e a r p e ri o d , w it h t h e l a r g e st i n c r e a s e s b ei n g
i n S o u t h A m e ri c a (1 097o) a n d A fr i c a (5 %) . D u ri n g t h i s ti m e , t o o , t h e r e w a s a r a pid
e x p a n si o n of c o n v e r sio n o f f o r e st t o p a st u r e l a n d,e s p e ci ally i n S o u t h A m e ri c a .
T h e r e a r e a n u m b e r of e sti m a t e s of t h e e x t e n t o f t h e n o n- a r abl e l a n d t h at h a s
p o t e n ti al f o r c r o p p r o d u cti o n . A r e c e n t e sti m at e h a s b e e n m a d e by t h e W o rl d
B a n k . T h e B a n k'
s a n aly s is i n di c at e s t h at t h e w o rld'
s c r o p l a n d c a n b e d o u bl e
w it h r o u gh ly h alf of t h e p u t a ti v e c r o p l a n d h a v i n g m o r e t h a n h i gh o r m ed i u m
p o t e n ti al , a n d h a lf h a v i n g l o w p ot e n ti al . It i s th e p ot e n ti al of th is u n u s e d a n d
u n d e r- u tili z ed c r o p l a n d n o w i n g r a s sl a n d s,
w o o dl a n d s o r f o r e st,t h a t i s t h e b a si s
f o r s o m e of t h e p r oj e cti o n s t h at t h e gl o b al f o o d s u p ply c o uld b e i n c r e a s e s t o p r o vid e
f o o d e n o u gh f o r 9 billi o n p e o pl e w it h o u t a n y s u b st a n ti al c h a n g e s i n t e c h n ol o g y .
M o st of t h i s p o t e n ti ally u s a bl e c r o p l a n d is i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s . I n d e ed , it
i s e sti m at e d t h at n e a rly 90 % of t hi s p ot e n ti al c r o p l a n d,
m o r e t h a n 1 .3 billio n h a
a r e i n t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s,
a n d al m o st 9 5 % of t h i s i s i n A f ri c a a n d S o u t h
A m e ri c a w it h r e m a i n i n g 56To b ei n g i n C e n t r a l A m e ri c a , a n d in t h e M id dl e E a s t .
S ig n ifi c a n tly ,t h e p o t e n ti al f o r e x p a n si o n o f a c r e a g e i n As i a is e x t r e m ely li m it ed
( T a bl e 2 . 5) .
2 . 4 . 2 C o n s t r a i n t s t o t h e s u p p l y o L l a n d
It a p p e a r s t h at t h e r e i s a m p l e s c o p e f o r t h e h o ri z o n t al e x t e n si o n of a g ri c ult u r al
p r od u cti o n o t h e r t h a n i n A si a . T h e r e a r e c o n st r a i n t s,t h o u gh ,
t h at w ill li m it t h e
e x t e n t of t h e l a n d a v ail a bl e f o r f u t u r e c r o p p r o d u cti o n . T h e r e w ill b e c o m p eti n g
d e m a n d s f o r l a n d f r o m u r b a n i z ati o n . I n t hi s r e g a r d , t h o u gh , it i s e sti m at ed t h at
t h e p r oj e ct e d i n c r e a s e i n u rb a n p o p u l ati o n w in r e q u ir e l e s s t h a n . 0 0 1 9To of t h e
p ot e n ti ally c u lti v a bl e l a n d i n t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s ( a n d 0 .5 % of t h e p o t e n ti ally
c ulti v a bl e l a n d i n A f ri c a a n d S o u t h A si a) .
L a n d d e g r a d a ti o n i s al s o a c o n st r a it o n t h e e x p a n si o n o f p r o d u cti o n i n p o t e n -
ti a lly u s a bl e a r e a s of t h e d e v el o pi n g c o u n t ri e s .L a n d d e g r a d ati o n i n all it s f o r m s
i n cl u d e s l o s e s f r o m d e s e rtifi c a ti o n,
s ali n ati o n,
a n d s oil e r o si o n . D e g r a d ati o n
c o v e r s e v e r yt hi n g f r o m t h e”
m ild”
d e st r u cti o n of s oil s , w h ic h c a n b e r e c o v e r e d
e a sily ,t o c a t a st r o p h i c c o n d iti o n s i n w hi c h l a n d i s s o b a dly d a m a g e d t h at it i s n o
I r ri g u ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G R I C U L T U R E & I R RI G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 2 5
l o n g e r s u it a bl e f o r a g ri c u lt u r a l a cti v iti e s,a n d m u st b e p e r m a n e n tly a b a n d o n ed .
D eg r a d a ti o n a p p e a r s t o b e m o st s e ri o u s i n A f ri c a . It i s e sti m a t e d t h at a s m u c h
a s 2 2 % of t h e r e gi o n'
s v e g et ati v e c o v e r i s d eg r a d ed (4 9 4 m illi o n h a) . H o w e v e r ,
o n ly a r o u n d l97o of t h e d e g r a d e d a r e a (5 m illi o n h a) is c o n sid e r ed t o h a v e s u ff e r e d
e x t r e m e d e g r a d a tio n (t h e p oi n t a t w h i c h it h a d l o s t it s p r o d u cti v e v al u e); 2 4 % of
t h e d eg r a d e d a r e a o r 1 2 4 m illio n h a a r e li st e d a s b ei n g”
st r o n gl y d e g r a d e d”
, a n d
r e c o v e r a bl e o n ly at hi gh c o st .
.
T h e r e m ai n i rl g 36 6 m illi o n h a o r 7 5 % of t h e a r e a
cl a s sifi e d a s d eg r a d e d ,i s c o n sid e r ed t o h a v e
"
ligh t o r m od e r a t e”
d a m a g e t h a t c a n
b e r e v e r s ed b y c h a n g e s i n l a n d u s e p r a cti c e s . T h u s,t h e o v e r all p i ct u r e t h a t
e m e r g e s f r o m t h is s o u r c e is o n e of w id e s p r e a d d eg r a d ati o n b u t o nly a b o u t 4 % of
t h e t o t al v e g et ati v e a r e a is s e ri o u sly d eg r a d ed ,w it h 1 89To b ei n g ligh tly d eg r a d e d
a n d r e c o v e r a ble t h r o u gh c h a n g e s i n f a r m i n g p r a cti c e s .
T h e a n aly sis pi n p oi n t s o v e rg r a zi n g b y li v e st o ck a s t h e sin gl e m o st i m p o rt a n t
s o u r c e of d eg r a d ati o n (4 99(o of l a n d d e g r ad ati o n i n A f ric a , a n d 3 597o w o rld w id e) .
D ef o r e st a tii n,l a n d cl e a ri n g a cti v iti e s
,a n d u n w i s e a g ri c u lt u r al p r a cti c e s a l s o
c o n t rib u t e t o t e m p ir a r y a n d,i n s o m e c a s e s
, p e r m a n e n t d e st r u cti o n of t h e s oil . I n
m a n y i n st a n c e s , t h e r o ot c a u s e of t h e s p r e a d of l a n d d e g r a d ati o n h a s b e e n t h a t
l a n d - e x t e n si v e s y st e m s o f a g ri c u lt u r al p r o d u cti o n a n d c a ttl e r e a ri n g , t h a t w e r e
e c ol o gi c ally s o u n d w h e n t h e r e w a s a f a v o r a bl e m a n-l a n d r ati o
,a r e c o n ti n u i n g
e v e n t h o u gh t h i s r ati o h a s b e e n di st u r b e d . L a n d f o r m e rly l eft f all o w f o r s e v e r a l
y e a t s t o r e g e n e r at e i s b ei n g u s e d m o r e i n t e n si v ely w ith o u t t h e b e n e fi t ofi m p r o v e d
t e c h n ol o gi e s , e s p e ci a lly s oil e n h a n ci n g i n p u t s s u ch a s li m e ,f e rtili z e r s ,
m a n u r e
a n d m u l c h .
S oil s a li n it y a n d w at e rl o g gi n g of s oil s a r e i m p o rt a n t c a u s e s of l a n d d e g r a d a ti o n
a n d d e st r u cti o n of t h e s oil'
s p r o d u cti v e c a p a city . S ali n ity c a n a ri s e f r o m n at u r al
c a u s e s ( e .g .
,o c e a n w at e r i n t r u si o n i n t o st r e a m s a n d a q u if e r s) ,
o r f r o m i r rig ati o n .
I n s o m e a r e a s,t h e p ri m a r y o r n at u r al s al i n ati o n is s u b st a n ti al ( e .g .
,i n N o rt h e r n
I n d i a) . I n g e n e r al,t h o u gh ,
ir rig ati o n -i n d u c e d s ali n a tio n i s c o n sid e r e d t o b e a n
i m p o rt a n t r e a s o n f o r t hi s f o r m of e n v ir o n m e n t al d e g r a d ati o n . S a li n ati o n o c c u r s
b e c a u s e t h e r e i s e x c e s s ir rig ati o n a n d d e e p p e r c ol ati o n of w at e r i n a r e a s t h a t h a v e
p o o r d r a i n a g e . W it h t h e p a s s a g e of ti m e,t h e w at e r t a bl e ri s e s c a r r yi n g t h e
di s s ol v e d s alt s i n t h e w at e r cl o s e t o t h e s u rf a c e . E x c e s s s a li n it y w it hi n t h e r o ot
z o n e s r e d u c e s a n d s u p p r e s s e s p l a n t g r o w t h a n d a high e n o u gh c o n c e n t r a ti o n of
s alt s c a n b e l et h al t o pl a n t s,l e a di n g t o t h e e v e n t u al a b a n d o n m e n t of a g ri c ult u r al
la n d s .
S ali n a tio n i s a s e ri o u s p r obl e m,e s p e ci ally i n t h e d ri e r a r e a s t h a t i n cl u d e cl o s e t o
8 0 m illi o n h a of i r rig a t e d l a n d . I n t h e s e a r e a s l a rg e r q u a n titie s of i r rig a tio n
w at e r a r e u s e d th a n el s e w h e r e,a n d s o a l a rg e r a m o u n t of s alt s a r e s u p pli e d . A t
th e s a m e ti m e t h e q u ai n tly of r a i n f a ll a v ail a bl e t o l e a c h a w a y t h e a c c u m u l ati n g
s alt s i s l e s s t h a n el s e w h e r e . S a li n ati o n i s s a id t o b e s p r e a di n g a n d s o m e e sti-
m a t e s a r e t h at 2 t o 3 m illiii n h a p e r y e a r a r e l o s t d u e t o t hi s f o r m of d eg r a d ati o n .
S i n c e i r rig a t e d a r e a h a s b e e n e x p a n di n g a t r o u gh ly t h e s a m e r a t e , t h is w o uld
i m ply t h at t h e r e i s n o n et g a in i n p r o d u cti v e l a n d t h at is i r rig a t e d (alt h o u gh t h e r e
a r e m aj o r p r og r a m s i n P a k i st a n a n d E g y p t t h at a r e r e c o v e ri n g s a li n e l a n d s , a lb eit
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
2 6 I L T S U T S U I
at a hi gh c o st, p r o b a bly i n e x c e s s of $ 1 00 0 p e r h e ct a r e) .
L a n d d eg r a d ati o n i n all it s f o r m s i s s p r e a din g .T h e r at e a t w hi c h it is
e x p a n di n g i s u n k n o w n ; n o r i s m u c h k n o w n a b o u t t h e eff e ct of d e g r a d ati o n o n
o v e r all a g ri c u lt u r a l p r o d u cti v it y . M u ch of t h e d eg r a d ati o n, t h o u gh ,
i s h e a v ily
c o n c e n t r at e d a n d i s l e a di n g t o la n d b ei n g a b a n d o n e d i n s o m e a r e a s . O v e r ti m e , a s
p o p u l ati o n p r e s s u r e s i n c r e a s e s,d e g r a d ati o n w ill p r o b ably w o r s e n u nl e s s st e p s a r e
t a k e n t o c o r r e ct t h e p r e s e n t c a u s e s of t h e p r o bl e m . T h e s e i n cl u d e r a ti o n ali zi n g
t h e li v e st o c k i n d u st ry ,a n d m o d e r n i zi n g t h e f a r m s e ct o r i n cl u di n g t h e i m p r o v e
-
m e n t of t h e o p e r a ti o n o f i r rig a ti o n sy st e m s . It i s u n lik ely ,t h o u gh ,
t h a t t h e
c o n ti n u ed d e g r a d ati o n of t h e n a t u r al r e s o u r c e b a s e w ill b e a m aj o r f a ct o r i n
li m iti n g t h e e x t6 n si o n of ag ri c u lt u r al p r od u cti o n , t h o u gh t hi s e x t e n sio n m a y w ell
c o n t rib u t e t o t h e d e g r a d ati o n of t h e n at u r al r e s o u r c e b a s e .
A n ot h e r c o n st r a in t t o t h e e x p a n si o n of c u lti v ati o n is t h at t h e s oil s i n l a rg e a r e a s
of t h e t r o p i c s a r e o f p o o r q u alit y ,a n d d et e ri o r a t e v e r y r a pidly w h e n c ulti v at ed
u nl e s s t h e y a r e t r e at e d w it h f e rtili z e r s o r li m e . A s a r e s u lt , t h e e x p a n si o n t h at
h a s t a k e n p l a c e i n t h e t r o p i c a l a r e a s h a s l eft l a r g e a r e a s of p ot e n ti ally c ulti v a bl e
l a n d i n a p o o r s t a t e , s u it a bl e o n ly f o r r a isi n g li v e st o c k . Y et a n o th e r o b st a cl e
c e n t e r s a r o u n d righ t s t o l a n d . T h e r e a r e m y ri a d of i s s u e s c o v e ri n g t h e ri gh t s t o
”
o w n e r s h ip”
a n d u s e of l a n d i n p ot e n ti ally c u lti v a bl e a r e a s i n A f ri c a a n d L ati n
A m e ri c a . T h e s e i n cl u d e t h e ri gh t s t o c o m m u n ally h eld p r o p e rty , a n d righ t s of
i n dig e n o u s a n d t rib al p e o p l e a n d s ettl e r s t o o c c u p y m u c h o f w h a t a p p e a r s t o b e"
e m p t y”
l a n d .
T h e b r6 a d c o n cl u si o n is t h at t h e r e a p p e a r s t o b e a s u b st a n ti a l a r e a of u n d e r -
u tiliz e d l a n d i n A f ri c a a n d L ati n A m e ri c a t h a t c o uld b e u s e d f o r r ai si n g c r o p s,b u t
a r e y et t o b e e x pl oit e d . H o w e v e r,t h e r e a r e sig n ifi c a n t n a t u r al a n d m a n- m a d e
o b st a cl e s t o e x p a n di n g t h e a r e a u n d e r c u ltiv ati o n i n m a n y of t h e s e a r e a s . T h e
n e c e s s a r y c o n diti o n s a r e n ot i n pl a c e f o r r a p id ,l o w c o st e x p a n si o n i n m o st of t h e s e
a r e a s . T h e n e c e s s a ry c o n diti o n s a r e n ot i n pl a c e f o r r a pid , l o w c o st e x p a n si o n i n
m o st o f t r o p ic al A f ri c a,t h o u gh t h ey a r e i n p l a c e t o a m u c h g r e at e r e x t e n t i n
t r o pi c al L a ti n A m e ri c a .
H y p ot h eti c ally ,t h e r e i s a m pl e l a n d i n t h e w o rld t o p r o vid e f o r m o r e t h a n d o u bl e
t h e w o rld'
s p o p ul ati o n e v e n t h o u gh m o st of t h e s e l a n d s a r e i n a r e a s t h at l a ck b a sit
i n f r a st r u ct u r e . If f o o d p ri c e s w e r e t o ri s e s u ffi ci e n tly ,t h e r e w o u ld b e i n c r e a s ed
i n v e st m e n t t o p r o d u c e f o o d i n t h e s e hi gh c o st m a r gi n al a r e a s . B y t h e s a m e
t o k e n,if f o od p ri c e s w e r e t o ri s e r el ati v e t o t h e p ri c e s of oth e r a g ri c u lt u r al
p r o d u ct s (fib e r s a n d b e v e r a g e s) t h e n t h e f o o d s u p p ly c o u ld b e d o u ble d b y c o n v e rt -
i n g t h at h a lf o f a ll t h e a r a ble l a n d n o w u s e d f o r g r o w i n g n o n-f o o d c r o p s t o
p r o d u ci n g f o o d c r o p s!
If r e c e n t h i st o r y i s a n y g u id e,it i s p r o b a bl e th at b et w e e n 1 /3 a n d 1/2 of t h e
i n c r e a s e in c r o p p r o d u cti o n i n L ati n A m e ri c a a n d A f ri c a w ill c o m e f r o m e x p a n si o n
of a r e a u n d e r c u lti v a ti o n & it h i n c r e a s e s i n yi eld s f r o m l a n d u n d e r c u lti v ati o n
p r o v id in g t h e r e m a i n i n g o u t p u t . I n A si a a n d t h e M id d l e E a st,l a n d c o n st r ai n t s
a r e s e v e r e a n d t h e r e a r e o n ly v e ry li m it ed o p p o rt u n iti e s f o r e x p a n di n g t h e a r e a
u n d e r c u lti v ati o n.
F o r t h e f o r e s e e a bl e fu t u r e , it a p p e a r s t h a t m o r e t h a n 9 0 % of
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V . F O O D,A G RI C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 2 7
t h e i n c r e a s e s i n p r o d u cti o n i n t h e s e a r e a s , e s p e ci a lly f o o d c r o p s,
w ill h a v e t o
c o n ti n u e t o c o m e f r o m h i gh yi eld s .
2. 5 Y i e l d I n c r e a si n g T e c h n o l o g y
M o d e r n s ci e n c e-b a s ed a g ri c u lt u r e h a d it s o rigi n s r e s e a r c h o n a g ri c u lt u r al c h e m-
i st r y a n d pl a n t n u t riti o n a n d i n t h e r edi s c o v e ri n g of M e n d el'
s l a w s of g e n eti c s .
I n m o r e r e ca n t ti m e s,t h e e v ol u ti o n of i n c r e a si n gl y s el e cti v e c h e m i c al a n d o r g a n i c
p e sti cid e s h a s h elp e d'
c o n t r ol pl a n t di s e a s e s,
w e e d s a n d i n s e ct s . D u ri n g t hi s
p e ri o d t h e r e w e r e g r e a t c o n t rib u ti o n s b y c h e m i c al a n d e n gi n e e ri n g i n d u st ri e s
w h i c h w e r e a ble t o c a p t u r e”
e c o n o m i e s of s c al e”
a n d l o w e r t h e c o st s of n it r o g e n -
o u s f e rtili z e r s a n d p e sti cid e s .
T h e a p pli c ati o n of s ci e n c e t o a g ri c u lt u r e i n d e v el o p i n g c o u n t ri es h a s b e e n v e r y
m u c h of a p o st - W o rld W a r II p h e n o m e n o n . T h e g r e at t e c h n i c al a d v a n c e s t h at
h a v e b e e n m a d e f oll o w t h e s a m e g e n e r al p att e r n a s t h o s e i n t h e c o r n in d u st ry i n
t h e U S A . T h e a g ri c ult u r al a d v a n c e s w e r e m a d e p o s sibl e ,i n l a r g e p a rt
,b y
s ci e n ti st s w o r ki n g i n n ati o n al a g ri c ult u r al r e s e a r c h c e n t e r s i n d e v el o p e d a n d
d e v el o pi n g c o u n t ri e s , e s p e ci ally i n I n di a , C h i n a a n d M e x i c o , a s w ell a s i n t h e
i n t e r n ati o n al a g ri c u lt u r al r e s e a r c h c e n t e r s t h at a r e p a rt of t h e C o n s ult ati v e
G r o u p f o r I n t e r n a ti o n al A g ri c u lt u r al R e s e a r c h (C GI A R) . T h e t e c h n ol ogi c al
a d v a n c e s i n v ol v ed t h e di s c o v e ry , d e v el o p m e n t a n d diff u si o n of hi gh yi eldi n g
v a ri eti e s o f w h e at a n d ri c e ( a n d t o a l e s s e r e x t e n t c o r n) t h at h a v e b r o k e n t h r o u ght r a diti o n a l y i eld li m it s a n d h a v e p e r m itt e d a q u a n t u m l e a p in y i eld s w h e n u s e d
w it h a p p r o p ri a t e i n p u t s of f e rtili z e r s , p e sti cid e s a n d w a t e r .
T h e m ai n c h a r a ct e ri sti c s o f t h e m o d e r n h i gh yi eldi n g v a ri e ti e s of w h e at a n d ri c e
a r e t h at t h ey a r e s o g e n eti c ally a lt e r e d,b y t r a diti o n al m et h o d s of pl a n t b r e edi n g ,
t h a t t h e y h a v e a s e m id w a rf ed st a t u r e w it h a s h o rt st u d y st e m w hi c h i s a bl e t o
s u p p o rt a l a r g e f u ll h e a d o f g r ai n w h e n e x p o s e d t o w i n d a n d r ai n . I n c o n t r a s t
w it h lo n g- st e m m e d p r e d e c e s s o r s
,t h ey h a v e a hi gh r e s p o n s e t o f e rtili z e r s a n d c a n
c o n v e rt l a rg e a m o u n t s of f e rtili z e r i n t o g r ai n w it h o u t l o d gi n g . T h e b r e e di n g
p r o g r a m s f o r c o r n h a v e f oll o w e d a diff e r e n t r o u t e b u t h a v e l e d t o t h e d e v el o p m e n t
of i m p r o v e d g e r m -
p l a s m t h at a l s o i n c o r p o r a t e s i m p r o v e m e n t s i n yi eld p ot e n ti al .
T h e i n iti al i m p r o v ed v a ri eti e s of ric e , w h e at a n d c o r n h a v e b e e n c o n st a n tly
i m p r o v e d o v e r t h e e n s u i n g y e a r s . S u c c e s si v e g e n e r ati o n s of v a ri eti e s h a v e b e e n
b r e d t o i n c o r p o r at e d e si r ed q u aliti e s.
, s h o rt e r m a t u r a ti o n d a t e s (t o p r o v id e o p p o r
t u n iti e s f o r d o u bl e o r e v e n t ripl e c r o p p i n g) , i m p r o v e d r e si st a n c e t o di s e a s e s a n d
p e st s,i m p r o v e d c h a r a ct e ri s ti c s f o r p r o c e s si n g a n d c o o k i n g a s w ell a s s o m e
a d a pt a ti o n f o r diff e r e n t e n v i r o n m e n t s . T h e m aj o r a c h i e v e m e n t s i n pl a n t b r e e d -
in g h a v e c o m e a b o u t b y i n c r e a si n g t h e r ati o g r a i n t o st r a w t h a n i n c r e a si n g t h e
bi o m a s s it s elf . I n c r e a si n g b ot h t h e bi o m a s s a n d t h e yi eld of g r ai n r e m ai n s o n e of
t h e g r e a t c h all e n g e s o f t h e f u t u r e .
C h e m i c al o r o r g a n i c f e rtili z e r s t h at p r o v id e p l a n t n u t ri e n t s a r e n e c e s s a r y t o
r ai s e a g ri c u lt u r al y i eld s,a s m o st s oils d o n ot h a v e a d e q u at e n u t ri e n t s t o e n a bl e
pl a n t s s u c h a s c e r e al s t o gi v e high y i eld s . T y pi c al ly ,m o st s oils
,w h et h e r u n d e r
n at u r a l c o n diti o n s o r i n a g ri c ult u r al u s e ,r el e a s e a m e a g e r 3 0 k g of pl a n t n u t ri e n t s
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
2 8 H . T S U T S U I
p e r h e ct a r e p e r y e a r,s u ffi ci e n t f o r a g r ai n yi eld of o nly o n e t o n t o o n e a n d a h a lf
t o n s p e r h e ct a r e . A s t h e high y i eldi n g v a ri eti e s r e s p o n d ed w ell ( a n d p r ofit a bly) t o
t h e a p p li c ati o n of p l a n t n u t ri e n t s,t h e r e w a s a n i n c r e a s e d d e m a n d f o r f e rtiliz e r t o
b o o st y ield s . B et w e e n l 9 7 0 a n d 1 9 9 0,
w h e n t h e h i gh y i eldin g v a ri eti e s w e r e
w i d ely di st rib u t e d,f e rtili z e r c o n s u m pti o n i n d e v elo pi n g c o u n t ri e s r o s e by m o r e
t h a n t h r e e f old (f r o m 2 5 6 kil o g r a m s of f e rtiliz e r p e r h e ct a r e of a v ail a bl e l a n d t o 8 33
kil o g r a m s p e r h e ct a r e) .
T h e"
a p pli c ati o n of s ci e n c e”
t o a g ri c ult u r e i n cl u d e d t h e u s e o f c h e m i c al p e sti -
cid e s t o c o n t r ol c r o p l o s s e s f r o m a n t h r o p oid s,d is e a s e s a n d w e ed s . S y n t h eti c
p e sti cid e s w e r e o n ly d i s c o v e r e d i n t h e e a rly l 9 4 0 s b u t t h ei r u s e e x p a n d ed r a pidly ,
m o stly i n t h e d e v el o p e d c o u n t ri e s; h o w e v e r , t h e r e i s al s o a g r o w i n g m a r k et f o r
p e sti cid e s i n t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s . A n n u a l s al e s i n S o u t h a n d E a st A si a a r e
i n t h e n ei gh b o r h o o d of 2 .5 billio n d oll a r s a n d o v e r 3 billio n i n L ati n A m e ri c a .
T r a diti o n ally f a r m e r s i n t h e s e a r e a s li m it e d l o s s e s f r o m p e st s b y r elyi n g o n h o st
pl a n t r e si st a n c e,
n at u r al e n e m i e s,
c u lt u r al m et h o d s a n d h a n d w e edi n g . Ii o w -
e v e r,t h e m a s s i n t r od u cti o n of t h e n e w v a ri eti e s a n d t h e s p r e a d o f m o n o c u lt u r e
w it h d e n s e st a n d s of g r a i n a n d c o n ti n u o u s c r o p p i n g i n i r rig at ed a r e a s ( e s p e ci ally
ri c e) r e m o v e d m a n y n at u r a l c o n st r ai n t s t h at h eld p e st s i n c h e c k a n d c r e a t e d a
f a v o r a bl e e n v i r o n m e n t f o r t h e r a pid m ultipli c ati o n of p e s t s . S o o n r el ati v ely
m i n o r p e st s st a rt e t o c a u s e s u b st a n ti al l o s s e s . G o v e r n m e n t s e n c o u r a g e d t h e u s e
of p e sti cid e s ( w it h s u b sidi e s a n d p r o m oti o n al c a m p aig n s) a n d f a r m e r s v e ry
r a pidly e x p a n d e d t h e u s e of t h e s y n t h eti c p e sti cid e s a s t h ey f o u n d t h e m t o b e
e c o n o m i c,r eli a bl e a n d l a b o r s a vi n g . T h e fi n a n ci al r et u r n s o n t h eir u s e w e r e v e ry
h i gh .
T h e i n t r o d u cti o n a n d s p r e a d of t h e n e w v a ri eti e s,al o n g w it h t h e i n c r e a s e i n t h e
us e o f f e rtili z e r s, p e sti cid e s a n d t h e s p r e a d of i r rig a ti o n
,h a v e c o n t rib u t e d t o t h e
i n c r e a s e s in a v e r a g e y i eld s of t h e m aj o r c e r e al s,e s p e ci al ly w h e at a n d ri c e . T h e
h i gh yi eld i n g v a ri eti e s of w h e a t w e r e fir st i n t r o d u c e d i n M e x i c o w h e n w h e at
yi eld s w e r e 7 5 0 k il o g r a m s p e r h e ct a r e . F oll o w i n g t h e i n t r o d u cti o n of i m p r o v ed
v a ri eti e s i n t h e e a rly 1 9 5 0 s, y i eld s r e a ch e d 1 .3 7 t o n s p e r h e ct a r e a n d i n t h e m id -
1 990 s t h e y r e a c h e d o v e r 4 . 4 t o n s p e r h e ct a r e . A c c o r di n g t o D r . N o r m a n B o rla u g ,
t h e b e tt e r f a r m e r s i n M e x i c o n o w h a r v e st 6 .5 t o 7 t o n s o f w h e at p e r h e ct a r e
c o m p a r ed t o 2 t o n s p e r h e ct a r e i n l9 4 5 . S i m il a rly , a v e r a g e yi eld s of w h e at i n
I n di a a n d P a ki st a n r o s e f r o m l e s s t h a n 1 t o n p e r h e ct a r e i n t h e 1 9 6 0 s w h e n t h e
n e w v a ri eti e s w e r e i n t r o d u c e d,t o m o r e t h a n 2 i n t h e l a t e 1 9 8 0 s . A v e r a g e y i eld s
of ri c e c o r n h a v e al s o i n c r e a s e d . R i c e y ield s i n t h e P hilip p i n e s , w h e r e t h e fi r st
i m p r o v e d v a ri etie s of ri c e w e r e i n t r o d u c ed,r o s e f r o m 1 . 5 3 t o n s of p a d d y i n l 9 66/
6 8,t o 3 . l l t o n s p e r h e ct a r e i n 1 9 8 7 / 8 9 i n t h e w et s e a s o n
,a n d f r o m 1 .6 0 t o n s p e r
h e ct a r e t o 3 .2 0 t o n s p e r h e ct a r e i n t h e d ry s e a s o n . Y i eld i n c r e a s e s i n ot h e r m aj o r
ri c e p r o d u ci n g a r e a s al s o r o s e s u b st a n ti ally .
T h e i n c r e a s e s i n y i eld s p r o v id ed t h e b a si s f o r t h e r a pid g r o w t h i n o u tp u t i n m o st
of t h e d e v el o p i n g c o u n t ri e s b et w e e n 1 9 6 0 - 9 0 . W h e r e yi eld g r o w t h w a s sl o w,a s
i n S u b - S a h a r a n A f ri c a,
o v e r a ll i n c r e a s e i n o u t p u t w a s a ls o sl o w . O n e of t h e
i m p o rt a n t q u e sti o n s f o r t h e f u t u r e i s w h et h e r t h e c o n ti n u e d”
a p p li c ati o n of
I y rig ll ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u y la l P la n m
'
n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
W O R L D I R R I G A T I O N V .F O O D
,A G R I C U L T U R E & I R R I G A T I O N I N T H E 2 1 S T C E N T U R Y 2 9
s ci e n c e t o a g ri c ult u r e”
w ill p r o vide a b a si s f o r s u st ai ni n g p a st hi gh r at e s of
g r o w t h i n y i eld s a n d w h et h e r t his c a n b e d o n e w it h o u t e x c e s si v e e n vi r o n m e n t al
d e g r a d a ti o n .
T h e e x p a n si o n of ir rig ati o n w a s a n e s s e n ti al c o m p o n e n t i n t h e w id e s p r e a d
a d o pti o n of t h e n e w v a ri eti e s . T h e e x p a n si o n of i r rig ati o n i n d r y a r e a s r e m o v e d
t h e c o n st r a i n t s t o e x p a n si o n i m p o s e d b y l a ck of m oi st u r e.
, a n a s s u r e d w a t e r
s u p ply e n c u r a g ed f a r m e r s t o t a k e t h e ris k s of p u r c h a si n g t h e i n p u t s n e e d e d t o
r a is e y i eld s . T h e p r o m i s e of t h e n e w t e c h n ol o g y w it h it s high e r yi eld s i n d u c e d
g o v e r n m e n t s a n d e x t e r n al fi n a n ci n g a g e n ci e s t o i n v e st i n i r rig ati o n r et u r n s o n
i n v e st m e n t i n ir rig ati o n w e r e s u b st a n ti ally hi gh e r c o m p a r ed w it h r et u r n s th a t
w o uld h a v e b e e n a tt a i n ed w ith t h e l o w e r y i eldi n g t r a diti o n al v a ri eti e s . I r rig a tio n
e x p a n d e d v e ry r a pidly i n t h e p e ri od 19 60 - 1 99 0 ri si n g f r o m 1 00 m illi o n h e ct a r e s t o
1 7 0 m illi o n h e ct a r e s , m u ch of t hi s a r e a w a s p l a n t e d t o h i gh yi eldi n g v a ri eti e s .
( T o b e c o n ti n u e d)
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
R ep o rt
A p pli c a ti o n o f R a i n f a ll - R u n o ff M o d e l N A M
i n t h e N o r t h - W e s t R e gi o n o f B a n gl a d e s h
S h a h a d a t H o s s A I N*
, M . M o z z a m m el Il o Q U E*
a n d S y e d M o hib U d di n A H M E D*
A b s t r a c t T h is p a p e r p r e s e n t s t h e d e t a il ed c alib r a tio n a n d v e rific atio n
of th e N A M r ai n f al l- r u n off m o d el p a r a m et e r s f o r o n e of t h e c at ch m e n t s i n t h e
N o rt h- W e st r e gi o n of B a n gl a d e s h . T h e m o d el c alib r a ti o n w a s c a r ri ed o u t
a g ai n s t b ot h o b s e r v e d r u n off a n d o b s e r v ed g r o u n d w a t e r l e v el . C alib r a tio n
r e s ult s of t h e m o d el e x h ibit e j( C ell e n t a g r e e m e n t w it h b ot h t y p e s of fi eld d a t a .
V e rific ati o n r e s ult s gi v e r e a s o n a ble c o r r e s p o n d e n c e w it h o b s e r v ed r u n off a n d a
pe rf e c t m a t c h w ith o b s e r v e d g r o u n d w a t e r le v el . Fi n ally ,th e o u t c o m e of t hi s
st u d y s u p p o r t s t h e c o n t e n ti o n t h a t t h e N A M r ai n f al l- r u n off m o d el c o uld b e
a p p li ed s u c c e s sf u lly i n c o n t e x t of B a n gl a d e s h .
1 . I n t r od u cti o n
B a n gl a d e s h i s a ri v e ri n e c o u n t ry w it h c o m pl e x h y d r ol o gi c al c o n diti o n s . It s
e c o n o m y i s a g r o-i n d u s t r y-b a s e d,
w h i c h i s d e p e n d e n t o n t h e d e v el o p m e n t a n d
m a n a g e m e n t of it s w at e r r e s o u r c e s . A s u rf a c e- w at e r si m ul ati o n p r og r a m h a s
b e e n st a rt e d r e c e n tly t o d e v el o p w at e r r e s o u r c e, p r oj e ct pl a n n i n g a n d m a n a g e -
m e n t t o ol s . I n t h is p r o g r a m,a h y d r o dy n a m i c m od elli n g p a c k a g e c all e d M I K E l l
i s b ei n g u s ed . T h e M IK E l l m o d elli n g s y st e m ( D H I,1 988 , 1 9 9 0) , d e v el o p e d by t h e
D a ni s h H y d r a uli c I n stit u t e ( D H I) ,i s a c o m bi n a ti o n of h y d r a u li c , h y d r ol o gi c
,
m o r p h ol o gi c al,
a n d s ol u t e t r a n s p o rt m o d el s .T h e h y d r ol o gi c al m o d el of t hi s
sy st e m i s c all e d N A M ; it p r e d i ct s r u n off f r o m a c at c h m e n t a r e a d u e t o p r e cip it a-
ti o n . T o e v a l u at e t h e s u it a bility of t h e N A M i n p r e di cti n g r u n off i n B a n gl a d e s h
c o n diti o n s, a pil ot st u d y h a s b e e n u n d e rt a k e n .
T h e m ai n o bj e cti v e of t hi s st u d y w a s t o e st a bli s h N A M m o d el p a r a m et e r s u si n g
t h e b e st s el e ct e d c at c h m e n t f r o m a r e gi o n , s o t h at t h e s e p a r a m et e r s c o u ld b e u s e d
f o r t h e w h ol e r e gi o n t o e sti m a t e t h e a ct u al r u n off f r o m r ai nf all . F o r t h e s e
p u r p o s e s t h e B o g r a c a t c h m e n t,
a r e p r e s e n t a tiv e c at c h m e n t of t h e N o rt h - W e st
r e gi o n of B a n gl a d e s h,
w a s s el e ct e d . T hi s p a p e r d e s c rib e s t h e a p pli c ati o n of t hi s
N A M m o d el i n t h e B o g r a c at c h m e n t .
II . M o d el D e s c ri pti o n
T h e N A M i s a c o n c e pt u al m o d el, b a s ed o n p h y si c al st r u ct u r e s a n d e q u ati o n s
I n stit u t e of Flo o d C o n t r ol & D r ai n a g e R es e w c h,B a n gl a d es h U n iv e r sity of E n gi n e e ri n g
& T e c h n olog y ,D h a k a
,B a ngl a d e s h .
( M a n u s c rip t R e c ei v e d S e p t e m b e r 4,1 9 9 2
,A c c e p t e d O ct o b e r 2 9
,1 9 93)
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
A P P L I C A T I O N O F R A I N F A L L- R U N O F F M O D E L N A M 3 1
u s ed t o g et h e r w ith s e m i- e m p i ri c al o n e s . T h u s , s o m e of it s pa r a m et e r s c a n b e
e v al u a t e d f r o m p h y si c al c at c h m e n t d at a,b u t t h e fi n al p a r a m et e r e sti m ati o n m u st
b e p e rf o r m ed b y c alib r a ti o n a p p lyi n g c o n c u r r e n t i n p u t a n d o u tp u t ti m e s e ri e s .
T h e st r u ct u r e of t h e m o d el i s s h o w n i n F i g u r e 1 . I n t h e m o d el t h e u p p e r m o st
c u lti v a t e d p a rt of th e g r o u n d s u rf a c e st o r ag e i s r e p r e s e n t ed a s U a n d t h e
m a x i m u m of t h at s u rf a c e st o r a g e i s d e n ot ed a s U m a x . T h e s o il m oi st u r e b el o w
t h e s u rf a c e f r o m w hi c h t h e v e g et ati o n c a n d r a w w at e r f o r t r a n s pi r ati o n i s t e r m ed
l o w e r z o n e st o r a g e a n d r e p r e s e n t e d a s L,a n d t h e m a x i m u m ofl o w e r z o n e s t o r a g e
is d e n o t e d a s Lm a x .
W at e r s u p p li e d t o t h e s u rf a c e f o r i r rig at e d a r e a s is t h e s u m of p r e cipit a ti o n,P
,
a n d i r rig ati o n w at e r , P ir,f o r w hi c h ti m e s e ri e s a r e s p e cifi ed .
I n filt r a ti o n,I N
,i s t a k e n dir e ctly f r o m t h e s u rf a c e st o r a g e t o t h e l o w e r z o n e
st o r a g e a n d i s m e a s u r e d a s a f u n cti o n of m oi st u r e c o n t e n t i n t h e l o w e r z o n e . If
K o-i n f( m r h /d a y) i s t h e i n filt r ati o n f a ct o r a t fi eld c a p a city ,( L - L m a x) ,
t h e n
I N -
( L m a x / L) K o-i mf.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(i)
B u t i n filt r ati o n i s e q u al t o U w h e n ( L m a J L) K o-i n f .
is hi gh e r t h a n U . T h e r e i s
n o i nfilt r a ti o n w h e n U - 0 .
F r o m i n filt r a ti o n,a p o rti o n of w at e r
,G ,
i s p e r c ol at ed d e e p e r a n d r e c h a rg e s t h e
g r o u n d w at e r s t o r a g e . T his p o rtio n i s c al c ul at e d a s a f u n cti o n of t h e c o n diti o n s
in t h e l o w e r z o n e st o r a g e . If T G i s t h e r o ot z o n e t h r e s h old v al u e f o r g r o u n d w a t e r
r e c h a r g e a n d L / L m a x is hi gh e r t h a n T G,t h e n p e r c ol a t e d w at e r , G
,m a y b e
e x p r e s s ed a s
G - I N (L / L m a x) - T G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..
. . . . . . . .
( 2)
P e r c ol ati o n is z e r o w h e n L / L m a x i s l e s s t h a n o r e q u al t o T G .
T h e r e m a in i n g p a rt of t h e i n filt r ati o n , D L , i s a s s u m ed t o i n c r e a s e m o ist u r e
c o n t e n t i n t h e l o w e r z o n e .
O v e rl a n d fl o w, Q O F f r o m t h e m o d el , o c c u r s w h e n t h e t ot al i r rig a ti o n w at e r
,T
,
e x c e e d s th e m a x i m u m s u rf a c e st o r a g e c a p a city U m a x a n d it i s c al c ul at ed a s
O O F -
( T - U m a x) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(3)
B u t w h e n T i s l e s s t h a n o r eq u al t o U m a x t h e r e i s n o o v e rl a n d fl o w .
I n t e rfl o w , Q I F f r o m t h e m o d el,i s g e n e r at e d w h e n th e r ati o L / L m a x is hi gh e r
t h a n T I F,a n d t h e a m o u n t i s d et e r m i n ed a s
Q I F -
( C K I F )1(L J L , m a x - T I F) (i - T IP)- 1 U . . . . . . . . t L . I . t t . - (4)
w h e r e T I F is t h e r o ot z o n e t h r e s h old v al u e f o r i n t e rfl o w a n d C K I F i s t h e ti m e
c o n st a nt f o r i n t e rfl o w . If L / L m a x is l e s s t h a n o r eq u al t o T I F,th e n t h e r e i s n o
i n t e rfl o w .
B a s efl o w,B F f r o m t h e m od el, is a cti v at e d w h e n t h e m a xi m u m g r o u n d w at e r
d e pt h w hi c h c a u s e s b a s e fl o w, G W L B F o , is a b o v e o r e q u al t o t h e g r o u n d w a t e r
l e v el,G W L . B a s efl o w i s c al c u l at e d a s
B F - ( G W L B F o - G W L) Sy (C K B F )
-
1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 5)
I -
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
3 2 S . tI O S S A I N,M . M . H O Q U E & S . M . U . A tI M E D
Fb i
1I rri
fQ t i o n
Ep . C c r QP
O v e rl Q n d f] o w
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S u rf o c eU S t
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I n fiEt r Q ti o n
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R o o t z o n e
] n t e rfl o w
C A F L U X
G W - P u m p
B c s e fl o w
r TL B F
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G W L
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G r o u n d w Q t e r
s t o r Q g e
k=BF'
A)
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c )- I
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f 3
F ig u r e 1 S t r u ct u r e of N A M R ai nf all - R u n off M o d el (D H I,1 9 9 1)
w h e r e Syi s t h e s p e cifi c yi eld a n d C K B F i s t h e ti m e c o n st a n t f o r b a s efl o w . T h e r e
i s n o b a s efl o w w h e n G W L i s h i gh e r t h a n i; W L B F o .
T h e ti m e c o rl St a n t S C K l a rid C K 2 a r e u s ed f o r r o u ti n g o v e rl a rld fl o w a n d
i n t e rfl o w .
E v a p ot r a n s pi r a ti o n i n iti ally t a k e s pl a c e at t h e p o t e n ti al r a t e,
E p ,f r o m t h e
s u rf a c e st o r a g e . W h e n w at e r c o n t e n t i n t h e u p p e r st o r a g e z o n e b e c o m e s z e r o ,
e v a p o r a tio n t a k e s p l a c e f r o m t h e r o ot z o n e st o r a g e at a n a ct u al r at e E a , w h i ch is
p r o p o rti o n al t o t h e p ot e n ti a l e v a p ot r a n s p ir ati o n,E p . T h e r ef o r e E a i s gi v e n a s
E a- E p (L / L m a x)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . .
. . (6)
I n t h e m o d el t h e p ot e n ti al e v a p o t r a n s p ir ati o n , E p , v a ri e s w it h c r o p ty p e a n d al s o
st a g e of g r o w t h . T h e m o d el t a k e s a c c o u n t of t h is v a ri ati o n b y all o w i n g t h e c r o p
c o effi ci e n t,C c , . p ,
f o r e a c h m o n t h .
T h e c a pill a ry fl u jE,C A F L U X
,of w a t e r f r o m t h e g r o u n d w at e r t a
'bl e d e p e n d s o n
r el ativ e m oi st u r e c o n t e n t ,L/ L m a x ,
a n d o n r ati o of g r o u n d w a t e r d e pt h , G W L , t o t h e
g r o u n d w at e r d e pt h a t w hi c h c a pill a ry fl u 3L i s 1 m m /d a y ,G W L F L l . T h e
C A F L U X ( m m /d a y) m a y b e e x p r e s s ed a s
C A F L U X -
( 1 - i / L m a 1 )1/2
( G W L / G W L F L 1)- a
. . . . . . . .
-. .
. . . . ..
.
(7)
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a m i n g N o . 2 7,1 9 9 4
A P P LI C A T I O N O F R A I N F A L L_ R U N O F F M O D E L N A M 3 3
w h e r e'
a'
- l .5 ＋0 .4 5 G W L F L I
U n d e r B a n gl ad e s h c o n diti o n s th e i n p u t d at a f o r t h e N A M r ai n f all r u n off m o d el
a r e: ( a) r ai n f a ll, (b) p ot e n ti a l e v a p o r ati o n
,a n d ( c) g r o u n d w a t e r a b st r a cti o n . T h e
m o d el p a r a m et e r s a r e e v al u at e d b y c alib r a ti n g t h e m o d el w it h o b s e r v ed di s ch a rg e
a n d g r o u n d w at e r l e v el d at a .
I n t h e p r e s e n t a p plic a ti o n, d aily r ai n f all a n d e v a p o r ati o n a n d m o n t h ly g r o u n d-
w a t e r a b st r a cti o n d a t a w e r e u s e d a s t h e m od el i n p u t , a n d t h e m o d el w a s r u n u si n g
o n e-d a y ti m e st e p s .
Ill . C a t c h m e n t D e s c ri p ti o n
T h e t ot al a r e a of t h e c a t ch m e n t (F ig u r e 2) i s 2 5 5 k m2
. T h e c at c h m e n t i s
b o u n d e d o n t h e n o rt h b y G o bi n d a g a nj a n d o n t h e s o u t h b y B o g r a . T h e e a st a n d
t h e w e st b o u n d a ri e s of t h e c at c h m e n t w e r e d eli n e at ed u si n g b ot h c o n t o u r m a p s
a n d s p ot i m a g e m a p s . T h e m ai n d r ai n a g e c h a n n els of t h e c a t c h m e n t a r e t h e
ri v e r s K a r at o y a a n d G a n g n ai . N o r m ally ,t h e r e i s n o fl o w th r o u gh t h e ri v e r
N a g a r . D u ri n g r ai n y s e a s o n w h e n w a t e r l e v el i n t h e ri v e r K a r at o y a e x c e e d s a
c e rt ai n l e v el, 5 t o 1 0 p e r c e n t of w at e r m a y s pill i n t o th e N a g a r . S o m e ti n y
st r e a m s a ls o d r ai n lo c al ly i n t o t h e s e c h a n n els . T h ej u n cti o n o f t h e s e t h r e e ri v e r s
i s at Sibg a nj . T h e u p p e r h alf of t h e c at c h m e n t i s d r ai n e d by t h e ri v e r K a r a t o y a
a n d t h e ri v e r G a n g n ai at Sibg a nj . T h e l o w e r h alf of t h e c at c h m e n t i s d r ai n e d b y
t h e ri v e r K a r at o y a a n d s o m e s m all st r e a m s . T h e t ot al di s c h a r g e f r o m t h e
c at c h m e n t i s c a r ri e d t h r o u gh o n e c h a n n el , a n d t hi s di s c h a r g e i s m e a s u r ed at t h e
B a n gl a d e s h W a t e r D e v el o p m e n t B o a rd (B W D B) st a g e st ati o n a t B og r a . T h e
offt a k e of t h e K a r a t oy a ri v e r f r o m t h e K at a k h a li ri v e r at C h a t a k R a hi m p u r w a s
cl o s e d 1 2 - 13 y e a r s a g o,b u t l a r g e s pill s , p a rti c ul a rly i n t h e m o n s o o n
,o c c u r r ed o n
t h e ri gh t b a n k of t h e K h a t a k h ali ri v e r u p t o 1 98 8 , w h e n t h e cl o s e r d a m a n d t h e
e m b a n k m e n t w e r e f u rt h e r r ai s e d . A s a r e s u lt , si n c e t h e n t h e r e h a s b e e n n o s u c h
s p ill f r o m o u t sid e t h e c at c h m e n t . T h e t o p o g r a p h y of t h e B o g r a c a t c h m e n t is fl a t
a n d t h e t o p s oil i s of silt y t y p e . T h e a r e a is u s ed m ai n ly f o r ri c e c u lti v ati o n .
S h all o w a n d d e e p t u b e w ells a r e u s e d i n t h e d ry s e a s o n f o r i r rig ati o n .
All t h e d a t a f o r t h i s st u dy w e r e c oll e ct e d f r o m t h e B a n gl a d e s h W at e r D e v el o p-
m e n t B o a r d ( B W D B) a n d t h e W a t e r R e s o u r c e s Pl a n ni n g O r g a ni z a ti o n ( W a R P O) .
T w o r ai n f all st ati o n s a t B og r a a n d Sibg a nj ,o n e e v a p o r ati o n st a ti o n at B o g r a ,
o n e g r o u n d w at e r l e v el st ati o n a t G a bt al i,a n d o n e di s c h a rg e a n d w at e r l e v el d at a
st ati o n a t B o g r a w e r e u s e d . T h e l o c ati o n s of t h e h y d r ol o gi c al m e a s u r e m e n t
st ati o n s a r e s h o w n i n Fi g u r e 2 .
T w o r ai n f all st ati o n s at B o g r a a n d Sib g o nj w e r e u s ed t o c al c u l at e t h e m e a n
a r e al r ai n f all of t h e b a s i n . T o c a lc u l a t e m e a n a r e al r ai n f all , t h e c a t c h m e n t
w ei gh t s of t h e t w o r ai n f all st ati o n s w e r e s et at 0 .4 5 f o r t h e st ati o n a t B o g r a a n d
0 .5 5 f o r t h e s t a tio n at Sib g a nj o n t h e b a si s of ey e j u d g e m e n t . T h e v a ri ati o n i n
r ai n f a ll b et w e e n t h e s e t w o st a ti o n s w a s n e gl igi bl e.
,t h e r ef o r e t h e w ei gh t f a ct o r s
c o n sid e r ed h a d i n sig n ific a n t i n fl u e n c e o n t h e r e s u lt s .
T h e i n iti al c o n diti o n s o f t h e m o d el - in iti al m oi st u r e c o n t e n t of u p p e r r o ot z o n e,
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
3 4 S . H O S S A I N,M . M . fI O Q U E & S . M . U . A R M E D
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S C A L E'
. 1,
. 3 .5 0 .0 0 0
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0 3, 5 7 k m
Fig u r e 2 B o g r a P ilot C a t c h m e n t
l o w e r r o ot z o n e,
o v e rl a n d fl o w,i n t e rflo w , a n d g r o u n d w a t e r d e p t h
- w e r e d et e r-
m i n e d f r o m a p r e vi o u s si m u l a ti o n o v e r s e v e r al y e a r s,b y n oti n g th e c u r r e n t
m oi st u r e c o n t e n t of t h e r o ot a n d t h e w at e r d e pt h at t h e ti m e of y e a r w h e n t h e n e w
si m u l ati o n w o u ld st a rt .
I V . C alib r a ti o n a n d V e rifi c ati o n of t h e M o d el
T h e 1 99 0 h y d r ol o gi c al y e a r w a s u s ed t o c alib r at e t h e N A M r ai n f all r u n off m o d el
p a r a m et e r s of t h e c at c h m e n t b e c a u s e t h at y e a r'
s d at a w e r e f6 u n d t o b e m o st
r eli a bl e a n d c o n si st e n t . A ft e r t h e p r eli m i n a r y c alib r a ti o n , o b s e r v e d di s c h a rg e
I m
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
A P P L I C A T I O N O F R A I N F A L L - R U N O F F M O D E L N A M 3 5
w a s d et e r m i n e d t o b e a b o u t t h r e e tid e s h igh e r t h a n th e m od el si m ul at e d di s -
c h a rg e . T o a c c o u n t f o r t hi s di s c r e p a n c y , t h e r ati n g c u r v e f o r t h e y e a r 19 90 w a s
a g ai n e x a m i n e d a n d f o u n d c o r r e ct . N e x t , t h e c a t c h m e n t a r e a w a s c h e ck e d a n d
f o u n d t o b e 2 5 5 k m2 i n st e a d o f 1 08 k m
2,
w hi c h w a s p r e v i o us ly u s ed f o r t h e
c alib r ati o n of t h e m od el p a r a m et e r s . T h i s o c c u r r e d b e c a u s e t h e m a p w a s d r a w n
t o t h e w r o n g s c al e . A ft e r t h e m u t ati o n of t h e c at c h m e n t a r e a t h e m o d el w a s
c alib r at e d a g ai n . W it h t h e s u b s e q u e n t m o difi c ati o n of p a r a m et e r s,t h e m o d el
w a s i n v e r y g o o d a g r e e m e n t w ith b ot h o b s e r v e d di s c h a r g e a n d o b s e r v e d g r o u n d -
w a t e r l e v el,
a s s h o w n i n F ig u r e s 3 a n d 4 . T h e v a l u e s of m o d el p a r a m et e r s
e s ti m a t e d t h r o u gh t h e p r o c e s s o f c alib r a ti o n f o r t h e c at c h m e n t a r e gi v e n i n
T a bl e 1 . T h e c alib r ati o n of t h e m o d el p a r a m et e r s w a s a c c o m pli s h e d m ai nly by
t ri al a n d e r r o r . D u ri n g c alib r ati o n m o st of t h e p a r a m et e r s w e r e f o u n d t o h a v e a
sig n ifi c a n t i n fl u e n c e o n t h e m o d el r e s ult .
U si n g t h e a b o v e c alib r a t e d p a r a m et e r s,t h e m o d el i s v e rifi e d f r o m A p ril 1 98 6 t o
M a r c h 1 990 a n d f r o m A p ril t o O ct o b e r 1 9 9 1 . B e c a u s e u n til t h e y e a r 1 9 88 w at e r
s pill e d i n t o t h e c a t c h m e n t f r o m t h e K a t a k h ali ri v e r , p a rti c ul a rly d u ri n g t h e
m o n s o o n p e ri od , t h e o b s e r v ed d at a e x hibit e x t r a p e a k s a n d e x c e s s di s c h a r g e
c o m p a r ed w it h t h e m o d el r e s u lt s . T h i s c o m p a ri s o n is s h o w n i n F i g u r e 5 . T h e
m e a n r ai n f all i n t h e c at c h m e n t a r e a (F i g u r e 6) al s o s h o w s t h a t t h o s e e x t r a p e a k s
c o u ld o n ly b e c a u s ed b y a s pill , b e c a u s e n o sig n ifi c a n t r ai n f all w a s r e c o rd ed d u ri n g
t h o s e p e ri o d s . H o w e v e r, o b s e r v ed g r o u n d w a t e r l e v el gi v e s a v e r y g o o d m at c hi n g
O L) s e r v e d R u n o ff (
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1 8 B 1
F ig u r e 3 C o m p a ris o n b et w e e n m od el a n d o b s e r v e d r u n off(1 9 90)
O b s e r v e d G r o u n d
M o d e L C Q ti b r Q t; O n
w Q t e ( L e v el ( r n )
Q t C r t e V I ( m )1.D O-0.0 0-
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A P R M ALy J U N
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1 9 91
Fig u r e 4 C o m p a ris o n b et w e e n m o d el g r o u n d w at e r l e v el a n d o b s e r v ed g r o u n d w a t e r
l e v el (1 9 9 0)
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7 , 1 9 9 4
3 6 S . E O S S A I N,M . M . H O Q U E & S . M . U . A H M E D
T a b l e I C alib r at ed N A M m o d el p a r a m e t e r s f o r B o g r a c at ch m e n t
･ A M M od el p a r a m et e r sP a
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t e r R e m a r k s
S u rf a c e s t o r a g e c a p a cit y ( U m a x)M a x i m u m w a t e r c o n t e n t in r o ot z o n e st o r a g e (L m a x)I n filt r atio n f a ct o r ( K o-i m f)T i m e c o n st a n t s f o r r o u ti n g o v e rl a n d fl o w (C K 1)T i m e c o n st a n t s f o r r o u ti n g i n t e r fl o w (C K 2)T i m e c o n st a n t f o r in t e r fl o w ( C K I F)T i m e c o n st a n t f o r b a s efl o w (C K B F)R o ot z o n e th r e s h old v al u e f or in t e rflo w ( T IP)R o ot z o n e th r e s h old v al u e f o r g r o u n d w a t e r r e c h a r g e
( T G)S p e cifi c y ield of g r o u n d w at e r r e s e r v oi r (S ,)M i n i m u m g r o u n d w a t e r d e p t h ( G W L m i n)M a x i m u m g r o u n d w at e r d e p t h c a u si n g b a s e fl o w
( G W L B F o)G r o u n d w at e r d ep t h f o r u n it c a pill a r y fl u x ( C A F L U X 1)
1 0 0 0 m m
lo o m
6 .5 m m /d a y
4 8 h o u r s
4 8 h o u r s
4 00 h o u r s
8 00 h o u r s
0 .i
0 .9
0 .0 9 5
0 .0 m e t e r
2 . 4 m e t e r
1 . 5 m et e r
r e c o m m e n d ed
c al ib r a t ed
c al ib r a t e d
c alib r a t e d
c alib r a t e d
c alib r a t e d
c alib r a t e d
c alib r a t e d
c al ib r a t e d
c al ib r a t e d
c alib r a t e d
c alib r a t e d
c alib r a t e d
o b s e r y c d R u r) of f ( rn 3/ s l
M o d e l V e rifi c cLt io n R u n of f ( / s )
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1 5 0
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1 3 6 8 l o w l e 8 T
Fi g u r e 5 C o m p a ris o n b et w e e n m o d el r u n off a n d o b s e r v e d r u n off(1 9 86- 9 1)
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,1 9 8 T
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l1 8 9 0
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F ig u r e 6 M e a n a r e a r ai n f all of t h e B o g r a c a t c h m e n t(1 98 6- 91)
o b s e r v ed G r o u n d w Q t e r l e v e L ( m )
I^ o d el V e rlFfi c cLtlI O n G r o u n d
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r 9 6 B 1 9 8 C f 9 9 1
Fig u r e 7 C o m p a ris o n b et w e e n m o d el g r o u n d w a t e r l e v el a n d o b s e r v e d g r o u n d w a t e r
l e v el(1 9 8 6- 91)
I r ri g ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
A P P LI C A T I O N O F R A I N F A L L R U N O F F M O D E L N A M 3 7
w it h t h e m o d el si m u l at e d g r o u n d w at e r l e v el . T h i s c o m p a ri s o n i s ill u st r at e d i n
F i g u r e 7 .
V e rifi c a ti o n r e s ult f r o m A p ril 19 89 t o M a r c h l 99 0 r e v e al e d t h at o b s e r v ed
di s c h a rg e w a s a bit l e s s t h a n th e m o d el si m ul a t e d di s c h a rg e . T o i n v e stig at e t hi s
di s c r e p a n cy ,t h e r ati n g c u r v e f o r t hi s y e a r w a s r e c o n st r u ct ed
,w hi c h i m p r o v ed
19 89 dis c h a r g e sli gh tly .F ig u r e 6 s h o w s t h at r ai n f all p e a k s i n 19 89 w e r e hi gh e r
t h a n t h o s e i n 1 9 90 . B u t o b s e r v e d di s c h a r g e i n t h e y e a r 1 9 89 i s l e s s th a n t h at i n
19 90 . T hi s i n di c at e s t h a t t h e r e c o r d e d w a t e r l e v el s w e r e n o t a c c u r a t e . A v e r a g e
r e c o r d e d w a t e r l e v el f o r t h e y e a r 1 989 i s l 1 .23 m,a n d t h a t f o r 1 990 i s 13 .02 m
.N o
r e a s o n w a s e v id e n t f o r t h e l a rg e d iff e r e n c e b et w e e n th e s e t w o y e a r s'
w at e r le v el s,
e x c e pt f o r a w r o n g g a u g e l e v el . D e s p it e t h i s e r r o r,t h e r u n off m o d e l s h o w s g o o d
a g r e e m e n t b et w e e n o b s e r v e d a n d si m ul at ed g r o u n d w at e r i n F i g u r e 7 .
I n t h e v e rifi c ati o n p e ri o d fr o m A p ril t o O ct o b e r 19 9 1,
m o d el si m u l at e d r u n off
s h o w s a p r o p e r c o r r el a ti o n w it h o b s e r v e d r u n off .
V . R e s ult s a n d D i s c u s si o n
D u ri n g c a lib r ati o n,
s o m e m o d el p a r a m et e r s w e r e o b s e r v e d t o h a v e m o r e i n fl u-
e n c e o n t h e r e s u lt s t h a n ot h e r s . T h e p a r a m et e r s t h at h a v e m o r e i n fl u e n c e a r e
s u rf a c e s t o r a g e c a p a cit y ( U m a x) ,ti m e c o n st a n t f o r in t e rfl o w ( C K I F) , ti m e c o n st a n t
f o r b a s efl o w (C K B F) ,i n filt r ati o n f a ct o r ( K o
-i m f) , a n d m a x i m u m d e pt h of g r o u n d -
w at e r c a u si n g b a s efl o w ( G W L B F o) . It is o b s e r v e d t h at if t h e fi eld st o r a g e d u e t o
r ai n f all e x c e ed s t h e s u rf a c e st o r a g e c a p a cit y (i . e . , U > U m a x) , t h e n all w at e r fl o w s
a s a n o v e rl a n d flo w a n d c a u s e s s u dd e n i n c r e a s e s i n t h e p e a k s v a l u e s of t h e m od el
r e s ult . F o r e x a m pl e , i n t hi s c at c h m e n t,
w h e n U m a x i s 2 0 0 m m o r l e s s i n st e a d of
1 000 m m , t h e p e a k of t h e h y d r o g r a p h i n c r e a s e s m o r e t h a n 4 00 p e r c e n t , w hile t ot al
a n n u al r u n off v ol u m e of t h e h y d r o g r a p h s h o w s o nly 5 p e r c e n t c h a n g e . O n t h e
o t h e r h a n d , ti m e c o n st a n t s f o r i n t e rflo w ( C K 1-F) a n d b a s efl o w (C K B F) h a v e a
sig nifi c a n t eff e ct o n b ot h p e a k a n d sh a p e of t h e r u n off h y d r o g r a p h . T h e p e a k of
t h e h y d r o g r a p h i s r e dd c e d a n d t h e s h a p e of t h e h y d r o g r a p h b e c o m e s fl at w h e n t h e
v al u e s of t h e s e p a r a m et e r s a r e i n c r e a s ed , a n d v i c e v e r s a .I n t h e c a s e ofi n filt r a
-
tio n f a ct o r ( K o-i m f) , a s m all e r d e cli n e c a u s e s a sig n ifi c a n t i n c r e a s e of p e a k v al u e s
i n t h e ri si n g li m b a n d si m ult a n e o u sly a d e c r e a s e of p e a k v al u e s i n t h e f alli n g li m b
o f t h e h y d r o g r a p.
h . T h e hi gh e r v al u e of g r o u n d w at e r d e p t h c a us i n g b a s efl o w
( G W L B F o) att e n u at e s t h e p e a k o f th e r u n off h y d r o g r a p h a n d c r e a t e s e x c e s s r u n off
i n th e f alli n g li m b of t h e h y d r o g r a p h .
I n t h i s p a p e r o n ly t w o r ai n f all st ati o n s w e r e u s e d t o c al c u l at e m e a n a r e al
r ai n f all,
w h i c h w a s n ot e n o u gh t o r e p r e s e n t th e m e a n a r e al r ai n f all . If m o r e
r ai n f all st a ti o n s w e r e a v a il a bl e,t h e m o d el r e s u lt c o u ld gi v e b ett e r a dj u st m e n t
w it h t h e o b s e r v ed dis c h a r g e . T h i s st u dy r e v e al s t h at t h e q u ality a n d r eli a bilit y
of o b s e r v e d w at e r l e v el d at a , w hi c h w e r e u s e d t o g e n e r a t e di s c h a rg e f r o m r ati n g
c u rv e , a r e p o o r f o r t h e y e a r 1 9 89 . C o m p a ri s o n of r ai n f all a n d m o d el si m u l a t e d
di s c h a rg e i n dic at e s t h a t i n t h e h y d r ol o gi c al y e a r 198 9 fi eld d at a m e a s u r e d w e r e 2 0
t o 3 0 p e r c e n t l o w e r th a n t h e a ct u al v a l u e ( F ig u r e 5) . A s a r e s ult , w hil e
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
3 8 S . H O S S A I N,M . M . H O Q U E & S . M . U . A tI M E D
g r o u n d w at e r l e v el gi v e s a g o o d m a t ch w it h ob s e r v ed d at a b u t c o n c u r r e n c e
b et w e e n t h e m o d el r u n off w it h o b s e r v e d r u n off w a s n ot p o s sib l e . I n t hi s s t u d y ,
d a t a f r o m A p ril 1,1 9 9 0
,t o M a r ch 3 1
,19 9 1
,w e r e u s ed t o c alib r at e t h e m o d el
p a r a m et e r s , a n d t h e m o d el v e rifi c ati o n w a s a c c o m p lis h ed u si n g t h e d at a f r o m
A p ril 1 , 1 9 8 6,t o M a r c h 3 1
,l 9 9 0
,a n d A p ril 1 t o O ct ob e r 3 1
,19 9 1 . T h e p e rf o r-
m a n c e of t h e m o d el ill u st r at e s t h a t i n t h e c alib r a ti o n p e ri o d t h e m o d el c o r r el at e s
n i c ely w it h o b s e r v e d di s c h a r g e a n d i n t h e v e rifi c ati o n p e ri o d t h e m o d el gi v e s
a c c e p t a bl e c o m pli a n c e w it h o b s e r v e d dis c h a r g e . S i m u l a t e d g r o u n d w at e r l e v el s
f o r b ot h c alib r ati o n a n d v e rifi c ati o n p e ri o d s d e p i ct p e rf e ct a g r e e m e n t w it h t h e
o b s e r v ed g r o u n d w at e r l e v el .
V I . C o n cl u si o n s
1 . C al ib r ati o n r e s u lt s of t h e m o d el s h o w e x c ell e n t c o n g r u e n c e w it h o b s e r v e d
d is c h a rg e a n d g r o u n d w at e r l e v el s .
2 . V e rifi c ati o n r e s u lt s of t h e m o d el s h o w j u stifi a bl e ag r e e m e n t w it h o b s e r v e d
dis c h a rg e a n d n i c e c o n c u r r e n c e w it h o b s e r v e d g r o u n d w at e r l e v el .
3 . M o d el p a r a m et e r s s u c h a s s u rf a c e st o r a g e c a p a cit y ,ti m e c o n st a n t f o r
i n t e rfl o w,ti m e c o n st a n t f o r b a s efl o w
,i n filt r a ti o n f a ct o r
,a n d m a x i m u m d e p t h of
g r o u n d w a t e r -le v el c a u si n g b a s efl o w a r e t h e m o st i m p o rt a n t p a r a m et e r s f o r
c alib r ati n g t h e m o d el .
4 . T h e N A M r ai n f all r u n off m o d el i s f o u n d s u it a bl e f o r t h e fl at i r rig a t e d l a n d
of t h e N o r th - W e st R e gi o n of B a n gl a d e s h .
A c kn o w l e d g e m e n t T h i s w o r k h a s b e e n s u p p o rt ed by t h e S u rf a c e W a t e r
M o d elli n g C e n t e r of W at e r R e s o u r c e s P l a n n i n g O rg a n i z ati o n o f B a n gl a d e s h a s a
s p e ci al c o m p o n e n t of t h e S u rf a c e W at e r Si m u l ati o n M o d elli n g P r o g r a m,P h a s e II .
R e f e r e n c e s
i) D a n i sh E y d r a uli c I n stit u t e . ( 1 9 91) . N A M D o c u m e n t a tio n a n d U s e r'
s G did e,N A M -
D O C U G . M l i/ w rd 2 2/ 1 9 91-04-1 7 / H C A /R A J/S A N / H R 5 /1 k n
2) D a n i sh Il yd r a uli c I n stit u t e . ( 1 9 90) . N A M D o c u m e n t a tio n a n d U s e r'
s G uid e,N A M -
D O C U G . M 1 1 / w r d2 2 /1 9 90 - 08-1 1 m C A / R AJ/S A N /1 k n
3) D a ni s h H y d r a uli c I n stit u t e . ( 1 9 88) . M I K E l l S cie n tific D o c u m e n t ati o n a n d U s e r'
s
G u id e,A g e r n A ll e
'
5 . D K-2 9 70 H o r s h lo m . D E N M A R K
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
R ep o rt
A S i m p l e R a i n f a ll R u n o ff M o d e l fo r F o r e c a s ti n g
D a ily D i s c h a r g e
M . Y u n u s R A N A*
A b s t r a c t A r ai n f all-r u n off m o d el is d e v el o p ed u si n g th e s y s t e m a n aly-si s a p p r o a c h . T h e m o d el is c al ib r a t e d a n d v e rifie d a g ai n s t t w o B a n gl ad e s h
w at e r sh ed s a n d c o m p a r e d w it h t h e N A M m od el . T h e p r o p o s ed m o d el p a r a m e-t e r s a r e r e alis tic
,a n d m at c h i n g of e s ti m a t e d dis c h a r g e a g ai n s t o b s e r v ed dis -
ch a r g e i s w it hi n t ol e r a ble li m it s of e r r o r . M o d el effi ci e n c y i m pli es t h a t t h e
p r o p o s e d m o d el i s a s g o o d a s t h e N A M m o d el . T h e p r o p o s ed m od el m a y b e
h elp fu l f o r r u n off e s ti m a ti o n i n ot h e r g e o g r a p hi c al r e gi o n s als o .
I . I n t r o d u cti o n
I n pl a n n i n g ,d e sig n
,a n d i m p l e m e n t a ti o n of w a t e r r e s o u r c e s p r oj e ct s , a v ail a bil -
it y of w at e r i s o n e of t h e m ai n f a ct o r s c o n sid e r e d . I n a w at e r s h ed ,r u n off
g e n e r a t e d i s d r a i n ed t h r o u gh t h e d r ai n a g e c h a n n el s a n d c a n b e m e a s u r e d at th e
o u tl et s c r o s si n g t h e b o u n d a r y of t h e w at e r s h e d . B u t d aily di s c h a r g e m e a s u r e -
m e n t i s n ot s o e a s y a s r ai n f all m e a s u r e m e n t . C o n v e r si o n of r ai n f all i n t o dis -
c h a rg e w it h t h e h elp of m at h e m ati c al m o d elli n g i s a s ol u ti o n t o o v e r c o m e t hi s
diffi c u lty . T his c o n v e r si o n i s v e ry h elp fu l if di s c h a rg e f o r e c a sti n g i s n e ed e d w it h
a l e a d ti m e o f o n e o r m o r e d a y s .
N u m e r o u s r e p o rt s a r e a v a il a bl e o n r ai n f all r u n off m o d elli n g b y t h e s y st e m
a n a ly si s a p p r o a c h . S o m e of t h e m o d el s d e v el o p e d o n t h e b a si s of s y st e m a n aly si s
a p p r o a c h a r e A m o r o c h o'
s M o d el l),t h e Li n e a r D i ff e r e n c e E q u ati o n M o d el 2)
,t h e
C o n st r a i n e d L i n e a r S y st e m s M o d el s), a n d t h e L i n e a r P e rt u r b ati o n M o d el4 )
. T h e
s y st e m a n aly si s a p p r o a c h d e p e n d s o n t h e p ri o r s u p p o siti o n o f a v e ry g e n e r al ,
fl e x ible r el a ti o n s h ip ( e .g .
,li n e a r a n d ti m e
-i n v a ri a n t) of i n p u t f u n cti o n w h i c h m a y
b e si m u l a t ed a n d t r a n sf o r m e d i n t o th e c o r r e s p o n di n g o u t p u t f u n cti o n.
T hi s p a p e r p r e s e n t s a si n gl e -i n p u t ( r ai nf all) , si n gl e-
o u t p u t (di s c h a rg e) m o d el f o r
a w at e r s h e d r u n off e sti m a ti o n . T hi s m o d el i s al s o c o m p a r e d w it h t h e N A M
m o d els ),a c o n c e pt u a l m o d el w h i c h h a s 1 5 p a r a m et e r s f o r c alib r a ti o n . O pti m i z a
-
ti o n of t h e s e l a rg e n u m b e r s of p a r a m et e r s f o r a c at c h m e n t i s t edi o u s a n d ti m e -
c o n s u m i n g ,a n d th e c o m p a ri s o n s h o w s t h e u s ef u l n e s s o f t h i s si m pl e m o d el . T h e
m o d el s h o w s p r o m i s e i n si m u l ati o n of r u n o ff w it h a n a c c e pt a bl e m a r gi n of e r r o r i n
t e r m s of d e vi a tio n o f e sti m at ed r u n off f r o m th at o b s e r v ed . T h e diff e r e n c e
*
I n s tit u t e of Fl o o d C o n t r ol a n d D r a in a g e R e s e w c h,B a n gl a d e s h U ni v e r sity of E n B i n e e r
-
i n g a n d T e ch n olog y ,D h a k a
,B a n gla d es h
( M a n u s c rip t R e c ei v e d D e c e m b e r 1 6,1 9 92
,A c c e p t ed M a r ch 4
,l 9 9 4)
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
4 0 M . Y U N U S R A N A
b et w e e n t h e b e h a v i o r s of diff e r e n t c at c h m e n t s i n a g e o g r a p h i c a l r e gi o n m a y b e
e x p r e s s ed a s diff e r e n c e s i n c at c h m e n t s'
p h y si c al c h a r a ct e ri sti c s i n c o n v e r si o n of
r ai nf all t o r u n off . T h e m od el a n d it s a p pli c a ti o n i n t h e r e al w o rld a r e di s c u s s e d
i n t h e l at e r s e cti o n s .
II . T h e P r o p o s ed M o d el
F o r a sy st e m,if i d is a n i n p u t f u n cti o n f o r a d a y ,
d,
a n d o d is t h e c o r r e s p o n di n g
o u t p u t f u n cti o n,t h e n th e e x p r e s si o n m a y b e w ritt e n a s
id ) O d. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ; . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (1)
B u t,i n a h y d r ol o gi c s y st e m
,t h e eff e ct of i d c o n ti n u e s f o r s o m e s u c c e s si v e ti m e
,T
,
a n d t h e l e n g t h of t h i s ti m e m a y b e c alle d M e m o r y Le n gt h ( L) ofi n p u t .F o r a u nit
i n p u t , t h e o u t p u t f u n cti o n f o r a m e m o r y l e n g t h of ti m e , L , is c all e d P ul s e R e s p o n s e
f u n cti o n . I n d e al i n g w it h c o n ti n u o u s f u n ctio n s , if t h e i n p u t i s e x p r e s s e d a s a
s e ri e s of m e a n v al u e s o v e r s u c c e s si v e i n t e r v al s T,t h e o u t p u t of d a y d m a y b e
e x p r e s s ed a s:
o d- i: i d_i . 1 P ,
. ＋e d. . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(2)j
- 1
w h e r e o-o u tp u t
i - i n p u t
P- o r d i n at e o f p u l s e r e s p o n s e
e - m o d el e r r o r t e r m o r r e sid u al
L - m e m o r y l e n gt h .
T hi s i s t h e c o n diti o n w h i c h c o m m o n ly e x i st s w h e n a li n e a r r el? ti o n s hip i s
a s s u m e d t o r el a t e l o n g s y n c h r o n o u s i n p u t a n d o u t p u t s e ri e s ,f o r e x a m p l e s e v e r al
y e a r s of d aily v a l u e s ( ” r e c o r d s) . I n th e a b o v e f o r m ul a ti o n ( E q . 2) ,it i s a s s u m e d
t h at i n p u t s (i d-j . 1) a n d o u t p u t ( o d) P ri o r t o i l a n d o l a r e Z e r o,
a n d E q . 2 c a n b e
w ritt e n i n m a t ri x f o r m :
o - I P ＋E . . . . . . . . - . . .. .
.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
I. . . . . . . . . (3)
w h e r e 0 -[ n,1] c ol u m n v e ct o r of o u t p u t s e ri e s
I -[ n,L] m a t ri x of i n p u t s e ri e s
P -[ L,1] c ol u m n v e ct o r of p u l s e r e s p o n s e o rd i n at e
E -[ n,1] c ol u m n v e ct o r of m o d el e r r o r .
I n a ct u al c a s e s,t h e v al u e s ofi n p u t (1) a n d o u t p u t ( 0) a r e a s s u m ed t o b e k n o w n
a n d p u ls e r e s p o n s e (1) m u st b e d et e r m i n e d .T h e o p ti m u m v al u e of P c a n b e
d et e r m i n e d di r e ctly b y t h e m et h o d of o rd i n a r y l e a st s q u a r e s) a s gi v e n i n E q . 4 if t h e
o bj e ctiv e is t o m i n i m i z e t h e s u m of s q u a r e s of t h e m o d el o u t p u t e r r o r s:
P-
- [ ITI r
l
ITo . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . .
/. . . - . . . . . . . . . . . . . . (4)
If t h e i n p u t a n d o u t p u t a r e e x p r e s s e d i n t h e s a m e u n it s,th e n t h e G ai n F a ct o r
,
i . e .
,t h e r ati o of t ot al o u t p u t t o t ot al i n p u t
,m a y n o t b e u n it y . B u t f o r a
c o n s e r v ati v e si n gl e-i n p u t si n gl e- o u t p u t s y st e m w h e r e t h e t ot al i n p u t eq u al s t h e
I r rig ati o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
A SI M P L E R A I N F A L L R U N O F F M O D E L F O R F O R E C A S T I N G D A I L Y D I S C H A R G E 4 1
t ot al o u t p u t , t h e t r u e g ai n f a ct o r m u st n e c e s s a rily b e u n it y . F o r a r e q ui r ed g ai n
f a ct o r G , t h e c o n st r ai n t o n t h e s u m of o rdi n at e s of t h e p ul s e r e s p o n s e c a n b e
i n c o r p o r at ed a s f oll o w s:
bT
p-
- G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (5)
w h e r e b -u n it v e ct o r of s a m e di m e n si o n a s P
G -o b s e r v e d r a ti o of o u t p u t t o i n p ut .
T h is i s n e c e s s a ry ,b e c a u s e l o s s e s i n b et w e e n t h e t r a n sf o r m a ti o n of i n p u t i n t o
o u t p u t s u c h a s e v a p o r ati o n,i n filt r ati o n
,et c . m a y b e c o u n t e r e d b y g a i n f a ct o r . I n
a ct u a l c a s e,
o u t p u t ( r u n off) i s al w a y s l e s s th a n i n p u t ( r ai n f all) ,a n d h e n c e g ai n
f a ct o r m u st b e l e s s th a n u n it y .
III . M o d el E ffici e n c y
T h e p e rf o r m a n c e of a m o d el s h o u ld b e j u d g e d o n t h e e x t e n t t o w hi c h it s atisfi e s
it s p r a cti c a l o bj e cti v e , a c c u r a c y .
7) C rit e ri a w hi ch e x p r e s s m o d el a c c u r a c y a r e
g e n e r ally li n k e d w it h th e o bj e cti v e f u n cti o n u s e d f o r o p ti m i zi n g it s p a r a m et e r . A
c o m m o n ly u s ed obj e cti v e f u n ctio n i s t h e m e a n of th e s u m of sq u a r e s o f diff e r e n c e s
b et w e e n t h e o b s e r v e d a n d t h e e sti m at e d d at a :
Fr
-
Lg 1
( X k - y k)2
I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 6)
w h e r e x k-
Ob s e r v e d d a t a o n d a y A
y k -e sti m at e d d a t a o n d a y k
” - n u m b e r r e c o rd s .
F , i s a n i n d e x o f r e sid u al e r r o r o r v a ri a n c e w h i c h r efl e ct s t h e e x t e n t t o w hic h a
m o d el i s s u c c e s sf ul i n r ep r o d u ci n g th e o b s e r v e d d at a . It i s t h e r ef o r e a n a p p r o p-
ri at e c rit e ri a f o r e x p r e s si n g m o d el a c c u r a c y . B u t F , i s n ot a di m e n si o nl e s s
n u m b e r .
M e a n of o b s e r v ed d a t a i n th e c alib r ati o n p e ri o d i s
i - i -k% X k
･ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (7)
T h u s , i n iti al v a ri a n c e F i C a n b e d efi n ed a s
F i-i -
k* f - x k)2
･ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . ( 8)
N o w,t h e effi ci e n c y c rit e ri a m a y b e e x p r e s s e d a s
R 2 -(ii A
. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ( 9)
F i
H e r e , R 2 d o e s n ot b e a r di m e n si o n . S o,t hi s c rit e ri a s e e m s a p p r o p ri at e f o r m o d el
effi ci e n c y c o m p u t ati o n .
I m
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
4 2 M . Y U N U S R A N A
I V . D e s c rip tio n of W a te r s h e d e s
T h e H ald a b a si n is l o c at ed at t h e e a st e r n p a rt of B a n gl a d e s h (F i g u r e 1) . T h e
w at e r s h e d i s 7 7 9 k m2 i n a r e a a n d l o c a t e d b et w e e n 22
o
40'
N a n d 2 2o
5 6'
N l atit u d e
a n d b et w e e n 9 lo
3 7'
E a n d 9 2o
O O'
E l o n gi t u d e . T h e w at e r s h e d i s b o u n d e d b y l o w
h ill s i n t h e w e st ,n o rt h a n d e a st , a n d b y pl ai n s i n t h e s o u t h . E l e v ati o n of t h e
w a t e r s h e d at t h e n o rt h i s l 5 m a n d at t h e s o u th n e a r d r ai n a g e p oi n t i s 8 m .
A v e r a g e sl o p e of t h e w at e r s h ed is 2 5 c m / k m.
T h r e e r ai n g a u g e s a r e a v ail a bl e f o r
t hi s w at e r s h ed .T w o o f t h e m (R 30 1 a n d R 3 1 1) a r e i n sid e t h e w at e r s h e d
,a n d th e
r e m ai n i n g o n e ( R 3 1 8) is o u t s id e .T h e H ald a is t h e o n ly ri v e r d r ai n i n g th e
w a t e r s h e d at Pi n c h p u k u ri a (l 1 9) ,a n d t h e ri v e r o rigi n at e s i n sid e th e w at e r s h e d .
C r o s s fl o w t h r o u gh t h e b o u n d a r y of t h e w at e r s h e d i s n ot o b s e r v e d at a n y p oi n t .
D i s c h a r g e o f t h e H ald a is m e a s u r e d at P a n c h p u k u ri a . A v e r a g e r ai n f all o n thi s
w a t e r s h e d i s 2 4 00 m m p e r y e a r s).
T h e T a n g o n b a si n i s l o c a t ed at t h e n o rt h e r n p a rt of B a n gl a d e s h . T h e
w a t e r s h e d i s 3 2 3 k m 2 i n a r e a a n d l o c at e d b et w e e n 26o
O 4'
N a n d 2 6o
2 3'
N l atit u d e
9 Lt'
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a.a:
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S C A L E
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7
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4 Mit e s
Fig u r e 1 T h e H ald a b a si n of B a n gl ad e s h
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
A S I M P L E R A I N F A L L R U N O F F M O D E L F O R F O R E C A S T I N G D A I L Y D IS C H A R G E 4 3
a n d b et w e e n 88o
2 3'
E a n d 8 8o
3 0'
E l o n gi t u d e . T h e w at e r s h e d i s sit u a t ed o n
p l ai n s a n d i s b o u n d ed b y r o a d s o r el e v a t e d l a n d . El e v ati o n o f t h e w at e rs h e d at
t h e n o rt h i s 7 9 m, a n d at t h e s o u t h n e a r th e d r a i n a g e p oi n t i s 5 1 m . A v e r a g e s l o p e
of t h e w at e r s h ed i s 8 0 c m / k m . T w o r ai n g a u g e s ( R 2 09 a n d R 2 2 1) a r e a v ail a bl e
f o r t hi s w at e r s h e d . B ot h of t h e m a r e i n sid e t h e w a t e r s h e d . T h e T a n g o n i s t h e
o n ly riv e r d r ai ni n g t h e w a t e r s h e d a t T h a k u r g a o n (28 5) , a n d t h e ri v e r o rigi n a t e s
i n sid e t h e w a t e r s h e d . C r o s s fl o w t h r o u gh t h e b o u n d a r.
y of t h e w at e r s h ed i s n ot
o b s e rv e d at a n y p oi n t . D i s c h a rg e of t h e T a n g o n i s m e a s u r e d at T h a k u rg a o n .
A v e r a g e r ai n f all o n t hi s w at e r s h e d i s 20 00 m m p e r y e a r .
V . A p pli c ati o n of M o d el s a n d D i s c u s si o n
T h e p r o p o s e d m o d el i s a p p li e d o n t h e b a si n s w it h d a t a o bt ai n ed f r o m t h e
B a n gl a d e s h W at e r D e v el o p m e n t B o a r d , a st at e-
o w n e d o rg a n i z ati o n . D at a w e r e
c oll e ct e d f o r 7 y e a r s , fr o m A p ril 1 98 0 t o M a r c h 1 9 8 7 , f o r th e H a ld a b a si n a n d f o r 1 0
y e a r s,f r o m A p ril 1 97 6 t o M a r c h 1 9 8 2 a n d A p ril 198 3 t o M a r c h 1 98 7
,f o r T a n g o n
b a si n . R a i n f all d at a t o t b ot h g a u g e s of t h e T a n g o n b a si n f r o m A p ril 19 82 t o
M a r c h 1 983 w e r e n o t a v a il a bl e . F o r t h e H ald a b a si n,th e fi r st 4 y e a r s
'
d at a (A p ril
1 980 t o M a r c h 1 9 8 4) a r e u s e d t o c alib r a t e t h e m o d el,
a n d t h e r e m ai n i n g d at a (A p ril
1 98 4 t o M a r c h 1 9 8 7) t o v e rify t h e m o d el . F o r T a n g o n b a si n,t h e fir st 6 y e a r s d a t a
(A p ril 1 97 6 t o M a r ch 1 982) a r e u s ed t o c a lib r at e t h e m o d el,a n d th e r e m ai ni n g d at a
(A p ril 1 983 t o M a r c h 1 9 87) t o v e ri fy . T h i e s s e n p oly g o n m et h o d i s u s ed i n
a v e r a gi n g t h e r ai n f all o n t h e w at e r s h e d .
.M o d el c alib r ati o n a n d v e rifi c a ti o n
a g ai n st t h e H ald a a n d T a n g o n b a si n s a r e d e s c rib e d b el o w .
H a ld a b a si n
M e m o ry l e n g t h of t h e m o d el w a s fi r s t d et e r m i n ed b y t ri al f o r c alib r a ti o n p e ri o d ,
a n d a l e n g t h of 7 d a y s w a s f o u n d t o b e o pti m u m . A s a n e x a m pl e , c o r r e s p o n di n g
p ul s e r e s p o n s e f u n cti o n i s gi v e n i n F i g tl r e 2 . G ai n f a ct o r f o r o p ti m u m p ul s e
r e s p o n s e i s 0 .7 1 7 .T h e s h a p e a n d t h e g ai n f a ct o r of t h e p ul s e r e s p o n s e a r e
r e al i sti c .
T h e N A M m o d el i s c alib r a t e d f o r t h e s a m e p e ri o d u si n g t h e s a m e d at a .T h e
g ai n f a ct o r of t h e N A M m o d el i s 0 .6 1 5 . It i s o b v i o u s t h a t t h e N A M m o d el
a c c o u n t s f o r m o r e l o s s t h a n t h e n e w ly d e v el o p ed m o d el .
S a m p l e ti m e s e ri e s pl ot of i n p u t ( r ai nf all) a n d o b s e rv ed a n d e sti m at e d o u t p u t s
(d i s c h a rg e) f r o m b ot h m o d el s o n th e s a m e s c al e f r o m A p ril 198 3 t o M a r c h 1 984 a r e
gi v e n i n F i g u r e 3 . M at chi n g o f e s ti m a t e d di s c h a rg e t o o b s e r v e d o n e i s g o od .
K e e p i n g al l t h e p a r a m et e r s of t h e c alib r a ti o n p e ri o d u n c h a n g e d,t h e m o d el i s
v e rifi e d f o r t h e r e m ai n i n g d at a p e ri o d ( A p ril 198 4 t o M a r c h 1 9 8 7) . S a m pl e ti m e
s e ri e s pl ot of i n p u t( r ai n f all) a n d o b s e r v ed a n d e sti m at e d o u t p u t s (di s c h a rg e) f r o m
b ot h m o d el s o n t h e s a m e s c al e f r o m A p ril 1 98 4 t o M a r c h 1 985 a r e gi v e n i n
F ig u r e 4 . V e rifi c a ti o n r e s u lt i s al s o g o od .
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
4 4 M . Y U N U S R A N A
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m e m o r y L e n gt h i n d cLy S
Fi g u r e 2 P uls e r e s p o n s e of t h e fl ald a b a si n
- O b s e r v e d
E s fi Tn Qt ed by d e v eL o p e d n o d eL
E s fi rn Qf e d by N A N m o d e l
A p r M a y J u n ) u L A u g S e p O c t N o w D e ( J a m F e b H c Lr
Fig u r e 3 O b s e r v ed a n d e s ti m a t e d dis ch a rg e s (1 / 4/1 9 83- 3 1/ 3/1 9 8 4) of t h e fl ald a b a si n
I r yi g uti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al P la n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
A S I M P L E R A I N F A L L R U N O F F M O D E L F O R F O R E C A S T I N G D A I L Y D I S C H A R G E 4 5
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A p r H cLy ) U n J u t A ug S e p O c f N o v D e ( J Q n F E D rl a r
Fi g u r e 4 O b s e r v ed an d e s ti m at e d dis ch a r g e s (1 /4/ 1 98 4 - 3l /3 /1 98 5) of th e Il ald a b a si n
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O b s e r v e d
E s fi m ELf ed by d e v el op e d rn od et
I- E sfi m Af e d b y N A rl m o d eL
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1. b l
A p r M a y J u n J uLL A u g S e p O cf N o v D e c J Q n F e b M Q r
Fig u r e 5 O b s e r v e d a n d e sti m a t e d dis ch ar g e s (i/4 /1 9 77 - 31 /3/ 19 7 8) of th e T a n g o n b a si n
T a n g o n b a si n
M e m o r y l e n gt h of t h e m o d el w a s fi r st d et e r m i n e d by t ri al f o r c a lib r ati o n p e ri o d,
a n d a l e n g t h of 1 2 d a y s w a s f o u n d t o b e o p ti m u m . G ai n f a ct o r f o r o pti m u m p u l s e
r e s p o n s e is 0 . 8 0 5 . T h e s h a p e a n d t h e g a i n f a ct o r of t h e p u l s e r e s p o n s e a r e
r e ali sti c .
T h e N A M m od el i s c alib r at e d f o r t h e s a m e p e rio d u si n g t h e s a m e d at a .T h e
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
4 6 M . Y U N U S R A N A
g ai n f a ct o r of t h e N A M m o d el i s 0 .5 63 . It is o b v i o u s t h a t t h e N A M m o d el
a c c o u n t s f o r m o r e l o s s t h a n th e d e v el o p ed m o d el .
S a m pl e ti m e s e ri e s pl ot of i n p u t ( r ai n f all) a n d ob s e r v ed a n d e sti m at ed o u tp u t s
( di s c h a rg e) f r o m b ot h m o d el s o n s a m e s c al e f r o m A p ril 1 9 7 7 t o M a r c h 1 9 7 8 a r e
gi v e n i n F i g u r e 5 . M at c hi n g of e sti m at ed di s c h a rg e t o o b s e r v ed o n e i s g o o d .
K e e pi n g all t h e p a r a m et e r s of t h e c alib r ati o n p e ri o d u n c h a n g e d,t h e m o d el i s
v e rifi ed f o r t h e r e m ai n i n g d a t a p e ri o d (A p ril 1 9 8 3 t o M a r c h 1 9 8 7) . S a m pl e ti m e
s e ri e s pl ot of i n p u t ( r a i n f a ll) a n d o b s e r v ed a n d e sti m a t e d o u tp u t s (di s c h a r g e) f r o m
b ot h m o d el s o n t h e s a m e s c al e f r o m A p ril 1 98 4 t o M a r c h 19 8 5 a r e gi v e n i n
F ig u r e 6 . V e rifi c a ti o n i s al s o g o o d .
M o d e l e ffi ci e n c y
Effi ci e n ci e s of b ot h m o d el s f o r t h e H ald a a n d T a n g o n b a si n s a r e gi v e n i n t a b u l a r
fo r m b elo w .
E ffici e n c y (%)B a si n
N a m eC alib r a ti o n P e rio d V e rific ati o n P e ri od
P r o p o s ed M o d el N A M M o d el P r o p o s e d M od el N A M M od el
II al d a 8 2 .4 0 6 6 .6 1 7 7 .9 5 9 2 .0 2
T a n g o n 59 .4 2 5 2 .2 9 4 6 .1 2 8 1 .2 7
E ffi ci e n c y c rit e ri a i n di c at e s t h at t h e p r o p o s e d m o d el r e p r o d u c e s o b s e r v e d r u n o ff
b ett e r th a n th e N A M m o d el d u ri n g t h e m od el c a lib r ati o n p e ri o d,b u t t hi s n ot
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1 0 0
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O b s e r v e d
- - - - E sfi m n t ed by d e v eL o p e d m o d el
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A p r rl cLy J u n J ut A u g S e p O c t N o v D e c ) cL n F e b H d T
Fi g u r e 6 O b s er v ed a n d es ti m a t e d dis c h a r g e s (i/4 /1 9 84 - 31 /3/ 19 8 5) of t h e T a n g o n b a si n
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u y a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
A S I M P L E R A I N F A L L R U N O F F M O D E L F O R F O R E C A S T I N G D A I L Y D I S C II A R G E 4 7
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8 L 1 0 5
F ig u r e 7 S c a tt e r di a g r a m of th e r e sid u al s an d t h e o b s e r v e d dis ch a r g e of t h e li ald a b a si n
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0 b i e r v e d d i s c h a r g e ( m m / d )
8 4 10 5
F ig u r e 8 S c a tt e r di a g r a m of th e r e sid u als a n d t h e o b s e r v e d dis c h a r g e of t h e T a n g o n
b a si n
d u ri n g m o d el v e rifi c a tio n . S ti ll,t h e o v e r all p e rf o r m a n c e o f t h e p r o p o s e d m o d el i s
s ati sf a ct o ry .
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o .2 7 ,
1 9 9 4
4 8 M . Y U N U S R A N A
R e sid u a l v a ri a n c e
T h e r e sid u al v a ri a n c e s,i . e .
,t h e s q u a r e of t h e diff e r e n c e b et w e e n o b s e r v e d a n d
e sti m a t e d di s c h a rg e s , a r e pl ott e d a g a i n st o b s e r v e d dis c h a r g e s a n d a r e gi v e n i n
F i g u r e s 7 a n d 8 f o r t h e H ald a a n d T a n g o n b a si n s , r e s p e cti v ely . F o r v e ry l o w
a n d m edi u m di s c h a rg e s , v a ri a n c e s a r e h i gh e r t h a n f o r hig h di s c h a rg e s . O n e
o bj e cti v e o f r u n off m o d elli n g i s t o e sti m at e p e a k di s c h a r g e s c o r r e ctly . T hi s i s
v e r y h elp f u l f o r is s u i n g e a rly w a r n in g s f o r fl o o d f o r e c a sti n g . I n c a s e of p e a k
di s c h a r g e e s ti m ati o n , a s s o ci a t e d e r r o r i s l o w , a n d t hi s i s a n i m p o rt a n t c h a r a ct e ri s-
ti c of t h e p r o p o s e d m o d el .
V I . C o n cl u si o n
T h e e sti m ati o n of r u n off f r o m r ai n f all is n e c e s s a ry i n m a n y a p pli c ati o n s of
o p e r a tio n al h y d r ol og y . I n c a s e of flo o d f o r e c a sti n g a n d w a r ni n g , p e a k s m u st b e
e sti m at e d w it hi n a t ol e r a bl e li m it of e r r o r . T h e p r o p o s e d m o d el i s v e r y si m pl e t o
u n d e r s t a n d,e a s y t o u s e w it h a pe r s o n al c o m p u t e r
,a n d c o uld r e p r e s e n t th e r e a1 -
w o rld c o n diti o n s . I n t h e c a s e of t h e H a ld a a n d T a n g o n b a si n s,th e p e a k e sti m a-
ti o n , s h a p e of p u l s e r e s p o n s e s,
a rid g ai n fa ct o r s a r.
e g o o d . C o m p a r a ti v e st u d y
i n di c at e s th a t thi s m o d el i s a s u s ef ul a s t h e N A M m o d el . T h e u s ef u l n e s s of t h i s
m o d el m a y b e w ell a p p r e ci at e d i n ot h e r g e o g r a p h i c al r egi o n s al s o .
A c kn o w l e d g e m e n t
T h i s w o r k w a s c a r ri e d o u t i n t h e D e p a rt m e n t of E n gi n e e ri n g Ii y d r ol o g y , U n i v e r -
sit y C oll eg e G al w a y ,I r el a n d
,w it h I ris h G o v e r n m e n t r e s e a r c h f u n di n g . T h e
N A M m o d el w a s b o r r o w e d f r o m t h e D a n is h H y d r a u li c I n stit u t e,D e n m a r k
,f o r
r e s e a r c h p u r p o s e .
R ef e r e n c e s
1) A m o r o c h o, J .: M e a s u r es of t h e li n e a rity of th e hy d ylOlo gic s y s te m s
, J o u r n al of G e olo gi c al
R e s e a r c h 6 8, p p . 2 2 37 - 2 2 49 (l 9 63)
2) B o x,G . E . P .
,a n d J e n ki n s
,G . M .: Ti m e s e r ies a n aly si s : f w e c a s ti n g a n d c o n t r ol
,H old e n -
D a y I n c . (1 97 6)
3) N a t al e,L
. a n d T odi n i,E .: A st a ble e sti m a t o r f o r li n e a r m od els II : r e a l w o rld h yd r ol og i c
ap plic a ti o n,W at e r R e s o u r c e s R e s e a r c h 1 2 (4) , p p . 6 72 - 7 7 6 (1 9 7 6)
4) N a sh, J ..E
. a n d B a r si,B . I .: A hy b rid m o d el f o r j7 o u ) f w e c a s ti n g o n l a r g e c a tc h m e n t
,
5)
6)
7)
8)
J o u r n al of H y d r olo g y 6 5, p p . 1 2 5 - 13 7 (1 9 83)
N i els e n . S . A . a n d II a ni e n,E .: N u m e ric al si m u l atio n of th e r a i nf a ll r u n ojf P r o ces s o n a
d a ily b a sis,N o rdi c H y d r ol o g y ,
4, p p . 1 71 - 1 9 0 (19 7 3)
A st r o m,K .J .: L e c t u y e s o n id e n t ific a tio n p r oble m - th e le a s t sq u a r e s m eth o d
,R e p o rt 60 8 6
,
L u n d I n stit u t e of T e c h n ol og y ,D i vi sio n of A u t o m a tic C o rlt r Ol (1 9 6 8)
W M O : I n te r c o m p a risi o n of c o n cep t u al m o d els u s ed i n op e r a ti o n a l hy d r olo gi c alf o r e c a stin g ,
W o rld M e t e o r olo gi c al O r g a ni z a tio n,N o . 42 9 (1 9 7 5)
M a n al o,E . B .: A g r o cli m a tic s u r v e y of B a n gla d e sh
,B a n gl a d e s h Ri c e R e s e a r c h I n stit u t e
,
D h a k a (1 9 77)
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
R ep o rt
T h e U s e o f A g r o fo r e s t r y a s a S o il C o n s e r v a ti o n
S t r a t e g y i n t h e P hili p p i n e s
S . M . M E D IN A*
,M . A N A S E
*
a n d I . N A R IO K A*
S u m m a r y I n t h e P hilip p i n e s,t h e r a pid a n d e v e r-i n c r e a si n g r at e of s oil
e r o si o n,e s p e ci ally i n t h e u pl a n d s a n d hill y a r e a s
,h a s a r o u s e d g r e a t c o n c e r n .
S e v e r al st r at e gi e s,eit h e r e x i sti n g o r d e v elo p ed
,h a v e b e e n u s ed t o t r y t o p r e v e n t
o r sl o w d o w n t h e d e g r a d a tio n p r o c e s s . O n e s u c h st r a t e g y is a g r of o r e s t r y .
O n e of t h e m o st i m p o r t a n t r ol e s of a g r of o r e s t r y is t h e m in i m i z ati o n of s u rf a c e
r u n ofi,s oil e r o si o n
,a n d n u t ri e n t l o s s . S e v e r al a g r of o r e st r y s y st e m s ad o p t e d
i n v a ri o u s p a rt s of th e c o u n t r y a r e i n dig e n o u s o r a g e-
old p r a ctic e s w h ic h
in cl u d e ric e t e r r a ci n g ,r ot ati o n a g r of o r e st r y ,
a n d m ultis t o r y s y s t e m s . O t h e r s,
s u c h a s alle y c r o p p i n g ,w e r e d e v el o p ed t o e n a bl e p la n ti n g alo n g c o n t o u r s o n
slo p i n g a r e a s .
fl o w e v e r,it is a p p a r e n t t h a t c o n ti n u e d r e s e a r c h a n d i n t e n si v e i n f or m a ti o n
dis s e m i n atio n is n e c e s s a r y . M o r e o v e r,th e c o o p e r a ti o n of all p a r ti e s
,e s p e ci al ly
f a r m e r s,is i m p o r t a n t i n o r d er t o a c hi e v e a g ric u lt u r al a n d e c ol ogi c al s u s t ai n a-
bilit y t h r o u gh a g r of o r e s t r y .
T his r e p o rt ai m s t o d o c u m e n t a n d r e v ie w t h e i m p o r t a n c e of a g r of o r e s t r y
s y s t e m s i n a m eli o r a ti n g s oil c o n s e r v a ti o n p r o bl e m s i n t h e P hilip p in e s .
I . I n t r o d u cti o n
I n t h e P hilip pi n e s,h illy a r e a s c o n stit u t e a c o n sid e r a bl e s e g m e n t of t h e a g ri c ul-
t u r al s e ct o r,
c o m p ri si n g a b o u t 3 0 % of t h e c o u n t r y'
s t ot al l a n d a r e a of 3 0 m illio n
h e ct a r e s . O f t h e t ot al 9 m illi o n h e ct a r e s of h illy a r e a , 4 m illi o n h e ct a r e s a r e
u n d e r c u lti v a ti o n ( L a w a s et al .
,1 9 8 6) . W it h p r e v aili n g hi gh r ai n f all i n t e n siti e s
,
st e e p sl o p e s,
n u t ri e n t -d ep l et ed s oil s,
r e d u c e d v e g et ati v e c o v e r, a n d i n a p p r o p ri at e
c r o p m a n a g e m e n t p r a cti c e s , t h e s e c u lti v at ed hilly l a n d s h a v e b e c o m e t h e m o st
s e v e r ely e r od e d a n d m a r gi n ally p r o d u ctiv e a r e a s i n t h e c o u n t r y ( P a n i n g b at a n,
19 9 1) .
I n d e e d s oil e r o s i o n h a s n o w b e c o m e t h e c o u n t ry'
s m o st s e ri o u s e n vi r o n m e n t al
p r o bl e m ; b e c a u s e of t h e p r e v aili n g c o n diti o n s,eff o rt s a r e n o w b ei n g m a d e t o a r r e st
o r a t l e a st sl o w d o w n t h e eff e ct s of c o n ti n u e d s oil d e g r ad a tio n t h r o u gh v a ri o u s s oil
c o n s e r v ati o n st r a t e gi e s . O n e of t h e s e s t r at egi e s w hi c h h a s s h o w n p r o m i s e i n
r e st o rin g t h e s oil'
s f e rtilit y a n d s u st ai n i n g a g ri c u lt u r e i s a g r of o r e st ry .
A g r of o r e s t r y i s a c oll e cti v e n a m e f o r l a n d -
u s e s y st e m s a n d p r a ctic e s w h e r e
w o o d y p e r e n n i al s a r e d elib e r at ely pl a n t e d o n t h e s a m e l a n d m a n a g e m e n t u n it
w it h a g ri c u lt u r al c r o p s a n d / o r f a r m a ni m al s, eit h e r i n s o m e s p a ti a l a r r a n g e m e n t
* N O D A I R e s e w ch I n s tit u t e F a c u lty of A g ric ult w e,T o ky o U n iv e r sity of A g ric ult u r e
( M a n u s c rip t R e c eiv ed F e b r u a r y 4,1 9 93
,A c c e p t ed N o v e m b e r 4
,1 9 9 3)
I r rig ati o 7l E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
5 0 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & H . N A RI O K A
o r i n t e m p o r al s e q u e n c e . Alt h o u gh t h e p r a cti c e e v ol v ed a l o n g ti m e a g o a n d h a s
b e e n f ollo w e d b y m a n y u pl a n d f a r m e r s,t h e t e r m a g r of o r e st r y i s f ai rly n e w
,a n d it
t o o k ti m e f o r s ci e n ti st s t o gi v e a n a m e t o t hi s effi ci e n t a n d s elf- s u st a i n i n g s y st e m
( D el a C r u z a n d V e r g a r a,1 9 8 7) .
T hi s r e p o rt ai m s t o d o c u m e n t a n d r e vi e w t h e i m p o rt a n c e of a g r of o r e st r y
s y st e m s i n a m eli o r a ti n g s oil c o n s e r v a tio n p r o bl e m s i n t h e P hili p p i n e s .
_S p e cifi -
c all y ,t h e o bj e cti v e s of t hi s r e p o rt a r e : (1) t o p oi n t o u t a n d f u rt h e r e n l P h a si z e t h e
b e n efit s of t h e p r a cti c e of a p p r o p ri at e ag r of o r e st ry a n d (2) t o g e n e r at e i n t e r e st
a m o n g diff e r e n t g r o u p s of p e o pl e,
e s p e ci a lly f a r m e r s,t o w a r d s t h e a d o pti o n of
ag r of o r e st r y .
T h e d at a p r e s e n t ed i n t hi s r e p o rt w e r e o bt ai n e d f r o m r e s e a r c h a n d f r o m a ct u a l
s u r v e y a n d r e c o n n ai s a n c e of s e v e r al r e s e a r c h sit e s i n t h e P hilip p i n e s w h i c h
i n cl u d e C eb u,L a g u n a
,a n d Ri z a1 .
II . P r ot e cti v e R ol e s of A g r of o r e st ry
T h e p r e s e n t st at e of P hilip pi n e f o r e st s,c r o pl a n d s , a n d m a r gi n al a r e a s i s a c a u s e
f o r c o n c e r n T h e f o r e st c o v e r of t h e c o u n t ry d e c r e a s e d f r o m a b o u t 75 % j n 1 95 0 t o
2 5 % i n 19 8 8 ( D E N R,1 9 9 1) . A l s o
,7 5 % of t h e c o u n t ry
'
s c r o pl a n d s a r e v u l n e r a b l e t o
s oil e r o si o n, a n d at l e a st 1 3 p r o v i n c e s h a v e m o r e t h a n h alf of t h ei r t o t al l a n d a r e a
s e v e r ely e r o d e d (P a n i n g b at a n et al .,1 9 9 2; T a b l e I) .
W it h p r o p e r i m p l e m e n t a ti o n a n d m a n a g e m e n t p r a cti c e s,
ag r of o r e st ry-c a n
i n c r e a s e a n d s u s t a i n c r o p p r o d u cti vit y i n t h e u pl a n d s a n d i m p r o v e e n v i r o n m e n t al
c o n s e r v ati o n . S e v e r a l p r ot e cti v e r ol e s of a g r of o r e st r y ,m a i n ly i n th e r e d u cti o n of
s oil a n d n u t ri e n t l o s s , h a v e b e e n id e n tifi e d . S o m e o f t h e s e a r e li st e d i n t h e
f oll o w i n g .
T a b l e 1 A r e a a n d e x t e n t of l 3 s e v e r ely e r od e d p r o vi n c e s i n t h e P h ilip p i n e s
(P a n i n g b a t a n et a1 .,1 9 9 2; a s a r r a n g e d b y th e a u th o r s)
A r e a of E r od ed 9(o of A r e a
p r o v i n c e P r o v i n c e (h a) A r e a (h a) E r6 d e d
(A) ( B) (B / A)
8 3
8 0
7 6
73
68
66
6 6
6 5
63
60
56
5 5
51
3 1 6,5 81 2 6 2
,7 62
1 4 9,3 0 9 1 0 4
,5 1 6
50 8,8 3 9 3 8 6
,7 1 7
2 5 7,9 5 8 1 8 8
,3 0 9
3 0,9 2 8 2 1
,0 3 1
41 1,7 2 6 27 l
,7 3 9
4 04,76 9 2 69
,1 4 7
39 7,5 5 5 2 5 8
,4 1 0
53 2,3 9 7 3 3 5
,4 1 0
1 2 8,7 5 5 7 7
,2 5 3
1 8 5,8 6 1 1 0 4
,1 3 8
23 6,3 1 7 12 9
,9 7 4
2 9 5,1 50 1 50
,92 2
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
B a t a n g a s
L a U n i o n
C e b u
Il o c o s S u r
B a t a n e s
B o h ol
M a s b at e
A b r a
Il oil o
C a vit e
Ri z al
C a pi z
M a rin d u q u e
T II E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 5 1
A . M i n i m i z a ti o n o f S o il E r o si o n
It i s g e n e r ally a g r e e d t h at t h e t r e e c o m p o n e n t of a g r of o r e st ry h elp s m i n i m i z e
s oil e r o si o n . A st u d y by S e r r a n o (19 83) f o u n d t h at s oil p l a n t e d w it h l a n z o n e s
u n d e r c o c o n u t h a d a n e r o si o n r at e of o nly 3 . 5 t o n s p e r h e ct a r e p e r y e a r,
m u c h l e s s
t h a n p i n e a p pl e u n d e r c o c o n u t w hi c h h a s a r a t e of 1 4 . 5 t o n s p e r h e ct a r e p e r y e a r .
T h e l o w e r e r o si o n r at e i n t h e l a n z o n e s- c o c o n u t c o m bi n ati o n w a s d u e t o t h e
p e r m a n e n t c o v e r p r o v id e d b y l a n z o n e s t r e e s, p r ot e cti n g t h e s oil f r o m t h e e r odi n g
i m p a ct of r ai n . L a n z o n e s (L a n si u m d o m e sti c u m C o r r.) i s a t r o pi c al f r u it t r e e
,4 t o
8 m et e r s hi gh ,w it h u p ri gh t b r a n c h e s
,a n d it g r o w s b e st u n d e r p a rti al s h a d e . It
p r od u c e s edibl e y ell o w is h- w hit e obl o n g f r u it s i n b u n c h e s (S ci . E d u c . C e n t e r ,
19 80) . T h e r o ot s e x t e n d l at e r ally u p t o a b o u t 2 .5 m et e r s f r o m t h e t r u n k,a n d t h e
m a x i m u m d e pt h of p e n et r ati o n i s 1 . 2 m et e r s . T h e t a p r o ot i s n ot w ell d e v el o p e d,
a n d t h e g r e a t e st c o n c e n t r ati o n o f t h e a b s o rbi n g r o ot s i s f o u n d i n t h e u p p e r m o st 3 0
c m l a y e r of t h e s oil ( V a l m a y o r et a1 .,19 84) .
S oil e r o si o n r at e s a r e sig n ific a n tly aff e ct e d b y v e g et ati v e c o v e r . V e r a ci o n
r e p o rt ed (1 9 8 3) i n a st u d y o n t h i n n i n g i n t e n siti e s of n at u r a l B e n g u et p i n e pl a n t a-
ti o n s t h at s edi m e n t y i eld s i n c r e a s ed a s t h i n n i n g i n t e n sit y in c r e a s e s ( T a bl e 2) .
T h e t h i n n i n g i n t e n siti e s w e r e: u n t h i n n ed (0 % t r e e r e m o v a l) , m o d e r a t ely t h i n n e d
(2 5 % t r e e r e m o v al) ,li gh tly t h i n n e d (5 0 97o t r e e r e m o v al) a n d h e a vily th i n n ed (7 597o
t r e e r e m o v al) . H is st u d y u n d e r s c o r e d t h e i m p o rt a n t r ol e of c a n o p y c o v e r i n
r ed u ci n g s oil e r o si o n .
A n ot h e r st u d y by C u e v a s a n d D u m a (1 9 9 0) at M t . M a k ili n g ,L a g u n a ( F i g u r e
1) ,o f l a n d h a vi n g s w e et p ot at o a s t h e m ai n c r o p l o o k e d i n t o t h e eff e ct s of st rip
c r o p pi n g o n t h e a m o u n t of s e di m e n t l o a d a n d r u n off w a t e r . T h r e e-y e a r d at a
f r o m t h ei r e x p e ri m e n t i n di c at ed t h a t t h e a m o u n t s of s e di m e n t l o a d ( T a bl e 3) a n d
of r u n off w at e r ( T a b l e 4) a r e le s s w it h st rip c r o p pi n g .T h ei r st u dy al s o i n di -
c at e s t h e i m p o rt a n c e of c a n o p y c o v e r,a s s h o w n b y t h e c o n si st e n tly h i gh s e di m e n t
l o a d a n d w at e r r u n off f r o m t h e b a r e p l ot t r e a t m e n t .
B . M i n i m i z a ti o n o f S u r h c e R u n o ff
I n a st u d y c o
'
n d u ct e d i n T a n a y , R iz a l,
a n d M a bi n i , B at a n g a s (F i g u r e 1) ,t h e
T a bl e 2 A m o u n t of s edi m e n t yi eld i n t o n s p e r h e ct a r e of B e n g u e t
p i n e p la n t a ti o n u n d e r diff e r e n t t hi n n i n g i n t e n sitie s
(V e r a cio n,1 9 8 3; a s a r r a n g e d b y t h e a u t h o r s)
T r e a t m e n tA m o u n t of S e di m e n t
Y ield (t o n / h a)
H e a v ily t hi n n ed 3 6 .4 2
M od e r at ely t hi n n ed 2 0 .7 1
Li gh tly th i n n e d 1 2.7 4
U n t h i n n e d 1 0 .0 0
E x p e ri m e n t al s et- u p :
N o . of blo ck s - 3; B lo ck si z e - 9 0 0 m2
N o . of p lo t s/ blo ck - 4 ; P l ot si z e - 2 2 5 m2(1 5 m X 1 5 m )
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
5 2 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & H . N A R I O K A
M a p of th e P h ilip pi n e s
oO
a?;
＋
IF U G A O
L A C U N A
W
&”G
qS
SSa
Rib
a
M A NI L A
p ttjBjN E G
a
9
.
Q
.
b
g
b
O
. c P
Q 9
N
1
S RIG A O D E L S U R
i ^＋J
D A V A O D E L S U E
i
_. -
JO 2 0 0 k m
F ig u r e I A p p r o x i m at e lo c a tio n s of diff e r e n t a r e a s cit e d i n th e r e p o r t
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
T H E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 5 3
T a b l e 3 A m o u n t of s e di m e n t l o ad i n k g /h a of s w e et p o t a t o c r o p pi n g
w it h a n d w it h o u t g r a s s s t rip p la n ti n g
(C u e v a s an d D u m a,1 9 9 0; a s a r r a n g ed b y t h e a u t h o r s)
T r e a t m e n t 1 9 88 19 8 9 1 99 0 A v e r a g e
T 1 9 0 .0 89 .58
T 2 2 7 .0 72 .22
T 3 1 3 5 .0 1 92 .2l
T 4 6 5 .0 1 42 0 .9 6
C o n t r ol 3 4 3 3 6 .0 I 1 3 3i .27
52 3 .43 23 4 .3 4
73 .2 9 57 . 50
62 8 .2 5 31 8 .4 9
7 69 .l O 7 51 . 69
1 4 2 40 .90 1 9 9 69 .3 9
T 1 - w it h n a pi e r s t ri p s; w it h c o m p o s t
T 2 - w it h n a pi e r s t ri p s; w it h m u lc h
T 3 - w it h n a pi e r s t ri p s o nlyT 4 - w it h o u t n a p ie r
C o n t r ol - b a r e
S p a ci n g of s t rip s - 2 m.
,M u lc h - w e ed s i n t h e a r e a a n d c u tti n g s of G li ricidi a
s ePi u m a n d L e u c a e n a le o c o c ep h a l a
C o n diti o n s of e x p e ri m e n t al a r e a:
Sl o p e g r a die n t- 6 5 - 8 09(o
.
,S l op e le n g t h - 1 5 m ; P lo t si z e - 9 .2 m
2
T a b l e 4 A m o u n t of r u n off w a t e r i n u h a of s w e et p ot a t o c r o p pi n g
w it h a n d w it h o u t g r a s s st rip pl a n ti n g
(C u e v a s a n d D u m a,1 99 0 .
,a s a r r a n g ed b y t h e a u t h o r s)
T r e a t m e n t i 98 8 1 9 8 9 1 9 9 0 A v e r ag e
T 1 3 2 9,5 57 3 34
,56 2
T 2 2 1 7,0 70 2 50
,50 0
T 3 2 9 3,3 76 2 91
,2 8 2
T 4 2 3l,0 00 5 94
,1 5 0
C o n t r ol 1,2 1 4
,9 75 i
,3 02
,3 4 5
72 4,84 7 46 2
,9 8 9
4 08,98 5 29 2
,1 8 5
8 02,3 4 8 46 2
,3 3 5
1,44 5
,2 0 0 7 56
,7 8 3
2,83 5
,07 0 1
,78 4
,1 3 0
T 1 - w it h n a p ie r st rip s ; w it h c o m p o s t
T 2 - w it h n a p ie r st rip s ; w it h m ul ch
T 3 - w it h n a p ie r st rip s o n lyT 4 - w it h o u t n a pi e r
C o n t r ol - b a r e
S p a ci n g of st rip s,
m ul ch u s e d a n d c o n ditio n s of e x p e ri m e n t si m il a r t o T a b l e 3
f a r m e r s'
p r a cti c e of p l o w i n g u p a n d d o w n w a s c o m p a r ed w it h t h r e e al l e y c r o p pi n g
m et h o d s . S o m e r e s ult s o bt ai n e d s h o w t h e s oil -
c o n s e r v i n g c h a r a ct e ri sti c s of all e y
c r o p pi n g i n t e r m s of e r o si o n a n d r u n off(P a n i n g b at a n et al . , l 992 , T a bl e 5) .
C . M i n i m i z a ti o n o f N u t ri e n t L o s s
Si n c e a g r of o r e st r y p r a cti c e s m i n i m i z e s oil e r o si o n a n d s u rf a c e r u n o ff,it is
r e a s o n a bl e t o a s s u m e t h at t h ey m a y al s o m i n i m i z e n u t ri6 n t l o s s f rd m t h e s y st e m .
A st u d y by C a d eli n a (1 9 8 7) o n f a r m s lyi n g o n sl op e s r a n gi n g f r o m 1 0 t o 6 0
d e g r e e s i n N eg r o s I sla n d ( F i g u r e 1) h ad l o o k e d i n t o th e n u t ri e n t st at u s i n s oil s
f r o m u p l a n d f a r m s u n d e r v a ri o u s c r o p pi n g s y st e m s . T h e s t u d y f o u n d t h at
m u lti c r o p pi n g a n d m o n o r ot ati o n a l c r o p pi n g w it h t r e e s c o n si st e n tly p r od u c ed
hi gh e r n u t ri e n t l e v el s i n m o st n u t ri e n t s a n aly z e d t h a n c r o p p i n g w it h o u t t r e e s .
F ig u r e 2 s h o w s t h e o b s e r v e d diff e r e n c e s i n n it r o g e n a n d m a n g a n e s e a n aly s e s
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R w a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
5 4 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & H . N A R I O K A
P e r c e n t
.0 5 0
0 4 0
0 3 0
0 2 0
0 1 0
0
1 0- 1 9 y e a r s o f c u lti v a ti o n
P e r c e n t
.0 9 0
.0 7 5
.0 6 0
.0 4 5
.0 3 0
.0 1 5
0
1 0- 1 9 y e a r s of c u l ti v a ti o n
J＋M ulti ple c r o p p in g
( w ith o u t t r e e s)
DM ul tipl e c r o p pi n g
( wi t h tr e e s)
gM o n o r o t a ti o n al c r o p pi n g
( w i th o u t t r e e s)
_EZM o n o r o t ati o n al c r o p pi n g
( w i th tr e e s)
Fig u r e 2 A v aila bl e n it r o g e n ( A) a n d m a n g a n e s e (B) l e v els u n d e r v a rio u s c r o p p in g
s y s t e m aft e r 10 - 1 9 y e a r s of c ulti v ati o n (C ad eli n a,1 9 8 7)
aft e r 1 0- 1 9 y e a r s of c u lti v ati o n w it h a n d w it h o u t t r e e s .
III . A g r of o r e st r y S y st e m s P r a cti c ed i n t h e P hili p pi n e s
I n t h e P h ilip pi n e s,
a g r of o r e st r y i s o n e of t h e m aj o r d e v el o p m e n t p r o g r a m s t h at
u s e s f o r e st r e s o u r c e s f o r t h e s o ci o e c o n o m i c i m p r o v e m e n t of t h e r u r al p o p u l ati o n .
T h e s y st e m a ct u ally e v ol v e d fr o m a p r a cti c e i n iti at e d i n 1 9 6 7 by t h e P a p e r
I n d u s t ri e s C o r p o r ati o n of t h e P h ilip p in e s (P I C O P) i n S u rig a o d el S u r ( F i g u r e 1) .
I r yig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
T Ii E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 5 5
T a b l e 5 R u n off r at e s i n T a n a y ,R i z al a n d M a bi n i
,B at a n g a s
,P hili p pi n e s
,
c o m p a ri n g f a r m e r s'
p r a c ti c e s a n d th r e e all e y c r o p pi n g s y st e m s
(P a n i n g b a t a n et all1 9 92
.
,a s a r r a n g ed b y t h e a u t h o r s)
T a n a y ,R iz al M abi n i
,B a t a n g a s
T r e a t m e n t l 9 9 0 J u n e - A u g'
9 i 1 99 0 J ul y- S e p
'
9 1
( m m ) ( m m) ( m m) ( m m )
T l il l
T 2 4 7
T 3 4 4
T 4 74
4 5
1 5
1 5
1 0
1 2 5
1 0
8
1 4
64
9
9
l l
T 1 - F a r m e r s'
p r a ctic e ( p lo w i n g u p & d o w n t h e slo p e) ; n o c o n t o u ri n g ; c o r n-
p e a n u t .
T 2 - All e y c r o p : c o r n -p e a n u t.
,h ed g e r o w s : G liri cidi a
*＋n a pi er
.
,l o w i n p u t
m et h o d * *.
T 3 - All e y c r o p : c o r n - p e a n u t; h ed g e r o e s : Gli ricidi a ＋n a p i er ; h igh i n p u t
m et h o d * * *.
T 4 - All e y c r o p : c o r n - p e a n u t; h e d g e r o w s: b a n a n a ＋c hic o ( c a s h e w); hi gh i n p u t
m et h o d .
* G liri cid ia is a f a s t-g r o w i n g t r e e t h a t g r o w s u p t o 1 0 m h igh . It h a s a n o p e n
c r o w n,a n d t h e t r u n k i s t w ist ed o r g r o w s a t a n a n gl e . T h e t r e e th ri v e s i n a
w id e v a riet y of s oils i n cl u di n g s a li n e s oils,b e a c h s oils
,h e a v y cl a y s
,a n d a cidi c
a n d alk ali n e s oils . It c a n b e e s t a blis h e d o n v e r y i nf e r til e s oils .
* *lo w in p u t - h e rb a g e yi eld s of t h e h e d g e r o w s w e r e u tili z e d a s m u lc h a n d
f e rtili z e r
* * * hig h i n p u t - h e r b a g e y ield s of t h e h e d g e r o w s w e r e utili z ed alo n g w it h r e c o m-
m e n d ed f e r tili z e r a n d p e s ticid e r at e s
T h e vi a bilit y of t h e P I C O P p r o g r a m w a s p r o v e n i n 19 78 w h e n t h e c o r p o r ati o n'
s
a g r of o r e st r y p a rti cip a n t s h a r v e st ed t h ei r fi r st p u lp w o o d c r o p . B e c a u s e of t h e
P I C O P m et h o d'
s p r ofit a bilit y ,it w a s a d o pt e d b y t h e g o v e r n m e n t t h r o u gh t h e
B u r e a u of F o r e st D e v el o p m e n t ( R ep oll o a n d C a s till o ,1 989) .
S e v e r al a g r of o r e st r y s y st e m s , eit h e r p r e v i o u sly e x i sti n g o r r e c o m m e n d e d,
a r e
b ei n g p r a ct ic e d i n t h e P h ilip pi n e s a n d c a n b e cl a s sifi e d i n t o t w o c at eg o ri e s:
i n d ig e n o u s a n d r e c e n t ( L a s c o,1 9 8 7) . S o m e of t h e p r a cti c e s a r e d e s c rib e d a s
f oll o w s .
A . I n di g e n o u s A g r o f o r e s t r y S y s t e m s
I n d ig e n o u s a g r of o r e st r y s y st e m s a r e t h o s e p r a cti c ed m a i n ly b y c ult u r al m i n o ri -
ti e s . G e n e r a lly ,t h e r e a r e t h r e e t y p e s cl a s s ifi e d u n d e r t h i s ty p e of s y st e m .
1 . R i c e T e r r a c e s
I n B a n a w e,If u g a o ( F i g u r e 1) , t h e ri c e t e r r a c e s b e st e x e m plify t hi s t y p e ,
w h i c h
i s l o c ally k n o w n a s t h e"
P a y o h-p i n u g o”
s y st e m . T h e f o r e st c o m p o n e n t,
"
pi n u g o,
”
i s o w n e d,d e v el o p ed
,a n d m ai n t ai n e d b y f a m ili e s w h o o w n ri c e t e r r a c e s
,
"
P a y o h ,
”
t o p r o vid e w a t e r a n d p r e v e n t l a n d slip p a g e . B u t w h at r e a lly s et s it
a p a rt f r o m ot h e r s y st e m s , a n d t h e r e al k e y t o it s s u st a i n a bilit y , i s t h e a n ci e n t
p r a cti c e of t e r r a ci n g ,w h i c h is t h e m o st eff e cti v e m et h o d of p r e v e n ti n g e r o si o n
a c c o rdi n g t o V e rg a r a (l 9 8 6) . T h e f o r e s t c o m p o n e n t o r”
p i n u g o”
i s u s u ally
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R w al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
5 6 S . M.M E D I N A
,M
. A N A S E & I1 . N A R I O K A
l o c a t e d i n t h e h e a d w a t e r s o f t h e st r e a m s t h at p r o v id e i r rig ati o n f o r t h e ri c efi eld s
(Ii al o s,l 98 2) , a n d t h e t r e e s a r e pl a n t e d sy m m et ri c ally .
M o r e o v e r,t h e t r e e s
p l a n t e d a r e s el e ct ed a n d h a v e d efi n it e u s e s s u c h a s f o r f u el w o o d,h o u si n g ,
o r w o o d
c a r vi n g . W h il e th e r e a r e t r e e- c u tti n g a cti v iti e s,r e pl a n ti n g i s al s o d o n e
,a n d t h e
t r e e s i n t h e a r e a a r e w e e d e d, p r u n ed
,a n d t hi n n ed a s t h ey g r o w
,b ei n g p a rt of t h e
m a n a g e m e n t of t h e f o r e st c o m p o n e n t,u s u ally u n d e rt a k e n by t h e f a m ily t h at o w n s
t h e”
p i n u g o”
(0 1 of s o n,1 9 8 3) . B u t w h at r e ally g u a r a n t e e s t h e p r ot e cti o n a n d
c o n s e r v ati o n of t h e f o r e st e n v ir o n m e n t i s t h e st ri ct s et of t rib al l a w s w hi ch i m p o s e
s e v e r e p u n is h m e n t s f o r t h o s e st e ali n g w o o d f r o m ot h e s' ”
pi n u g o”
(A n o n y m o u s ,
1 9 8 0) . T h e s e m a n a g e m e n t a cti viti e s a n d p r a cti c e s a s s u r e t h e c o n ti n u e d p r e s e n c e
of t r e e s , t h u s c o n t rib u ti n g t o s oil c o n s e r v a ti o n a n d p r e v e n ti o n of l a n d slip p a g e .
2 . R o t a tio n A g r of o r e st r y
O t h e r a u t h o r s m a y c all t hi s ty p e s w id d e n c u ltiv ati o n,f a ll o w s y st e m
, o r s h ifti n g
c u lti v ati o n. It is b a si c ally a sl a s h- a n d -b u r n c u lti v a ti o n w it h a f all o w p e ri o d
(S at o ,1 9 9 0) a n d i s c o n sid e r e d t o b e t h e old e st f o r m of a g r of o r e st r y . N o r m ally ,
f o r e st e d l a n d i s cl e a r ed,b u r n ed
,a n d pl a n t e d w it h a g ri c u lt u r al c r o p s w it h o u t
b ei n g p l o w ed . A ft e r a f e w y e a r s,t h e a r e a i s
"
f a ll o w e d”
o r all o w e d t o r e v e rt t o
f o r e st i n o r d e r t o r ej u v e n a t e t h e sit e . T h e s w id d e n ist s t h e n c ulti v a t e a n ot h e r
p a r c el of l a n d,
w h i c h b y t h e n h a s al r e a d y b e e n f a ll o w e d,
e s s e n ti ally r ot ati n g f r o m
o n e pi e c e of l a n d t o a n o t h e r i n a w ell-d efi n ed cy cl e ( F i g u r e 3) . I n t h is w a y ,t h e
sy st e m al s o b e c o m e s s u st a i n a bl e t h r o u gh ti m e,b u t t h e f all o w p e ri o d m u st b e
o b s e r v ed , o r th e s y st e m w ill n ot w o r k .
T h i s s y st e m w a s a ls o o b s e r v e d b y t h e a u th o r s i n M t . M a k ili n g ,L a g u n a
,d u ri n g
a r e s e a r c h t rip t o t h e P h ilip p i n e s i n S e pt e m b e r 19 92,
w h e r e a f all o w a r e a w a s
o b s e r v e d t o b e m ai n t ai n e d b e sid e a f o r e st e d a r e a . A si m pl e r ot ati o n of t h e u pl a n d
p l a n ti n g of ri c e f r o m o n e p ie c e of l a n d t o a n o t h e r w a s lik e w i s e o b s e r v ed
( F i g u r e 4) .
3 . M u ltist o r y S y st e m
I n t hi s t y p e o f s y st e m,f o r e st t r e e s
,f r u it t r e e s
,f o o d c r o p s
,a n d m e di ci n al pl a n t s
a r e p l a n t e d i n a m u ltil a y e r ed c a n o p y . T h e s y st e m i s s u st ai n a b l e l a rg ely b e c a u s e
of c o n ti n u e d p r ot e cti o n of t h e sit e b y w o o dy p e r e n n i al s a n d a n effi ci e n t u tili z ati o n
of s u n ligh t a n d s oil( F i g u r e 5) .
B.
”
R e c e n t”
A g r o f o r e s t r y S y s t e m s
T h e t y p e s i n t h i s c at eg o ry a r e y o u n g e r t h a n t h e i n dig e n o u s o n e s . T w o d o m i-
n a n t s y st e m s a r e b ei n g p r a cti c e d i n t h e P h ilip pi n e s; a ll ey c r o p p i n g a n d m u lti st o r y
a g r of o r e st r y .
I . A lle y C r o p pi n g
A ll ey c r o p pi n g i s c o n si d e r e d t o b e t h e si m pl e st a n d m o s t eff e cti v e a g r of o r e st ry
s y st e m c u r r e n tly p r a cti c e d i n t h e P h ilip pi n e s . It w a s p o p u l a ri z e d b y t h e Sl o pi n g
A g ri c ult u r al L a n d T e c h n ol o g y ("
S A L T ) p r oj e ct o f t h e M i n d a n a o B a p ti st R u r al
I r ri g a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al P la n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
T H E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 5 7
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A e a cl e a r ed f o r pl a n ti n g
F ig u r e 3 Ill u st r a ti o n of r o t ati o n a g r of o r e st r y
L if e C e n t e r i n D a v a o d el S u r ( F ig u r e 1) . T hi s r e p o rt w ill di s c u s s s o m e d et a il s
o f”
S A L T”
.
W it h all e y c r o p pi n g ,h ed g e r o w s a r e pl a n t e d al o n g t h e c o n t o u r s of a sl o p e , a n d
f o o d c r o p s a r e p l a n t ed i n t h e al l ey s b et w e e n th e h ed g e r o w s; f o od c r o p s a r e pl a n t e d
( F i g u r e 6) . T h e h e dg e r o w s a r e k e pt p r u n e d t h r o u gh o u t t h e c r o p p i n g s e a s o n t o
c o n t r ol s h a di n g a n d b el o w -
g r o u n d c o m p eti ti o n w hil e p r o vidi n g g r e e n m a n u r e a n d
m u l c h m at e ri al t o t h e b e n efit of t h e a s s o ci at ed c r o p .
L e u c a e n a le u c o c ep h al a i s c o m m o nly u s e d a s a h ed g e r o w,a n d i s pl a n t e d i n eit h e r
d o u ble o r t rip l e r o w s w it h a b o u t 5 0 c m b et w e e n r o w s . T h e w idt h of t h e
a lle y w a y s v a ri e s f r o m 4 t o l O m,d ep e n di n g o n t h e d eg r e e of sl o p e a n d t h e a m o u n t
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
5 8 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & I . N A R I O l u
Fig u r e 4 R ot ati o n a g r of o r e st r y i n M t . M a kil -
i n g ,L a g u n a
,sh o w i n g a f all o w a r e a
b e sid e a f o r e st ed a r e a (l ef t) a n d a n
u p l a n d ri c e a r e a b e sid e a g r a s s y
a r e a u n d e r f all o w ( ri gh t)
of h e rb a g e p r o d u cti o n d e si r ed (P a n i n g b at a n,19 8 7) .
I n S u d l o n, C eb u ( F ig u r e 1) ,
w h e r e all e y c r o p pi n g i s al s o b ei n g a d o p t ed , t h e
f a r m e r s a r e t e sti n g o th e r h ed g e r o w s p e ci e s, p a rti c ul a rly C a li a n d r a a n d D e s m o -
di u m ,w hi c h th e y cl ai m t o b e b e t t e r t h a n L e u c a e n a i n m i n i m i zi n g e r o si o n a n d
eEg2m
(11
1
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F ig u r e 5 Ill u s t r a ti o n of m ulti s t o r y a g r of o r e st r y
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
T E E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 5 9
Littl e f o r e st
H e d g e r o w s
F o o d c r o p s
H ed g e r o w s
F o od c r o p s
iI
II e d g e r o w s
F c o d c o r p s
H e d g e r o w s
F o o dC r o p s
H e d g e-r o w s
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Fi g u r e 6 Ill u st r atio n of al le y c r o p p i n g
s u rf a c e r u n o ff b e c a u s e of t h ei r d e n s e r f oli a g e a n d m o r e e x t e n si v e r o ot s y st e m .
S e v e r al c r o p c o m bi n a tio n s a r e al s o b ei n g t ri ed i n t h e hilly a r e a s of t h e c o m m u n it y
( Fi g u r e s 7 & 8) .
S e v e r al st u di e s h a v e s h o w n t h e s oil - c o n s e rv i n g eff e ct of t h e s y st e m.
A c c o rdi n g
t o C el e sti n o ( 198 5) , t h e st ri p s b et w e e n h ed g e r o w s l e v el off aft e r a b o u t 3 y e a r s of
c o n ti n u o u s c u lti v ati o n a n d c r o p pi n g , b e c o m i n g a s e ri e s of n at u r al t e r r a c e s w it h
th e L e u c a e n a h e dg e r o w s s e r vi n g a s ri s e r s . B e sid e s st a biliz i n g t h e sl o p e ,th e
f o r m e d t e r r a c e f a cilit at e s l a n d p r e p a r ati o n a n d ot h e r f a r m o p e r ati o n s .
S i n c e t h e h e d g e r o w s a r e al w a y s p r u n ed,t h e l e a v e s
,m id rib s
,a n d t w ig s , al o n g
w it h c r o p st u b bl e s,c a n s e r v e a s m ul c h w hi c h c a n r ed u c e s oil d et a c h m e n t b y r ai n
a n d e n t r ai n m e n t b y r u n o ff . W h e n t h e o r g a n i c r e sid u e d e c o m p o s e s,t h e s oil
st r u ct u r e i s i m p r o v e d , e n h a n ci n g t h e i n filt r a ti o n r at e .
2.
M u lti st o r y A g r of o r e st r y S y st e m
Si m il a r t o t h e i n d ig e n o u s p r a cti c e , pl a n t s w hi c h h a v e a m u ltil a y e r ed c a n o p y a r e
I y ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al PL a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
6 0 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & a . N A R I O K A
F ig u r e 7 Alle y c r o p pi n g i n S u dlo n,C e b u
,s h o w i n g h e d g e r o w s p e cie s (l ef t) a n d c r o p s
( righ t) pl a n t e d al o n g th e c o n t o u r s
Fig u r e 8 H illy a r e a s i n S u dl o n,C e b u
,u n d e r all e y c r o p p in g
i n cl u d e d i n t h e s y st e m , a lt h o u gh a n n u al c r o p s a r e pl a n t e d m o r e p r e d o m i n a n tly l i n
t h e l a tt e r t h a n i n th e f o r m e r s y st e m.
T h e u p p e r c a n o p y i s c o m p o s e d of s u n
pl a n t s w hile th e u n d e r st o r y i s m a d e u p of s p e ci e s w it h hi gh s h a d e t ol e r a n c e
c a p a ci ty . T hi s s y s t e m i s al s o cl a s sifi ed a s r a n d o m a g r of o r e st ry .
I V . A n A g r of o r e st r y M o d el f o r S oil C o n s e rv ati o n
R e c og n i zi n g th e p r obl e m s of f a r m e r s w ith l o w a n d d e cli n i n g f a r m y i eld s,th e
M i n d a n a o B a pti s t R u r al Lif e C e n t e r ( M B R L C) i n D a v a o d el S u r ( F i g u r e 1)d e v el o p e d a n d s p r e a d t h e a g r of o r e s t ry s y st e m c all e d
"
Sl o p i n g A g ric u lt u r al L a n d
T e c h n ol o g y”
o r"
S A L T”
f o r s h o rt . T h e m o d el h a s b e e n t e st e d b o t h i n d e m o n-
st r ati o n s a n d i n f ar m e r s'
pl ot s a n d h a s p r o v ed t o b e a n a p p r o p ri at e l a n d -
u s e
s y st e m w hi c h f a r m e r s c a n a d a p t t o c o n s e rv e f a r m l a n d s'
t o p s oil a n d at t h e s a m e
ti m e t o g e n e r at e st e a dy m o n e y i n c o m e W a t s o n & L a q uih o n,19 87) .
I r rig q ti o H E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P) a - i w N o . 2 7,1 9 9 4
T H E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 6 1
A . C o n c e p t u a l F r a m e w o r k o f”
S A L T”
”
S A L T”
w a s c o n c ei v e d t o (1) c o n s e r v e t h e s oil,(2) r e b u ild th e s oil ,(3) i n c r e a s e
c r o p yi eld s , a n d (4) b e si m p l e e n o u gh fo r t h e a v e r a g e f a r m e r t o e m p l o y o n l a n d
w it h a 5 - 2 5o
sl o p e . It i s b a si c ally a m et h o d of g r o w i n g a n n u al a n d p e r m a n e n t
c r o p s i n s p a c e s b et w e e n 3-t o-5 m - w id e c o n t o u r e d r o w s of L e u c a e n a . L e u c a e n a
s e ed s a r e t h i c kly p l a n t ed in d o u b l e r o w s t o m a k e h e d g e r o w s . W h e n a h e d g e is 1 . 5
t o 2 m t all , it is c u t t o a b o u t 40 c m,
a n d t h e c u tti n g s a r e pl a c ed i n all e y w a y s t o
s e r v e a s o rg a n i c f e rtiliz e r . T h e fi r st f e w y e a r s of t h e”
S A L T”
m od el w e r e s p e n t
i n st r e n g th e n i n g t h e a d a p t a bilit y of c r o p s a n d i n c r e a si n g c r o p yi eld s,a n d did n ot
e m p h a si z e p r ofit a bilit y .
”
S A L T”
i s a d i v e r sifi e d f a r m i n g t e c h ni q u e w hi ch c a n b e c o n sid e r e d a g rbf o r e s-
t ry . R o w s of c off e e,b a n a n a , a n d cit r u s a r e dis p e r s ed t h r o u gh o u t t h e f a r m p l ot .
T h e s t rip s n ot o c c u pi e d b y p e r m a n e n t c r o p s a r e pl a n t ed w ith a n n u al s s u c h a s
c o r n,s o y b e a n s
, p e a n u t s,o r m u n gh e a n s a n d t h e n a g a i n w it h c o r n . T h i s c y clic al
c r o p pi n g p r o v id e s th e f a r m e r w it h s o m e h a r v e st al m o st y e a r- r o u n d .
T h e a d v a n t ag e s of”
S A L T”
a r e t h a t it i s a si m p l e,
a p p li c a ble,l o w - c o st
,a n d
ti m ely m et h o d of f a r m i n g hilly l a n d s . It i s a t e c h n ol o g y d e v el o p ed f o r f a r m e r s
w ith f e w t o ol s , littl e c a p it al,a n d littl e t r ai n i n g i n ag ri c u lt u r e . C o n t o u r li n e s a r e
r u n b y u si n g a n A-f r a m e,a d e vi c e w it h a b o bli n e t o i n di c a t e t h e v e rti c al di r e cti o n
a n d w h ic h a n y f a r m e r c a n l e a r n t o m a k e a n d u s e . A n ill u st r a tio n a n d e x pl a n a-
ti o n of th e c o n st r u cti o n a n d u s e of t h e A-f r a m e a r e p r o vid e d i n A p p e n dix 1 .
L e u c a e n a s e ed s c a n b e c olle ct ed a l m o st a n y w h e r e,a n d old f a r m i n g p att e r n s c a n b e
u tili z ed i n th e”
S A L T”
s y st e m ( W at s o n & L a q u i h o n, 1 9 8 7) .
B . S p r e a d a n d D iff u s i o n o f”
S A L T”
A ft e r t h e a p p li c a bilit y of”
S A L T”
w a s p r o v e d i n d e m o n st r ati o n a n d t e st pl ot s ,
t h e s y st e m w a s i n t r o d u c ed t h r o u g h o u t t h e i sl a n d of M i n d a n a o w h e r e it w a s
d e v el o p ed . W h e n a w a r e n e s s s p r e a d n a ti o n w id e,
m a n y i n di vid u al s a n d o r g a n i z a-
tio n s v ol u n t a rily p i c k e d- u p”
S A L T”
f o r a d a p t a ti o n a n d i m pl e m e n t a tio n . T o
d a t e,
s e v e r al c o u n t ri e s a n d i n t e r n ati o n al o rg a n i z ati o n s a r e a w a r e of”
S A L T”
.
R e p r e s e n t a tiv e s f r o m t h e W o rld B a n k,F A O
,U S AI D a n d c o u n t ri e s s u c h a s N ep al
,
I n d o n e si a , T h ail a n d , T ai w a n, J a p a n
,M al a y si a
,B a n gl a d e s h
,I n d i a
,N ig e ri a
,A u s -
t r ali a,
N e w Z e al a n d,
a n d t h e U n it e d St at e s h a v e v i sit ed"
S A L T”
p r oj e ct s .
I n d o n e si a h a s t r a n sl a t e d th e”
S A L T”
m a n u al i n t o B a h a s a I n d o n e si a .
V . C o n cl u si o n
T h e d e v el o p m e n t of a g r o f o r e st ry i n t h e P hilip p i n e s h a s b r o a d i m p li c ati o n s n ot
o n ly f o r t h e s u s t a i n a bilit y of a g ri c u lt u r al s y st e m s b u t al s o f o r t h e e c o n o m i c
u p lift m e n t of r e s o u r c e -
p o o r a n d m a rgi n al f a r m e r s o r t h o s e f a r m e r s w h o h a v e f e w
o r li m it e d r e s o u r c e s of l a n d a n d c a p it al at t h ei r di s p o s al .
T h e c o o r di n at e d eff o rt s of th e g o v e r n m e n t a n d of t h e p ri v at e s e ct o r i n p r o m ot -
i n g a n d i m pl e m e n ti n g r el e v a n t a g r of o r e st r y p r oj e ct s a n d r e s e a r c h , e s p e ci ally i n
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
6 2 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & H . N A R I O K A
t h e u p l a n d s a n d h illy l a n d s,s h o uld b e e n h a n c e d . H o w e v e r
,t h e f a r m e r s h o u ld
al w a y s b e c o n sid e r e d i n s u c h ki n d s of e n d e a v o r s b e c a u s e w it h o u t th ei r c o o p e r a -
ti o n,
all eff o rt s a r e b o u n d t o f ail . H e n c e,i n f o r m ati o n di s s e m i n ati o n o n th e
b e n efit s of s u c h s oil c o n s e r v i n g a n d s u st ai n i n g st r a t e gi e s a s a g r of o r e st r y m u st b e
gi v e n i m p et u s . It i s i m p o rt a n t t o i m p a rt t h e b a si c k n o w l e d g e a n d s kill s o n h o w
t o i m p l e m e n t a n d m a n a g e t h e s y st e m,
s o t h at i n t h e l o n g r u n t h e f a r m e r s c a n
c o n ti n u e t h e w o r k b y t h e m s elv e s .
N e v e rt h el e s s,c o n ti n u e d r e s e a r c h i s n e c e s s a r y i n o r d e r t o i m p r o v e a n d st a bili z e
t h e s y st e m i n t h e P hilip pi n e s . Il o w e v e r d iffi c u lt,a p r o g r a m t h at c a n b e s h o w n t o
e n h a n c e a g ri c u lt u r a l a n d e c ol o gi c al s u st ai n a bilit y is b o u n d t o s u c c e ed .
A p p e n d i x : Ill u s t r a ti o n,C o n s t r u c ti o n a n d U s e o f A - f r a m e
Ill u st r ati n :
C r o s
7s t r in g
.- I W i n g n u t
s b a r a1 m et e r
J / a / t a t
A ＋
V /”
＋
W'5 m e t e r
W ei gh t
c o n st r u cti o n : A n A-f r a m e c a n b e c o n st r u ct ed o ut of sti c k s , st ri n g s a n d st o n e s .
tl o w e v e r , a d u r a bl e o n e c a n b e m a d e u si n g w o o d,st ri n g ,
a n ir o n
w ei gh t , a n d w i n g n u t s .
L a y in g o u t of
c o n t o u r li n e s : F ir st,
a l e v el a r e a s h o u ld b e s el e ct e d a n d t h e st ri n g a n d w ei gh t
all o w ed t o s w i n g f r e ely . T h e p oi n t a t t h e c r o s s b a r w h e r e t h e
st ri n g st o p s is t h e z e r o p oi n t . T hi s p oi n t i s u s e d w h e n l a y i n g o u t
st a n d a rd c o n t o u r li n e s w hi c h h a v e z e r o sl o p e s . S t a rt b y m a r k i n g
p oi n t 1 o n t h e slo p e a n d pl a c e l e g A o n t h a t p o i n t . B y t ri al a n d
e r r o r,fi n d t h e p r o p e r l o c ati o n of l e g B w it h o u t m o v i n g l eg A f r o m
p oi n t 1 . W h e n t h e st ri n g c o i n cid e s w it h t h e z e r o p oi n t o n t h e
c r o s s b a r , m a rk t h e l o c ati o n of l e g B a s p o i n t 2 . T r a n sf e r l e g A t o
p oi n t 2 a n d u s e s a m e p r o c e s s a s a b o v e t o l o c a t e p oi n t 3 . R ep e at
t h e p r o c e s s u n til s e v e r al p o in t s a r e e st a bli s h e d o n t h e sl o p e .
T h e s e p oi n t s h a v e t h e s a m e el e v a tio n,
a n d t h e li n e c o n n e cti n g
t h e m i s a c o n t o u r . E st a blis h t h e n e x t c o n t o u r li n e eit h e r a b o v e
o r b el o w t h e fi r st o n e u si n g t h e s a m e p r o c e d u r e .
I r rig ld i o n E n gi n e e ri n g a n d R u y a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
T E E U S E O F A G R O F O R E S T R Y A S A S O I L C O N S E R V A T I O N S T R A T E G Y 6 3
R e f e r e n c e s
1) A n o n y m o u s: If u g a o”
p i n u g o”
m et h o d p r ot e ct s f o r e s t s,T h e P h ilip p i n e L u m b e r m a n
, p p .
6 4 - 6 5 (1 9 8 0)
2) C ad eli n a,R . V .: S oil n u t ri e n t ch a n g e s u n d e r v a ri o u s u pl a n d c r o p pi n g s y s t e m s i n
N e g r o s O ri e n t al P r o vi n c e,P hilip p i n e s
,A g r of o r e st r y i n t h e H u m id T r o p ic s
,E a st- W e s t
C e n t e r,H a w aii a n d S o u t h e a st A si a n R egi o n al C e n t e r f o r G r a d u a t e S t u d y ,
P h ilip p i n e s,
p . 9 3 (1 9 87)3) C el es ti n o
,A . E .: Ip i1-ipil h e d g e r o w s f o r e r o sio n c o n t r ol i n hillyla n d s
,F S S R I M o n og r a p h
N o , 3, p p . 3 - 7 (1 9 85)
4) C u e v a s,R . a n d D u m a
, J .: T h r e e- y e a r d at a o n t h e st u d y"
C r o p p i n g st r a t e gi e s f o r
r e h a bilit ati o n of d e g r ad e d u p la n d s”
,I n s tit u t e of E n v ir o n m e n t al S ci e n c e a n d M a n a g e-
m e n t,P hilip p in e s (1 9 9 0)
5) D el a C r u z,R . E
. a n d V e r g a r a,N . T .: P r ot e cti v e a n d a m elio r a ti v e r ole s of a g r of o r e st r y :
a n o v e r vie w,A g r of o r e st r y i n t h e fl u m id T r o p ic s
,E a st- W e s t C e n t e r
,H a w aii a n d
S o u t h e a st A si a n R e gi o n al C e nt e r f o r G r a d u a t e S t u d y ,P hilip pi n e s
, p p . 1 0 - 1 5 (l 9 87)6) D e p a r t m e n t of E n vi r oTl m e n t a n d N a t u r al R e s o u r c e s
.
. P r o m otio n al c al e n d a r f o r e n vi r o n-m e n t al p r o t e c ti o n a n d c o n s e r v atio n (1 99 1)
7) H al o s,S . C .: O p p o r t u nitie s a n d c o n s t r ai n ts of a g r of o r e s t r y i n t h e P hilip pi n e s
,C a n o p y ,
V ol . 8,N o . 7
, p p . 5 - 6 (1 9 82)8) L a s c o
,R . D .: A g r of o r e st r y s y st e m s d e sig n a n d d e v elo p m e n t: t h e m o d el p ri n cip l e
,
C a n o p y I n t'
l .,V ol . 1 3
,N o . 6
, p p . 6 - 9 (l 9 87)9) L a w a s
,N . R .
,B a g u in o n
,N . T
.,E lli ot
,F . P .
,C al u b
,B . M .
,J a n o r a s,A . H
”L a n u z a
,A . G .
,
& El e a z a r,D .: H illyl a n d f a r m i n g i n C a n dis v alle y ,
A R a pid R u r al A p p r ai s al R e p o r t,
P h ilip p i n e s
1 0) 01 ofs o n,I L : I n dig e n o u s a g r of o r es t r y s y s t e m s
,D e p t . of S o ci al F o r e st r y ,
U n iv . of th e
P h il . at L o s B a n o s, p . 36 (1 9 83)
l l) P a n i n g b a t a n,E
.: A lle y c r o p p in g i n t h e P h ilip p i n e s,A r ep o rt of t h e S oil R e s o u r c e s
T e a m,F a r m i n g S y s t e m s & S oil R e s o u r c e s I n s tit u t e
,P hilip pi n e s
, p p . 2 - 4 (19 8 7)1 2) P a n i n g b a t a n
,E .: M a n a g e m e n t of s oil e r o sio n f o r hillyla n d f a r m i n g . P a p e r p r e s e n t e d i n
a s p e ci al s e m in ar d u ri n g t h e S oil S cie n c e W e ek,P h ilip p i n e s
, p . i (1 9 91)1 3) P a n i n g b a t a n
,E .
,M agl i n a o
,A .
,C ala n o g , L a n d H u elg a s
,M .: M a n a g e m e n t of slo pi n g
l a n d s f o r s u s t ai n a ble a g ri c u lt u r e i n th e P hilip pi n e s,T e c h n ic al r e p o r t o n t h e m a n ag e -
m e n t of sl o pi n g l a n d s f o r s u st ai n a ble a g ric ult u r e i n A si a,P h a s e I
,I n t e r n atio n al B o a r d
of S oil R e s e a r ch a n d M a n a g e m e n t,N et w o r k D o c u m e n t N o . 2 (1 99 2)
1 4) R e p ollo,A . Q . a n d C a s ti ll o
,E . R .: A g r of o r e s t r y t e c h n olo g y in hillyl a n d h o u s eh old s :
f a c t o r s i nfl u e n ci n g it s a d o p ti o n,S o ci al F o r e s t r y i n A si a
, p . 1 1 8 (l 9 89)1 5) S at o
,T .: T h e D ip ol og OI S C A A g r of o r e st ry T r ai ni n g C e n t e r: It s r ole i n a g r of o r e s t r y
d e v el o p m e n t at P a m a n s al a n,D i w a n
,D ip olo g C it y ,
P hili p pi n e s, p p . 1 9 - 2 0 (1 9 90)
1 6) S ci e n c e E d u c a ti o n C e n t e r: Pl a n t s of t h e P h ilip p in es,U n i v . of th e P h il .
, p . 51 2 . (1 9 8 0)1 7) S e r r a n o
,R .: T h e r e
'
s a b et t e r sid e t o t h e s w e et pi n e a p pl e of C al a u a n,P hilip pi n e s
,
P C A R R D M o n it o r,V ol . 2
,N o . 1
, p . 6, (l 9 8 3)
1 8) V al m a y o r,R V .
,T ab o r a
,P . C
”R a m ir e z
,M . R
,H e r r e r a
,W . A .
,a n d A s e n cio n
,A . B .:
T h e n at u r al di st rib u ti o n of t h e r o o t s y st e m s of cit r us,l a n z o n e s a n d c a c a o
,P hil .
A g ric ult u ris t,U . P . at L o s B a n o s
, p . 2 4 4 (1 9 84)1 9) V e r a ci o n
,V . P .: Il y d r o m et e o r ol o g y of a B e n g u et p i n e w at e r s h ed w it h diff e r e n t st o c ki n g
l e v el s . S yl v at r o p P hilip p . F o r. R e s .J .
,V o1 . 8
, p p . 7 9 - 97 (1 9 83)2 0) V e r g a r a
,N . .
.
I n t e g r al a g r of o r e st r y ,C a n o p y I n t
'
l .,V o1 . 8
,N o . 3
, p p . 1 0 - l l (1 9 8 6)
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
6 4 S . M . M E D I N A,M . A N A S E & tI . N A R I O K A
2 1) W a t s o n,E . R . a n d L a q u ih o n
,W . A .: Sl o pi n g a g ri c u lt u r al l a n d t e ch n olo g y : ag r of o r e s t r y
m o d el f o r s oil c o n s e r v a ti o n,A g r of o r es t r y in t h e l h m id T r o pi c s
,E a s t- W e st C e n t e r
,
H a w aii a n d S o u t h e a s t As i a n R e gi o n al C e n t er f o r G r a d u a t e S t u d y ,P hilip p i n es
, p p .
2 0 9 - 21 1.
,2 22 - 2 23 (1 9 8 7)
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o.2 7
,1 9 9 4
I N F O R M A T I O N 6 5
T op ic s
A b s t r a c t s o f P a p e r s f r o m J a p a n P r e s e n t e d i n I C I D
1 5 th C o n g r e s s,T h e H a g u e
,1 9 9 3
T h e 1 5 th IC ID Q n t e r n a ti o n al C o m m i s si o n o n I r rig a ti o n a n d D r ai n a g e) C o n g r e s s
w a s h eld a t T h e H a g u e , T h e N eth e rl a n d s f r o m 3 0 A u g u st t o l l S e pt e m b e r 19 93 .
A r o u n d 7 50 p a rti cip a n t s f r o m 6 5 c o u n t ri e s a tt e n d e d t h e c o n g r e s s w it h th e t h e m e
of'
W a t e r M a n a g e m e n t i n t h e N e x t C e n t u r y'
. J a p a n e s e N ati o n al C o m m itt e e of
I C I D di s p a t c h e d a t o t al of 3 9 e n gi n e e r s a n d r e s e a r c h e r s f r o m J a p a n t o t h e
C o n g r e s s . I n th e s es si o n s f o r p a p e r p r e s e n t a ti o n s,
s e v e n p a p e r s w e r e p r e s e n t e d
b y J a p a n e s e r e s e a rc h e r s a n d e n gi n e e r s .T h e f oll o w i n g s a r e th e a b st r a ct s of t h e
P a p e r s .
U a p a n N a ti o n al C o m m itt e e of IC I D)
S u b S u rf a c e D r ai n a g e S y s t e m of L ar g e
Si z e P a d d i e s f o r C r o p D i v e r s ifi c a ti o n
i n J a p a n
R e s e a u d e D r ai n a g e S o u t e r r ai n d e V a st e s
S u p e rfi ci e s C u lti v 6 e s e n R ig p o u r D iv e r si-
fie r l e s C ult u r e s a u J a p o n
Y o s h ih ik o O G rN O8
a n d K a z u o M u R A S tIIM A* *
*
A s s o ci a t e P r vjTe s s o r,
U n i c e y si & of O s a k a P r c e c-i u y e
,a z k u e n
-
ch o w,S a k a i
.O s a k a
,5 9 3 J aJ )a n
' '
R e s e a r ch A s s o ci a t e,U n i v e r sity of O s a k a P rle e C-
t w e,G a k u e n
-
ch o w,S a k a i
,O s a k a
,5 9 3 J a p a n
R ic e i s s till th e s t a pl e c o r p i n J a p a n .
T od a y ,ri c e p r o d u cti o n h a s b e c o m e e x c e s-
si v e d u e t o a n i m b al a n c e of s u p ply of a n d
d e m a n d f o r ri c e . T o r e d u c e o v e r p r od u c-ti o n
,f a r m e r s h a v e b e e n r e q u e s t e d t o di v e r-
sify th ei r c r o p s b y p l a n ti n g w h e at an d
v e g et a bl e s i n o v e r 3 0 % of t h eir p a d d y fi eld .
T o r e al i z e s u st ai n abl e f a r m i n g b y r e d u cin g
p r od u c tio n c o s t s a n d l ab o r h o u r,
a f a r m e r
n e e d s 2 0 h a o r m o r e a c r.
C a g e of p ad di e s
w h ic h a r e c o n s oli d at ed t o l a r g e s c al e p lo t s .
h o rd e r t o g r o w n o n-
p a d d y c r o p s a n d t o
ob t ai n a p p r o p ria t e s oil a n d w o rk i n g c o n d i -
tio n s f o r f a r m m a ch i n e r y in th e l a r g e s c ale
p a d d y pl ot s,
s u b s u rf a c e d r ai n a g e m u s t b e
i m p r o v e d . T h e s e a r e t h e m ain r e a s o n s f o r
t h e i n st all a ti o n of s u b s u rf a c e d r ai n s in
J a p a n .
T o r e aliz e th is n atio n al p olic y ,la n d c o n
-
s olid a tio n p r oj e ct s h a v e b e e n p r o m o t e d a n d
t h e i n st al l a ti o n of s u b s u rf a c e d r ai n a g e h a s
b e e n i n t e n sifie d,
s u p p o rt ed b y c e n t r al a n d
l o c al g o v e r n m e n t s'
s u b sidie s . Ri c e is
pl a n t ed i n i .9 m illi o n h a o u t of a p p r o xi -
m a t ely 2.8 m illi o n h a of t o t al p a d di e s . S u b -
s u rf a c e d r ai n a g e h a s b e e n c o m pl et e d i n o v er
P h o t o . 1 T h e p l a c e of 1 5 th C o n g r e s s
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u lla l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
6 6 I N F O R M A T I O N
0 .5 m illi o n h a . L a n d c o n s olid ati o n p r o-
j e c t sf o r t h e st a n d a r d si z e p lo t of 0 .3 h a h a v e
b e e n c a r rie d o u t i n 1 .3 5 m illio n h a .
T od a y ,l a n d c o n s olid atio n p r oj e ct s f o r
l a r g e s c al e p ad d y p lo t s of 5 t o 1 0 h a a r e
r eq u ir e d i n 1 m illi o n h a . Pl o t siz e w h ic h i s
c o n sid e r e d i n t hi s p a p e r is a b o u t 1 0 h a (2 0 0
m w idt h a n d 5 00 m le n g t h) .
I mi g a ti o n R e t u r n Fl o w M e c h a n i s m
a n d W a t e r Q u alit y i n C r e e k S y s t e m o f
I , o w L y i n g P a d d y A r e a
M e ch a n is m e d e 1'
E c o ul e m e n t R e stit u e e n
I r rig a ti o n et Q u alit e d e 1'
E a u d u S y st e m e d e
C h e n a u x d e s R egi o n s B a s s e s C ultiv e e s e n
R ig
M a s a h a r u K u R O D A.
,T e t s u r o F u K U D A
' '
a n d F at ch a n N u R R O C H M A D' ' '
'
P r ofe s s o r,
' '
A s si st P r of e s s o r,
' ' '
P h . D . C b n d i-d ai e; I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g ,
F a c u lty of A g ri c ul -
t u r e,K y u s h u U n i v e r sity ,
F u k u o k a 8 1 2, J a ? a n .
T h e o p e r a ti o n a n d m a n ag e m e n t of t h e
ir rig ati o n s y st e m is ch a r a ct e ri z ed b y r e u s e
of r et u r n flo w a n d d r ain a g e c o n diti o n i n lo w
lyi n g p ad d y a r e a .A c o m pl e x t a n k m od el
w a s p r o p o s e d t o e x p lai n t h e w at e r r e u s e
m e ch a nis m a n d e v al u at ed w ith a ct u al
w at e r b al a n c e m e a s u r e m e n t s . T h e c o n -
c ep t u al d efi niti o n of c y clic u s e of r e t u r ni n g
fl o w w a s p r e s e n t ed f o r e v al u ati n g th e w at e r
u s e efficie n c y i n i r ri g a ti o n s y s t e m .
T h e w a t e r r e u s e m e c h a n is m is v e r y eff e c -
ti v e f o r c o n s e r vi n g i r rig a tio n w at e r r e s o u r-
c e s b u t it h a s v e r y s e v e r e i m p a ct o n w a t e r
q u alit y .T h e w at e r q u alit y w a s m o n it o r e d
a t v a rio u s m o n it o ri n g p oin t s i n t h e i r rig a-tio n s y s t e m f r o m u p p e r s t r e a m sid e t o l o w e r
st r e a m sid e in t h e l o w ly in g p a d d y a r e a,
s u ch a s in c a n al s y s t e m,i n c r e e k s a s t e m -
p o r all y w a t e r s t o r a g e a n d o n p a dd y p l ot s .
T h e m o nit o ri n g w a s c o n d u c t ed n ot o n ly
i n ir rig a tio n s e a s o n ( s u m m e r s e a s o n) b u t
als o i n n o n -ir rig ati o n s e a s o n ( w i n t e r s e a -
s o n) . It e m s f o r m o n it o ri n g w e r e a s f ol -
l o w s: el e ct ric al c o n d u c ti vit y (E C) , p H ,C O D
,
s u s pe n d ed s olid (S S) ,t o t al N it r o g e n ( T - N) ,
dis s ol v ed O x y g e n ( D O) a n d s o o n . E s pe-
ci ally h o u rly D O v a ri a ti o n s w e r e m e a s u r ed
t o cl a rify t h e i n fl u e n c es of p h o t o s y n th e sis
a n d r e s pir a tio n a c ti vitie s of alg a e i n p o n d ed
w at e r i n p ad d y p lo t s a n d i n c r e e k s .
A c c o r di n g t o r e s ult o b t ai n e d,th e w at e r
q u alit y h a v e c o n sid e r a ble i m p a ct,
a n d s e v-
e r al s u g g e s ti o n s a r e p r o p o s e d f o r k e e pi n g
s ufficie n tly s u st ai n a ble p a d d y c ultiv a tio n i n
t hi s a r e a .
R e d e v el o p m e n t oL C a n a l S y st e m
M e e ti n g C h a n g e s i n R e gi o n a l W a t e r
D e m a n d S t r u ct u r e
( W ith s p e cific r ef e r e n c e t o A i c h i i mi -
g a ti o n c a n al S y s t e m )
R e a m e n a g e m e n t d u R e s e a u d e C a n a u x
R e p o n d a n t a u x C h a n g e m e n t s d e l a S t r u c -
t u r e R egi o n al e d e D e m a n d e e n E a u
(P o u r c e q ui c o n c e r n e e n p a rti c uli e r le
re s e a u d'
i r rig a ti o n d e A ic hi)
S hig e t a k a T A N I Y A M A'
,S h ig e n a g e S A K A G A M I
' '
K e njir o N A K AJ IM A' '
'
a n d I{id e o Y o s H IN O' ' ' '
'
P r e sid e n t of C h u b u B y a n c h,
W a t e r R e s o u r c e s
D e v el oLI m e n f P u bli c C oy ? o r a ti o n,
N a g v y a- sk i,
A i c h i' '
C o u n s el o r ofJ a P a n e s e I n stit u t e of I r ri g a ti o n a n d
D r a i n a g e,M i n a t o-k u
,T o ky o
' ' '
D i y e ct o r of C o n st r u cti o n D e? a rt m e n t,
C h u b u
B y a n c h,
W a t e r R e s o u r c e s D e v el op m e n t P u bli c C o r-p w a ti o n
,N a g oy a-s k i
,A i ch i
' ' ' '
C h i ef of C a n a l H y d r a u li c L G b o r a tu 7 y ,N a ti o 7C G )
R e s e w ch I n s ti t u te of A g ri c u lt u r a l E n gi n e e ri n g ,
T s u k u b a- s k i,Ib a r a k i .
T h e a m o u n t of ir rig a ti o n w a t e r r eq u ir e d
f o r ag ric ult u r al o p e r atio n s i n c r e a s e s w ith
th e p r og r e s s of ci vili z a tio n . H o w e v e r,t h e
d e m a n d f o r cit y a n d i n d u s t ri al w a t e r,a ri s-
i n g f r o m t h e d e v el o p m e n t of s e c o n d a ry
i n d u s t r y a n d i m p r o v e m e n t of li v i n g s t a n d-
a r d s,it g e n e r all y k n o w n t o g r o w f a s t e r th a n
t h e d e m a n d f o r ir rig a tio n w a t e r .
If w at e r r e s o u r c e s a r e a v aila bl e in a b u n -
d a n c e,a s s u ri n g a s ufficie n t s u p ply of w at e r
t h r o u t h t h e y e a r i n e x c e s s of d e m a n d,t h e n
it w o u ld b e p o s sibl e t o d r a w th e r eq uir ed
v olu m e of w a t e r i n t o e a ch s y s t e m a n d th e r e
w o u ld a ri s e n o s p e cifi c p r o ble m s i n w at e r
s u p ply . I n a ct u alit y ,h o w e v e r
,w a t e r r e -
s o u r c e s a r e n o t li m itl e s s,
a n d t h e d e v elo p-
I y yig a ti o n E n g 7
'
n e e ri n g a n d R u r a l m z n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
m e n t,
r edis t rib u ti o n a n d eff e ctiv e u tili z a -
ti o n of w a t e r r e s o u r c e s b e c o m e i n c r e a si n gl y
i m p o rt a n t a c c o rdi n g t o t h e g r o w th of w a t e r
d e m a n d .
-
T hi s r e p o rt h a s b e e n p r e p a r ed t o gi v e a n
o u tli n e of th e c a n al s y s t e m r e d e v el o p m e n t
r e q u ir e d t o c o p e w ith t h e ch a n g e s i n w a t e r
d e m a n d st r u ct u r e a n d p r e s e n t t h e p r ob le m s
t o b e e x a m i n e d a n d r e s olv e d i n t h e fu t u r e,
w it h s p e cific r ef e r e n c e t o t h e A ic hi I rrig a-ti o n C a n al S y s t e m w h ic h is o n e of t h e r e p r e-s e n t a tiv e ir rig a ti o n c a n al s y s t e m s i n J a p a n
a n d f e a t u r ed b y a m a rk e d p r o g r e s s of i n d u s -
t riali z a ti o n a n d u r b a ni z a ti o n i n t h e s u r-r o u n di n g a r e a s .
O p ti m al N e t w o r k D e si g n of D r ai n a g e
F a c ili ti e s b y D y n a mi c P r o g r a m m i n g
P r oj et d'
u n R e s e a u O p ti m al d e D r ai n ag e
S ui v a n t u n P r o g r a m m e D y n a m iq u e
T a k a o M A S U M O T O'
a n d H ir o s hi S A T O' '
'
S e n i o r R e s e w c h e y,
H o k u n
'
k u N a il . A g . E x p .
S h z t .,M A F F
, J ap a n
' '
H e a d,
N a il . R e s . l u st . of A g .E n g .
,M A F F
,
J ap a n
U r b a niz a ti o n p r o g r e s s e s i n a n d a r o u n d
l a r g e citi e s,
n ot e x c e p ti n g l o w -l yi n g a r e a s
w h e r e fl o o d ri sk is h igh . I n o r d e r t o c o p e
w it h t hi s,it is of t h e u t m o st i m p o rt a n c e t o
bl a n a c o m p r e h e ns i v e d r ai n a g e s y st e m .
H o w e v e r,
m o d els f o r d e sig n in g a f ully
o p ti m al d r ai n a g e . s y s t e m h a v e y e t t o b e
d e v el o p e d .
T h e p u r p o s e of th is s t u d y is t o d e v el o p a
p r a c ti c al m et h o d f o r o p ti m al allo c a ti o n of
d r ain a g e f a cili ti e s f o r w at e r'
c o n t r ol . T h e
m et h o d p r o p o s ed is t o u s e d y n a m i c p r o -
g r a m m i n g ( D P) t o e 3( a m in e al l o c a ti o n of
s c al es a n d f u n c tio n s b et w e e n p u m pi n g a n d
c h a n n el f a cilitie s f r o m th e vi e w p oi n t of e c o -
n o m i c al i n v e st m e n t a s w ell a s p r o c e s s e s of
r u n off,i n u n d a tio n a n d c h a n n el fl o w . T h e
m e ri t of t hi s a p p r o a ch i s t h a t w e c a n ch e ck
v a ri o u s c o m bi n a ti o n s of d r ai n a g e f a ciliti e s
t o fi n d a n o p ti m al o n e . W e si m plifie d o u r
m od el b y a ss u m i n g th at w a t e r fl o w i n l o w -
lyi n g a r e a s is n e a rl y s t e a d y . T h e m od el
p r op o s ed w a s a p p lied t o t h e d e sig n of a
I N F O R M A T I O N 6 7
d r ai n a g e s y st e m of t h e J a p a n'
s S h ir o n e
B a si n . T his m o d el h a s p r o vid e d u s ef u l
in f o r m a ti o n o n t h e o p ti m al all o c a ti o n of
d r ain a g e f a cilitie s a n d c a n b e u s ed a s a
s c r e e ni n g p r M S S f o r pl a n s w hi ch w ill b e
la t e r e x a m in ed a n d fin ali z e d b y u n s t e ad y
fl o w a n al y si s .
U n s t e a d y Fl o w An a l y si s o n T id al
h w - L y i n g L a n d D e v el o p m e n t i n S o u -
t h e a st A si a
A n al y s e d e s D eb it s n o n P e r m a n e n t s s u r
l'
Am e n a g e m e n t d e s T e r r e s a M ar 6 e e n As i e
d u S u d e st
M a s a hir o Y A M A D A'
*
R egi st e r e d C o n s u lti n g E 2% gi n e e r , S a n y u C o n s u l -
t a n t s I n c .
,N o . 2 2
,1 5
,2- C h o m e
,N i s h ik i
, N a k a-k u
,
N a g oy a- S ki
, J a ? a n
Wh e n,i n g e n e r al
,a r eq u e s t of i m p r o v e
-
m e n t o r d e v el o p m e n t p r oj e c t i n a c e r t ai n
lo w -ly in g l a n d of a ri v e r b a sin in a S o u -
t h e a s t A si a n c o u n t r y c o m e s f r o m s u c h
c o u n t r y'
s g o v e r n m e n t t o t h e J a p a n e s e
g o v e r n m e n t,a f e a sibilit y st u d y i s m ad e c o v -
e ri n g t o p o g r a p h y , g e ol o g y ,m et e o r olo g y ,
s oils a n d w a t e r q u alit y a n d a v ai l a bilit y ,
s o cio - e c o n o m y ,r u r al i nf r a s t r u c t u r e
,l a n d
u s e,a g ri c u lt u r e
,et c . , s o a s t o fi n d t e c h n ic al
v ia bilit y a n d e c o n o m ic f e a sibilit y of th e p r o -
j e c t . I n th e a g ri c ult u r al d e v elo p m e n t c a s e s
of s u c h p r oj e ct s,
w ell - a r r a n g ed i mi g a ti o n
an d d r ai n a g e f a ciliti e s a r e i n e v it abl y
r e q ui r ed fo r r ai si n g a n d k e e p i n g g o o d a g ri -
c ult u r al p r o d u cti o n . E s p e ci all y ,t h e d r ai n -
P h o t o . 2 T h e b o t h o f J a p a n
I r rigzl ti o n E ng i n e e n
-
n g a n d R u r a l P h m n i n g N o .2 7 , 1 9 9 4
6 8 I N F O R M A T I O N
ag e f a ciliti e s i m p r o v e m e n t o r c o n s t r u c ti o n
w ill pl a y a n i m p o rt a n t r ol e i n a p r oj e ct of
l o w -ly in g la n d d e v el o p m e n t . T h e n h y d r a u -
lic a n aly sis is o n e of t h e i m p o rt a n t f a c t o r s
f o r d et e r m i ni n g di m e n si o n s a n d lo c a tio n s of
t h e s e f a ciliti e s . I n th is p a p e r,s o m e t e ch ni-
c al a p plic ati o n s of t h e n u m e ri c al e x p e ri -
m erlt f o r u rlS t e a d y flo w a n al y si s a r e dis-
c u s s ed f o r t h e d r ai n a g e i m p r o v e m e n t pl a n
of t h e lo w -ly i n g a r e a - e s p e ci al ly ,t h e o bj e c-
ti v e ri v e r,n a m ely B a n g N a r a ri v e r
,i n t h e
a r e a of s o u t h e r n p a rt of T h ail a n d n e a r t h e
b o r d e r of M ala y si a . T h is ri v e r is a v e r y
r a r e c a s e a n d h a s a n e x t r e m ely ir r e g ul a r
sh a p e of t h e b o tt o m sl op e a n d a w id e fl o o d
a r e a f o r it s ri v e r ch a n n el,a n d y et t h e ri v e r
h a s t h e d r ai n a g e b a si n s a t b ot h t h e
u p st r e a m a n d d o w n s t r e a m t o li n k w ith t h e
S e a .
R e q u i r e d I r ri g a ti o n a n d D r a i n a g e
A c ti v iti e s a s M aj o r M e a n s t o S u s t ai n
S elL s u ffi ci e n c y i n C e r e al C r o p a s S t a -
p l e F o o d p r o d u cti o n
Le s P ri n ci p ale s A c ti viti e s d'
I r rig a ti o n et d e
D r ai n ag e N e c e s s ai r e s a u M ai n tie n d e l'
A u -
t o stlffi s a n c e e n P r o d u it s C 6 r6 ali e r s d'
ali -
m e n t a ti o n d e B a s e
E u nih ir o Y A S U rIIK O'
'
P h . D . A g ri c u l t u r e,D i r e ct o y
,E n gi n e e ri n g M a n-
a g e m e n t A d m i n i s tyla ti o n,N il,D o n K o ei C o . L td .
C o n ti n u o u s h u g e a m o u n t of d e v el op m e n t
aid a cti viti e s b y s e v e r al c o u n t rie s h a s b e e n
c a r ri ed o u t aft e r t h e e n d of W o rld W a r II .
T h e s e a c ti viti e s h a v e b e e n f r uitf ull i n t h at
s e v e r al d e v el o p i n g c o u n t ri e s h a v e g r o w n u p
t o c o u n t rie s eit h e r a s s o- c all ed M id dle
I n c o m e C o u n t ri e s o r a s a c c o m pli sh e d o n e s
f o r s elf- s ufficie n c y i n s t a p le f o od p r o d u c -
ti o n .
W ill th e p r e s e n t a cti v itie s of I r rig a tio n
a n d D r ai n a g e W o r k s th r o u gh th e s e d e c ad e s
b e a ble t o c o n tin u e f o r f u t u r e a s th e s uit a ble
m e a n s t o s u s t ai n gl o b al e n v ir o n m e n t? T o
fi n d p r e ci s e a n s w e r s t o th e s e q u e sti o n s is
o n e of th e r e q uir e d t a sk s t o d e v el o p s u s t ai-
n a ble a g ric u lt u r e .
S e v e r al offici al d a t a a r e a n al y z e d t o v erifya ch ie v e m e n t of i r rig a ti o n a n d d r ai n a g e
i n v e s t m e n t . Fir s t,
r e s p o n sible b o die s of
i r rig ati o n a n d d r ai n a g e a n d t h ei r a cti v iti e s
o n w at e r m a n a g e m e n t a r e cl a s sifie d .
T h e n ir rig a tio n a n d d r ai n a g e w o r k s i n t h e
y e a r of 1 9 8 8 a r e c o m p a r e d w it h t h o s e in t h e
y e a r of 1 9 71 w h e n t h e fi r st U n it ed N a ti o n s
D e v el op m e n t P r o g r a m f o r t h e d e c a d e w a s
c o m pl et e d t o g r a s p t h e eff e c t of it s w o rk s .
T h e f oll o w i n g c o n cl u si o n is a b s t r a ct ed :
(i) T h e r e a r e m a n y r e p o rti n g s f r o m c o u n -
t rie s w h e r e t h e p r o p e r m e a s u r e s i n t h e o n -
f a r m w o r k s h a v e n ot b e e n c a r rie d o u t a n d
t h e n e c e s sit y t o u p g r a d e w at e r m a n ag e m e n t
is n egl e ct ed . T h e r e a r e,b e sid e s
,n o b o ttle-
n e c k s w ith i n t h e g o v e r n m e n t al s y s t e m of
o rg a n i z a tio n .
( 2) T h e p r o m i n e n t i n c r e a s e of f e rtili z e r
i n p u t i s th e si g n of i m p r o v e m e n t of t h e
e x t e n si o n s e rv i c e s,
w h ic h h a s ri o t b e e r l C a r-
rie d o u t u n d e r 1 0 0 % a ch ie v e m e n t b e c a u s e
th e r e a r e a l ot of i n f e ri o rit y c o n diti o n s i n
f a r m l e v el i m p r o v e m e n t .
( 3) S e v e r al eff o r t s t o i n c r e a s e th e c r o p
l an d a n d t h e i r rig a ble l a n d c a n n o t b e
r efle c t e d i n t h e r e s ult of t h e st atis tic al d a t a .
( 4) T his is t h e i n dic atio n t h at t h e m o r e
eff o rt s t o u tiliz e t h e p r e s e n t r e s o u r c e s eff e c -
ti v ely a r e t h e m o s t i m p o rt a n t t a s k s t o h a v e
t h e s u st ai n a ble d e v elo p m e n t of s elf -
s ufficie n c y .
S u st a i n a b l e D e v el o p m e n t S t r a t e gi e s
of W a t e r R e s o u r c e s i n R i v e r B a si n s
S t r a tegi e s d e D e v elo p p e m e n t D u r a ble s d e s
R e s s o u r c e s e n E a u d e s B a s sin s V e r s a n t s
T ak e s h i H A T A'
'
P r ojTe s s o r,K o b e U n i v e y sity ,
N a d a k u,K o b e
, J ap a n .
E n vir o n m e n t all y s o u n d n e w d e v el o p m e n t
f or th e p u r p o s e of i n c r e a sin g u r b a n w a t e r
s u p p li e s sh o u ld b e b r o u gh t a b o u t b y t h e u s e
of d o w n st r e a m ri v e r w a t e r a n d g r o u n d -
w at e r . I n t h e p r ob abilis tic d r y s e a s o n,t h e
e x isti n g w a t e r s i n m a n y ri v e r b a si n s in
J a p a n h a v e his t o ri c ally b e e n u s e d u p b y
a g ric ult u r e a n d t h e t h r e at of d r o u gh t still
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
c o n ti n u e s . If w a t e r r e s o u r c e s f o r p a d d y
fi eld s a r e d e v el o pe d,
w a t e r f o r u r b a n u s e
c a n b e o b t ai n e d b y th e r e t u r n flo w o r
r e c h a rg e d g r o u n d w at er b e c a u s e of t h e l a rg e
q u a n tit y of w at e r u s e d i n ir rig ati o n . T h e
fl o w at t h e ri v e r m o u th is a l a r g e q u a n tit y
c o m p a r ed w it h th e q u a n tit y of d o m es tic a n d
in d u s t ri al u s e s,
an d r u n off i n t o t h e s e a .
T h e o bj e ct of t h is p a p e r is t o dis c u s s a
m e th od of r e u si n g a n d r e c o v e ri n g fl o w s .
W a t er f o r u r b a n u s e is p u m p e d f r o m t h e
lo w e r p a r t of a riv e r w h e r e t h e r e is n o w a t e r
i n t a k e d o w n s t r e a m . T h e s a m e v ol u m e of
w a t e r is t r e a t e d a n d dis ch a rg ed fr o m u rb a n
a r e a s t o c o v e r t h e ri v e r m ai n t e n a n c e fl o w .
I N F O R M A T I O N 6 9
T h e le v el of w a t e r r e s o u r c e d e v el o p m e n t
v a rie s i n e a c h dis t rict . T his le v el of d e v el -
o p m e n t is cl a s sifie d i n r el ati o n t o t h e r e u s e
m et h o d a b o v e . T h e p ri o rit y of & a t e r
r e s o u r c e s d e v el op m e n t is dis c u s s e d f o r t h e
p r e s e r v atio n a n d r e st o r atio n of ri v e r w at e r
i n t h e c at e g o ri z e d s t a g e s .T h e i m p o rt an t
t h i n g is t h e o r d e r of th e w at e r r e s o u r c e
d e v el o p m e n t .If th e r e s o u r c es a r e m ai n -
t ai n ed a c c o r di n g t o hit o ric al p rio rit y ,a n d
t h e w a t e r g o e s th r o u gh th e n a t u r al p u rific a -
ti o n s y s t e m of f o r e st s oils a n d p a d d y fi els,
p ollu ti o n l e v els c a n b e l o w e r e d s u b -
s t a n ti ally .
S y m p o si u m o n t h e A r a l S e a P r o b l e m
I. V e n u e : Th e sy m p o si u m w a s . r g a ni z e d by t h e J a p a n e s e S o ci et y of I r rig a
-
ti o n,D r ai n a g e a n d R e cl a m ati o n E n gi n e e ri n g i n a s s o ci ati o n w it h t h e J a p a n e s e
I n stit u t e of I r rig ati o n a n d D r a i n a g e , t h e A g ri c u lt u r al D e v el o p m e n t C o n s ul -
t a n t s As s o ci ati o n, a n d t h e J a p a n A g ri c u lt u r al L a n d D e v el o p m e n t A g e n c y , o n
1 8 M a r c h 1 99 4 at T o k y o T o r a n o m o n P a st r al f r o m 1 3 0 0 t o 1 700 .
II . S y m p o si u m : D r . E . Y a m aji of th e U ni v e r sit y of T o k y o o p e n e d t h e s y m p o -
si u m a n d P r o f . M . N a k a n o of t h e U n i v e r sit y of T o k y o g a v e t h e o p e ni n g
a dd r e s s high li gh ti n g t h e i m p o rt a n c e of t h e A r al S e a p r obl e m f o r e n vi r o n m e n-
t al c o n s e r v ati o n i n t h e r e gi o n a n d t h e r e a s o n w h y t h e J a p a n e s e S o ciet y of
I r rig ati o n, D r ai n a g e a n d R e cl a m ati o n E n gi n e e ri n g o rg a n i z ed t h e s y m p o si u m .
T h e r e w e r e s o m e 2 00 p a rti cip a n t s , a n d a t t h e e n d of t h e l e ct u r e s , li v ely
di s c u s si o n t o o k pl a c e c h ai r e d M y D r s .E
.Y a m aji a n d Y . 0 gi n o of O s a k a
P r ef e ct u r al U n i v e r sit y .
I II . Le c t u r e s : T h e f oll o w i n g f o u r s p e a k e r s s p o k e f o r 4 0 m i n u t e s; th ei r r e m a r k s
a r e s u m m a ri z ed u n d e r 4 .
1 . A r al S e a P r o b l e m s a n d F e a t u r e s
H.T s u ts u i
,P r ofe s s o r
,K i n ki U m
'
v e y:sily
2 . K a z a k h st a n'
s S t tld y o f t h e E c o l o gi c a l P r o b l e m s o L t h e R e p u b li c
a n d P e r s p e c ti v e o n t h e i r S o l u ti o n
U .M
. S ult a n g a zi n,P r e sid e n t
,N a ti o n a l A c a d e m y of S ci e n c e
,K a z a kh st a n
3 . I n fl u e n c e o f E n v i r o n m e n t a l P o ll u ti o n o n t h e I I e al t h o L I n h a bit -
a n t s o f K a z a k h s t a n
M . S h . Is h a n k ul o v, p r of e s s o r
,S oil S cie n c e I n stit u te
,K a z ak h st a n
I m
'
g zzti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P h m n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
7 0 W O R A 4 A T I O N
4 . S t r a t e gi e s fo r R e g e n e r a ti o n o f t h e S y r - d a r y a,
th e Am u - d ar y a
a n d th e A r al S e a
L e o n id N . D m it ri e v,C h i ef E n gi n e e r , P r oj e ct I n stit u t e
,
E a q ip 710 V Od k h o z,K a 2 a k h sta ”
p h o t o . 1 S p e a k e r s,
H . T s u T StJI(l eft) ,M . S .
I s fLA N 7(tJL O V, (in t e r p r e t e r) ,
U . M . S u L T A N G A Z N
a n d L . N . D M IT RIE V
rv . S t m a ri e s o f Le c t u r e s :
A r al S e a P r o b l e m s a n d F e a t ur e s
E i k a r u T s u T S U I*
* P r ofe s s o r,K i n ki U n i v e r sily , J a p a n
S u mm a r y
T h e A r al S e a , w hi c h at o n e ti m e w a s th e w o rld'
s f o u rt h l a rg e st i nl a n d l a k e , i s
l o c a t ed i n t h e a rid r e gi o n o f C e n t r al As i a . A t it s m a xi m u m si z e,it s a re a c o v e r e d
a p p r o xi m at ely 68 ,00 0 k m2
, a n d t h e m a x i m u m d e p t h w a s a p p r o x i m a t ely 67 m .
T h e l a k e is f e d b y t w o m aj o r ri v e r s , th e Am u d a r y a a n d t h e S y r d a ry a , w h o s e t h e
w a t e r s o u r c e s a r e th e T i e n S h a m a n d t h e P a m i r . U n til th e 1 9 5 0 s th e w at e r l e v el
w a s c o m p a r a ti v ely st a ble b e c a u s e th e t ot al w a t e r i n fl o w f r o m t h e Am u d a ry a a n d
t h e S y r d a r y a ri v e rs (a b o ut 1 10 k m 3/ y e a r) , p r e cipit a ti o n a n d g r o u n d w at e r w a s
n e a rly e q u iv al e n t t o e v a p o r a ti o n l o s s f r o m t h e l a k e s u rf a c e . T h e l e v el of w a t e r ,
h o w e v e r,h a s d r a sti c ally d r o p p e d o v e r t h e l a st 30 y e a r s d u e t o w at e r a n d l a n d
r e s o u r c e s d e v el o p m e n t w hi c h c o m m e n c e d aft e r W o rld W a r II . T ot al i r rig a ti o n
a r e a i n t h e b a s in i s n o w e s ti m at e d at 7 .6 mi lli o n h a; i n 19 50,it w a s 3 .0 m illio n h a .
R e cl a m ati o n of 7 .6 m illio n h e ct a r e s of i r rig a t e d f a r m l an d c a u s e d e n v i r o n m e n t al
d eg r a d ati o n i n a n d a r o u n d th e A r al B a si n.
T h e A r al S e a i s r e d u c ed b y a b o u t 60 %
fr o m it s si z e i n t h e 195 0 s an d it s s al i n ity h a s ri si n fr o m 1 % t o 2 . 7 %; th e fish e r y
yield , w hi c h u s e d t o b e o v e r 40,0 00 t o n s /y e a r
,h a s g o n e d o w n t o z e r o . T h e A r a1
'
s
l m
'
g a ti o n E n gi n e e n
-
n g a n d R u r a l P l a n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
I N F O R M A T I O N 7 1
r e c e s si o n h a s al s o d e s t r o y e d ri v e r a n d s e a t r a n s p o rt a n d t h e s h ip b uildi n g i n d u s-
t r y . t h e d r o p i n t h e le v el o f t h e A r al S e a h a s c a u s ed ot h e r d iv e r sifi ed a n d
c o m pli c at ed e n v r o n m e n t al p r o ble m s . M a n y l a r g e a n d s m all w etl a n d s a n d l a k e s
a r o u n d t h e A r al S e a h a v e d ri e d u p o r h a v e b e e n s a li n i z ed . S alt s a c c u m u l at ed o n
t h e s u rf a c e o f th e l a k e b ott o m a r e n o w bl o w n a b o u t w it h s a n d a n d d u s t a n d
d a m a g e h u m a n h e alt h a n d f a r m l a n d s i n t h e s u r r o u n di n g t o w n s s u c h a s A r al s k .
T h e r e sid e n t s i n t h e a r e a h a v e a s e ri o u s p r o bl e m w it h d ri n ki n g w at e r s u p ply d u e
t o t h e d e c r e a s e of g r o u n d w at e r r e s o u r c e s . E x ti n cti o n of f a u n a a n d fl o r a s p e ci e s
i n w etl a n d s m u st t o b e s e ri o u sly c o n sid e r e d , t o o .
It i s e sti m a t e d th at t h e l a n d l o s s e s i n t h e C e n t r al A s ia a s a r e s u lt of w a t e r
m a n a g e m e n t c o n st r u cti o n a n d i n c o r r e ct i r rig a ti o n h a v e r e a c h ed 1 m illi o n h e ct a r e s
a n d t h at i n 1 9 8 5 m o d e r at ely a n d hi gh ly s a li n e s oil s o n i r rig at ed l a n d s w e r e ( a s
p e r c e n t a g e of ir rig at e d a r e a): in U zb e kis t a n 6 0,i n T u rk m e ni st a n 80 , i n T a d z hiki s-
t a n 3 5,i n K ir gh i zi st a n 4 0
,a n d i n K a z a k h st a n 6 0 - 7 0 .
D e s e rtifi c ati o n h a s b e c o m e a p r o bl e m i n t h e d elt a r e gi o n s of t h e S y r d a ry a a n d
A m u d a ry a a s a r e s u lt of t h e d e c r e a s e i n ri v e r dis c h a r g e .T h e r e a dy v e g et ati o n of
t h e s h a ll o w d elt a h a s d ri ed o u t,a c c o m p a ni e d b y th e d e si c c ati o n of fl o o dpl ai n s o v e r
a n a r e a o f m o r e t h a n 1 m illi o n h e ct a r e s (i n cl u di n g 98 0 ,000 h e ct a r e s a l o n g th e
l o w e r A m u d a r y a a n d 2 0 0,000 h e ct a r e s al o n g t h e lo w e r S y rd a r y a) . It c a n b e
st a t e d t h at t h e g e o s y s t e m s of t h e A r al r e gi o n,
w h i ch p ri o r t o t h e 1 9 60 s w e r e i n a
st a t e of dy n a m i c e q u ilib ri u m,h a v e b e e n d e st a bili z e d b y t h e e x t e n si v e d e v el o p
-
m e n t of n e w ir rig ati o n s y st e m s a n d t h e in t e n si v e u s e of c h e m i c al s i n a g ri c ult u r e
a s s o ci at e d w it h it .
T h e"
A r al c ri si s”
r ep r e s e n t s i n a s h a r p d et e ri o r ati o n of e n vi r o n m e n t al q u a lit y ,
t h e d e g r a d ati o n of e c o s y st e m s a n d t h eir i n di v id u al c o m p o n e n t s i n t h e A r al b a si n,
a s o ci a l t e n si o n . It al s o i n v ol v e s t h e r a pid d e si c c a tio n of t h e A r al S e a it s elf ,a n
i n c r e a s e i n it s s ali n it y ,a n d d eg r a d ati o n of it s p r e e x isti n g ,
i n t e g r at ed s alt - w at e r
e c o sy st e m .
T ot al ir rig at e d a r e a of t h e A r al r e gi o n in 1 98 7 w a s 7 .6 m illi o n h e ct a r e s ,w it h 4 .3
m illi o n h e ct a r e s i n t h e A m u d a r y a b a si n a n d 3 .3 m illi o n h e ct a r e s i n th e S y rd a r y a
b a si n . C ott o n i s t h e m aj o r c r o p , a c c o u n ti n g f o r 5 1 p e r c e n t of a g ri c ult u r al w a t e r
d e m a n d i n A m u d a r y a a n d 3 4 p e r c e n t i n S y rd a r y a .
A n y v i a bl e s ol u ti o n m u st a d d r e s s t h e p r o bl e m of w a t e r u s e f o r c ott o n p r o d u c-
ti o n,si n c e t hi s o n e c r o p c o n s u m e s n e a rly 5 0 p e r c e n t of t ot al w at e r r e q ui r e m e n t s
i n t h e r e gi o n . I r rig ati o n a p pli c ati o n f o r c ott o n i n t h e r egi o n v a ri e s f r o m 7 50 t o
1 0 1 0 m m p e r c r o p s e a s o n,a v e r a gi n g 8 7 0 m m . R ed u ci n g w at e r u s e f o r c ott o n w ill
n ot b e st r a igh tf o r w a r d . T h e f o r m e r S o vi et U n i o n w a s th e w o rld'
s s e c o n d l a r g e st
c ott o n p r o d u c e r , a n d o v e r 90 p e r c e n t of it s fib e r w a s p r o d u c e d i n t h e A r a l r egi o n .
A t r a n siti o n a w a y f r o m c ott o n r eq ui r e s t h e e m e r g e n c e of alt e r n ati v e e c o n o m i c
a cti vit y , f o r e x a m pl e, g e n e r ati n g e m pl o y m e n t i n a g r e atly e x p a n d e d c ott o n t e x til e
i n d u st r y a s a s u b stit u t e f o r p ri m a r y c ott o n p r o d u cti o n . I n thi s s e n s e , t h e
p r e s e rv ati o n of t h e A r al S e a a n d t h e r e m ed i a ti o n of t h e r e gi o n al c ri si s a r e li n k e d
w it h t h e s u c c e s sf ul a d o p ti o n of a n e w e c o n o m i c d e v el o p m e n t st r at eg y .
L o w -p r o d u cti v it y s ali n e s oil s,
o n w hi ch l o w yi eld s n o w a r e obt ai n e d d e s p it e
I y rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
7 2 I N F O R M A T I O N
e n o r m o u s w a t e r u s e,
m u s t b e r e m o v e d f r o m i r rig ati o n . It s h o uld b e e m p h a si z ed
t h a t t h e r e m o v al of l a n d s f r o m i r rig a tio n m u st b e p r e c ed ed b y th e r e s ol u ti o n of
s o ci al p r obl e m s of th e p o p ul ati o n r el at e d t o thi s i r rig a ti o n : c r e ati o n of n e w j o b s
a n d , c o n s eq u e n tly ,o c c u p ati o n al r et r aihi n g ,
r el o c a ti o n of p o p u l a ti o n a n d e n t e r -
p ri s e s t o c o m p e n s at e f o r l o s s e s a s s o ci at e d w it h t h e c e s s ati o n of i r rig a ti o n , a n d
r e o ri e n t ati o n of t h e e c o n o m y . W it h o u t t hi s t h e r e m o v a l of l a n d s f r o m i r rig ati o n
w ill b e att e n d e d by g r e at h a rd s hip . It al s o i s n e c e s s a ry t o p r o v id e f o r t h e
r e cl a m ati o n of l a n d s w h e n ir rig ati o n i s st o p p e d .
A st u dy al s o m u st b e m a d e of t h e p o s sibilit y of r e d u ci n g t h e a r e a u n d e r ri c e
c ultiv a tio n . R i c e i s t h e c r o p r e q u i ri n g t h e m o st w at e r,
a n d u n d e r t h e c o n diti o n s
p r e v aili n g i n C e n t r al A s ia a n d K a z a k h st a n it s i r rig ati o n c o n s u m e s 2 5,0 0 0 - 5 5
,00 0
m3
of w a t e r p e r h e ct a r e p e r y e a r . A r e d u cti o n of a r e a s pl a n t e d i n ri c e i n t h e
r e gi o n b y 1 00 ,0 00 h e ct a r e s w o uld m a k e it p o s sibl e t o lib e r at e at l e a st 3 k m 3 of
w at e r a n n u ally .
It m o st b e n ot ed t h at m o st o f s u c h l a r g e a m o u n t s of w at e r is u s ed t o l e a c h s a lt s
t h at a c c u m u l at e d in t h e s oil d u ri n g t h e n o n- ri c e c r o p c u lti v ati o n p e ri o d . W at e r
r e q u i r e m e n t s f o r p a d d y ri c e c u lti v ati o n s h o u ld b e c o n sid e r ed t a ki n g i n t o a c c o u n t
th e i m p a ct of t h e l e a c h i n g f u n cti o n of i r rig a tio n w at e r .
It i s e vid e n t t h at t h e p r o g r e s si v e e x p a n si o n of i r rig at ed l a n d m u st b e r e pl a c ed by
t h e m o r e i n t e n siv e u s e of e x isti n g i r rig at ed l a n d s t h r o u gh i m p r o v e m e n t i n c r o p
r ot ati o n s,t e c h n olo gi e s
,a n d t h e st r u ct u r e of s o w n c r o p s . A n i m p o rt a n t r ol e i n
t h e i n t e n sifi c ati o n of a g ri c u lt u r al p r o d u cti o n o n ir rig at e d l a n d s a ls o s h o u ld b e
pl a y ed b y t h e d e v el o p m e n t of n e w v a ri eti e s .
A t p r e s e n t t h e effi ci e n c y of i r rig ati o n s y st e m s i n t h e r e gi o n i s l o w ; b y v a ri o u s
e s ti m at e s it i s o nly 5 5 - 6 7 % . U n d e r a v ail a bl e t e c h n ol o g y t h e effi ci e n c y of ir rig a -
ti o n sy st e m s c a n b e i n c r e a s ed t o 7 5 % . A r e d u cti o n of i n filt r a ti o n f r o m i r rig a tio n
c a n al s w o u l d f u rt h e r lib e r at e at l e a st 1 0 - 2 0 k m 3of w at e r . Le s s u n w a n t e d
r u n off a n d w at e rl o g gi n g. a n d l e s s s ali n i z ati o n w o u ld m a k e it p o s sibl e t o r ed u c e
w a t e r a p pli c ati o n s i n t h e fi eld a n d t h u s t o s a v e s e v e r al m o r e k m 3of w a t e r
a n n u ally .
I n p ri n cipl e , a n e v e n g r e a t e r i n c r e a s e [b e y o n d 8 0 97o] i n t h e ef fi ci e n c y of i r rig a tio n
s y st e m s i s p o s sibl e . O n e of t h e p o s sibiliti e s i s i m p r o v e m e n t i n i r rig a ti o n t e c h -
n iq u e s . A u t o m ati o n of ir rig ati o n w o uld m a k e it p o s sibl e i n t h e f u t u r e t o i n c r e a s e
t h e effi ci e n c y of i r rig a ti o n s y st e m s t o a hi gh e r d e g r e e . R e c o n st r u ctio n of i r rig a-
ti o n s y st e m s w o uld t h u s m a k e it p o s sibl e n ot o n ly t o obt ai n a d diti o n al f r e s h w a t e r
b u t al s o t o i m p r o v e t h e c o n diti o n of l a n d s,
a n d a c c o rd i n g ly i n c r e a s e t h ei r
p r o d u cti vity .
T h e A r al S e a r e st o r ati o n p r o g r a m r e q u ir e s s u b st a n ti al c h a n g e i n t h e f u t u r e
w at e r u s e a n d s o ci o - e c o n o m i c st r at e g y f o r t h e a r e a i n o rd e r t o in c r e a s e ri v e r
i n fl o w a b o v e e q u ilib ri u m l e v el . E x t e n siv e s t u d i e s a r e n e e d e d , a n d w ell -
c o o rd i n at e d a cti o n by fi v e r ep u bli c s s h o u ld b e t h e k e y t o t h e s u c c e s sf ul f o r m ati o n
of th e r e st o r ati o n p r o g r a m .
W hil e fiv e r e p u bli c s w ill p l a y l e a di n g r o l e s i n c o n d u cti n g n e c e s s a r y s u r v e y ,w e
c a n i n iti at e a s u p p o rti v e a cti v iti e s w h i c h,a m o n g ot h e r s
,i n cl u d e:
I m
'
g ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
I N F O R M T I O N 7 3
1 . id e n tifi c ati o n o f a r e a s a n d l o c ati o n of u n p r o d u cti v e l a n d t h r o u gh l a n d u s e
s u r v e y s u si n g r e m ot e s e n si n g d at a f o r r e d u ci n g ir rig ati o n a r e a,
2 . i m p l e m e n t ati o n of pil ot w at e r- s a vi n g ri c e p r od u cti o n p r oj e ct s f o r r ed u ci n g
w a t e r r e q u i r e m e n t s f o r ri c e p r o d u cti o n,
3 . i m p l e m e n t ati o n of pil o t p r oj e ct s f o r o n -f a r m w at e r m a n a g e m e n t th at r e d u c e
w a t e r a p p li c ati o n a m o u n t s f o r c ott o n a n d f o d d e r,
4 . e x e c u ti o n of a p il ot p r oj e ct f o r i m p r o v i n g w at e r c o n v e y a n c e f a cilitie s u si n g
c h e a p m at e ri a ls,
5 . i r rig a ti o n p e rf o r m a n c e a s s e s s m e n t in a p il ot sy st e m , a n d
6 . p il ot p r oj e ct f o r d r ai n a g e i m p r o v e m e n t .
K a z a k h s t a n'
s S t u d y o f t h e E c o r o gi c a l P r o b l e m s
o f t h e R e p u b li c a n d P e r s p e c ti v e s
o n T h ei r S o l u ti o n
U m i r z a k M . S u L T A N G A Z IN*
* P r esi d e n t,N a tio n al A c a d e m y of S cie n c e ,
1 5 Sh e v ch e n k o St .,A l m a fy 4 8 0 1 0 0
,
R ep u blic of K a z a k h st a n
S u m m a r y
A cti v e d e s e rtific a ti o n of a dj a c e n t t e r rit o ri e s a n d m e r gi n g of A r a1'
s d e s e rt w it h
K a r a k u m a n d ot h e r d e s e rt s i n t h i s r e gi o n m a y c a u s e c r e ati o n of a n e w pS a h a r a i n
th e c e n t e r of t h e E u r o- A si a n c o n ti n e n t w it h m a n y n eg ati v e c o n s e q u e n c e s :
1. O v e r 30 y e a r s t h e i n fl o w i n t o t h e A r al s e a d r o p p e d f r o m 5 6 t o 5 - 1 0 c u bi c
m et e r s p e r y e a r .
2.
3 .
4 .
5 .
T h e w at e r l e v el d e c r e a s ed 1 7 m .
T h e a r e a of t h e s e a s u rf a c e d e c r e a s e d 40 % , t h e w at e r v ol u m e 60 % .
W a t e r s ali n it y r e a c h e d 2 5 - 3 0 g /lit e r , w h i c h r e s u lt e d i n t h e d e at h of all fi s h
s p e ci e s .
M i n e r ali z ati o n o f w at e r i n S y rd a r y a (p r e v i o u sly f r e s h) h a s r e a c h e d 3 g /lit e r ,
w h i ch i s 1 0 ti m e s h e alt h y st a n d a r d l e v el s .
6 . I n th e v e g et ati v e s e a s o n p oll u ti o n of S y rd a r y a'
s w at e r b y p e sti cid e s r e a c h e s
l l .3 M P C ; f o r n it r a t e s it a m o u n t s t o 4 6 M P C , a n d f o r D D T it i s 0 .2 6 m k g /
lit e r ( M P C - 0) .
7 . T h e n u m b e r of bir d s p e ci e s d e c r e a s ed f r o m 3 1 9 at t h e b e gi n n i n g of t h e 1 9 50 s
t o 1 6 9 at t h e e n d of t h e 1 9 7 0 s; n o w it d o e s n o t e x c e e d l o o .
8 . O u t of 7 0 s p e ci e s t h at f o r m e rly i n h abit at e d t h e e s t u a ry of S y rd a r y a,o n ly a
f e w ( m ai n ly r o d e n t s) a r e li v i n g n o w .
9 . C o n c e n t r a ti o n of D D T i n w at e r bi o c e n o s e s a m o u n t s t o 0 .29 m k g/ k g; f o r
h e x a c h l o r a n it i s 0 . 0 5 m k g m g .
I r yi g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
7 4 I N F O R M A T I O N
1 0 . T h e a r e a of t u g ai w o o d s a n d s a k s a u l b u s h e s d e c r e a s ed b yl
2 m illi o n
h e ct a r e s .
l l . S ig n ifi c a n t a ridi z a tio n of cli m at e i s o b s e r v e d : w i n t e r h a s b e c o m e c old e r b y
5 - 6 d e g r e e s,
a n d s u m m e r t e m p e r at u r e h a s i n c r e a s e d b y 2 - 3 d eg r e e s .
1 2 . T h e n u m b e r of d a y s w it h s alt- st o r m s h a s i n c r e a s e d by n e a rly a f a ct o r of 2 .
1 3 . I n t h e A r al s e a r e gi o n t h e n u m b e r of c a s e s of e n t h eti c f e v e r i n c r e a s e d 30
ti m e s,t h o s e of j a u n di c e 7 ti m e s; m o rbid it y f o r t u b e r c ul o si s a n d c a n ce r 1 5
ti m e s e x c e e d s t h e m e a n q u a n tit y f o r t h e c o u n t ri e s of t h e f o r m e r S o v i et
U n i o n .
I n fl u e n c e o f E n v i r o n m e n t al P oll u ti o n o n th e H e a lt h
o f I n h a b it a n t s o f K a z a k h s t a n
M . S h . Is H A N K U L O V*
* P r of es s o r,S oil S ci e n c e I n s tit u te
,
N a ti o n al A c a d e m y of S ci e n c es,
R ep u bli c of K a z a k h st a n
S u m m ar y
E c o s y s t e m s of t h e r e p u bli c h a v e c h a n g ed u n d e r th e i n fl u e n c e of e c o n o m i c
a ctiv iti e s,a n d t h e y a r e r a pidly d e cli n i n g . S o m e of t h e m a r e i n c riti c al c o n diti o n .
T h e p r obl e m of t e ch n o g e n e si s h a s b e c o m e e s p e ci ally p r e s si n g . I n s u ffi ci e n t d e v el -
o p m e n t of th e s o ci al s p h e r e c o m bi n e d w ith e n v i o r n m e n t al p oll u ti o n c a u s e p e o pl e
h e alt h d et e ri o r ati o n,
si c k n e s s r a t e g r o w t h ,hi gh m at e r n al a n d i n f a n t m o rt alit y ,
a n d l o w l e v el s of a v e r a g e lif e e x p e ct a n cy i n c o m p a ri s o n w it h d e v elo p e d c o u n t ri e s
i n d e x e s .
T h e et h n i c p e c u li a ritie s of si c k n e s s dist rib u ti o n d e s e r v e s e ri o u s att e n ti o n . 12 0
n a ti o n a liti e s li v e i n t h e r e p u bli c.
,a m o n g th e m , K a z a k h s m a k e u p 39 . 797o , R u s si a n s
3 7 .89To . R u s si a n s d o m i n a t e i n th e st r u ct u r e of th e u rb a n p o p ul a ti o n a n d K a z a k h s
i n t h e r u r a l . A n i n t e r e sti n g f a ct i s th at c a s e s of at h e r o s cl e r o si s,h y p e rt e n si o n ,
a n d di a b et e s a r e f e w e r a m o n g K a z a k h s .
A s w e k n o w , t w o d e c a d e s a g o t h e h e alt h c o n diti o n s a n d si c k n e s s r at e of t h e
p e o p l e d ep e n d e d o n n at u r e'
s i n fl u e n c e , b u t t o d a y t h ey a r e m o r e d et e r m i n e d by t h e
i m p a ct of h u m a n s o n n a t u r e .
T h e r e p u bli c i s n o w f a ci n g t h e a c u t e p r o ble m o f t e c h n i c all y o ri gi n at ed p oll u ti o n
of th e e n v i r o n m e n t a r o u n d th e p e o p l e . I n d u st r y , s p e cifi c a lly m i ni n g a n d r e s o u r -
c e s p r o c e s si n g ,i s t h e st r o n g e st s o u r c e of c o n t a m i n a ti o n . T o t a l i n d u st ri al e n t e r -
p ri s e e x t r a cti o n s t o t h e at m o s p h e r e a r e e sti m at e d at 6 m.t . a y e a r; t o x i c w a st e s
st o r a g e h a s ri s e n t o 2 .3 m illi a r d t o n e s .
K a z a k h st a n i s o n e of t h e big g e st f a r m i n g st at e s i n E u r a si a (35 .6 m l n .h a . of
p l o u gh e d fi eld w it h 2 . 5 m .h a . of i r rig at e d l a n d) , a n d t h e big g e st li v e st o c k - r a si n g
I y rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
I N F O R M A T I O N 7 5
c o u n t r y (1 80 . 8 m . h a . of p a st u r e) . T hi s all is i n d e e d r efl e ct ed i n e n v ir o n m e n t
c o n t a m i n ati o n .
A sp i r a ti o n s t o g a t h e r l a r g e r h a r v e s t s ,i n t e n sifi c ati o n of a g ri c u lt u r e , a n d f r e-
q u e n t vi o l ati o n of a g r o c h e m i c al st a n d a r d s all h a v e le d t o e x c e s si v e u s e of ch e m i -
c al s f o r pl a n t p r ot e cti o n : 3 5 t h o u s a n d t o n s of p e sti cid e s w e r e u s e d i n 1 989 . I n
1 9 87,7 3 .4 th o u s a n d t o n s of o v e r 1 00 t y p e s w e r e u s ed .
A n o t h e r f o r m of t h e e n v ir o n m e n t d eg r a d ati o n i s a n u m b e r of d e s e rtifi c a ti o n
p r o c e s s e s i n th e f o r m of h al og e o c h e m i c al c o n t a m i n ati o n . 63 .3 m .h a . , o r-59 .997o of
th e a r e a of K a z a k h st a n,h a s b e e n s u bj e ct t o d e s e rtifi c a ti o n .
W h a t is w ell k n o w n n o w i s t h at t h e a r e a s u r r o u n di n g t h e A r al S e a i s a n
e c ol ogi c al dis a st e r z o n e . H e r e w e c a n s e e c h a n g e s i n t h e q u alit ati v e c o m p o siti o n
of t h e lif e s u p p o rt e n v i r o n m e n t . T h e t e r rit o r y e x p e ri e n c e s d u s t -
s alt p r e s si n g of
t h e e x p o s e d A r al S e a b e d a n d m et a m o rp h o si s of s alt c o m p o u n d s of n a t u r al w at e r,
a n d s oil i s s h ifti n g i n t h e dir e ctio n of c hl o rin e a n d m a g n e s i u m s h a r e i n c r e a s e .
C o n c e n t r a tio n of l e a d , c a d m i u m,
c o p p e r , a n d b o r o n i n s oil s of fi nit e d r ai n d elt a -
s h a p ed e c o s y st e m s e x c e ed m a x i m u m a c c e p t a bl e l e v el s . T hi s l e a d s t o p s y c h ol o gi -
c al t e n si o n a n d a r e al d a n g e r of t h e p e o pl e'
s h e alt h c o n diti o n d e cli n i n g ,e sp e ci a lly
t h a t of c hild r e n,
w h o a r e t h e m o st s e n siti v e t o e c ol ogi c c h a n g e s a n d s t r e s s
i n fl u e n c e .
B ot h n atd r al a n d t e c h n o g e n i c ally t r a n sf o r m ed c o n t a m i n at ed e n vi r o n m e n t s
h a v e a d e ci si v e i m p a ct o n h u m a n h e alt h c o n diti o n s t h r o u gh t h e f o r m ati o n of
t e ch n o g e n i c ally d e p e n d e n t dis e a s e s . T h e r e i s n o e x pli cit n oti o n a m o n g p h y s i -
ci a n s a b o u t t h e r ol e of cli m ati c t e n d e n cy i n e c ol o gi c a lly d ep e n d e n t dis e a s e s,
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F ig u r e 1 C e n t r a l As i a: A d m in is t r a tiv e di vi sio n s
I y ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
7 6 I N F O R M A T I O N
cl a s sifi c ati o n s y st e m of c o m pl e x.d a m a g e t o o r g a n s a n d s y st e m s . I n t hi s s e n s e it
i s n ot p o s sibl e t o e x a m i n e e 3L a Ctly t h e i n fl u e n c e of t h e l o n g-t e r m c o m bi n e d i m p a ct
of e c ol o gi c a l f a ct o r s o n t h e h e al t h of p e o pl e,
w hi c h i s v e ry i m p o rt a n t n o w a d a y s i n
m a ki n g a p r o g n o si s f o r n e x t-g e n e r ati o n n o r m alit y . W o r ki n g o n t h e s e p r o bl e m s i s
a n u r g e n t t a s k f o r p h y si ci a n s a n d d o ct o r s . O u r r ep o rt h a s ot h e r p u r p o s e s,
w h i c h
a r e d e m o e c ol o gi c a1 .
F o r t h e s a k e of m itig a ti n g n e g a ti v e c o n s eq u e n c e s t o t h e e n vi r o n m e n t a n d
i m p r o v i n g p e o pl e'
s h e alt h,
w e s h o u ld fi n d c o m p l e x s ol u tio n s b a s e d o n t h e u n it e d
eff o rt s o f p h y si ci a n s a n d t e r rit o r y s ci e n c e r e p r e s e n t ati v e s s u c h a s e c ol o gi st s,
g e o g r a p h e r s , s oil s ci e n ti st s,h y d r ol o gi st s
,v et e ri n a r y s ci e n ti st s , a n d ot h e r s .
S t r a t e gi e s fo r R e g e n e r a ti o n o f t h e S y r- D a r y a ,
t h e A m u- d a r y a a n d t h e A r a l S e a
L e o n id N. D M IT R IE V
*
* C hi ef E n gi n e e r
P r oje ct I n stit u t e"
K a zgip r o u o d k h o z”
1 3,R ep u bli c a n S q u a r e
A l m a ly ,4 8 0 0 1 3
th e R ep u blic of K a z a k h st a n
S u m m a r y
D u e t h e t h e s h a rp i n c r e a s e of t h e i r rig at e d l an d s i n t h e A r al S e a B a si n , w at e r
i n t a k e v ol u m e s f r o m t h e A m u - D a r y a a n d S y r - D a r y a h a s d o u bl e d r e a c hi n g 1 2 0 k m3
o r 1 0 097o f r o m t h e t ot al w a t e r r e s o u r c e s v ol u m e d u ri n g t h e l a st 2 5 y e a r s .It s
c o n sid e r a bl e p a rt i s s p e n t o n ri c e i r rig a tio n , a s w ell a s o n c o v e ri n g t h e l o s s e s i n t h e
i r rig ati o n n et w o r k m ai n ly r e p r e s e n t e d by t h e e a rt h c a n al s .
T h e c e rt ai n p a rt of n e w ly d v el o p e d ir rig at ed l a n d s is c h a r a ct e ri z e d b y t h e hi ghin iti al s ali nit y a n d s a li n e g r o u n d w a t e r s b e d di n g p r o x i m it y . D u e t o t hi s f a ct o r
t h e c o n sid e r a bl e v ol u m e of h i gh ly m i n e r ali z e d d r ai n ag e w at e r s (1 9 k m 3 of t ot al 4 7
k m 3) i s f o r m e d t h at i s di v e rt ed i n l o c al d e p r e s si o n s - e v a p o r at o r s .
A t p r e s et w at e r effl u e n t of t h e S y r - D a ry a i s st ri ctly li m it e d, p oll u t e d , it s s ali n it y
i n th e d o w n c u r r e n t of t h e ri v e r i n c r e a s ed f r o m 0 . 7 g /A t o 1 .5 - 2 .5 g /j7 . It h a s
r e s ult ed i n i r rig a ti o n a r e a s i n c r e a s e s oil s ali n ity p r o c e s s i n t e n sit y , n a t u r al d elt a
p r o d u cti v ity ,ir r e v e r sibility of t h e A r al S e a d ry i n g p r o c e s s
,t h e n at u r al c o m p l e x
e c ol o g y d et e ri o r ati o n , riv e r a s t h e m ai n d ri n k i n g s o u r c e a n d r e c r e a ti o n z o n e l o s s .
U n d e r t h e c o n d iti o n s of high w at e r d efi cit i n t h e b a si n,t h e S y r - D a r y a a n d A m u -
D a r y a r e g e n e r ati o n i n t h eir i n iti al st a t e i s c o n sid e r e d t o b e i m p r o v a bl e a t l e a st f o r
2 0 - 30 y e a r s m o r e .
A t t h e p r e s e n t ti m e,t h e r e a r e 7 7 0 t h o u s a n d h a of ir rig at e d l a n d s i n t h e R ep u blic
I r yig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
I N F O R M A T I O N 7 7
of K a z a k h st a n a n d w e a r e t a rg eti n g at w at e r r e s o u r c e s e ffi ci e n t u s e ,i n cl u di n g t h e
m e a s u re s ai m i n g at ri c e c ulti v a ti o n c u t , o c c u p yi n g a b o u t 9 0 t h o u s a n d h a; ri v e r
w a t e r q u alit y i m p r o v e m e n t,d elt a r eg e n e r a ti o n
,t h e N o rt h e r n p a rt of t h e s e a
a q u at o ri u m r e st o r ati o n in t h e a r e a of 3 . 5 t h o u s a n d k m 3,
w a t e r c o n s e r v a ti o n a n d
h e alt h i m p r o vi n g m e a s u r e s c o m pl e x i m pl e m e n t ati o n ; p o p ul ati o n fo o d s u p ply
p e rf e cti o n.
R e ali z ati o n of t h e s e t a s k s w ill i n v ol v e g r e a t c a pit al i n v e st m e n t s , effici e n cy of
w hi c h w ill d ep e n d o n c o r r e ct id e n tifi c a ti o n of p ri o riti e s , t e c h ni c al - e c o n o m i cj u s ti -
fi c ati o n l e v el of i r rig ati o n sy st e m s r e c o n st r u cti o n w it h d u e a c c o u n t t o s u b stit u-
ti o n o f s o m e l a n d s u n d e r ri c e f o r n o n- ri c e c r op s , s ci e n tific s u r v e y s a r r a n g e m e n t s
a n d r e s ult s c o n c e r n i n g t h e f oll o w i n g p r obl e m s:
- u s e of e c ol o gi c a lly s af e t e c h n ol o gi e s t o fi gh t a g ri c ult u r al p e st s a n d w e e d s;
- d r ai n a g e a n d s e w a g e w a t e r s cl a rifi c a ti o n;
- i n t r od u cti o n of st a n d a rd s y st e m s f o r t h e w h ol e a r e a d at a c o ll e cti o n; m o nit o r-
i n g ,w a t e r p a y m e n t s
.
,
fis h b r e e di n g;
e x e c u ti o n of w o r k s o n fit o r e cl a m a ti o n of d ry s e a b ott o m.
,
o p ti m i z a tio n o f e x p e n d it u r e s f o r d r ai n a g e c o n st r u cti o n a n d s e a r c h f o r a g r o -
t e ch ni c al a n d ot h e r m e a s u r e s f o r f o dd e r c r o p s ( m ai z e , alf alf a a n d ot h e r s)
yi eld s i n c r e a s e .
R e p o r t o f t h e I n t e r n a ti o n a l S y m p o si u m o n S o il
M o i s t u r e C o n t r o l i n A ri d t o S e m i - a ri d
R e gi o n s fo r A g r o -f o r e s t r y
R o k u r o Y A S U T O M I*
*A M e m b e r of th e O rg a n i zi n g C o m m itt e e
,
.
T oky o U n i v e r sity of A g ri c u lt u r e & T e c h n ol og y
”
T h e I n t e r n ati o n al S y m p o si u m o n S oil M oi st u r e C o n t r ol i n A rid t o S e m i -
a ridR e gi o n s f o r A g r o
-f o r e s t ry”
w a s h eld a t t h e F a c ult y of A g ri c ult u r e,T o k y o U n i v e r
-
sit y of A g ri c u lt u r e & T e c h n ol o g y ( T U A T) , M a r c h 2 1 t o 2 3 , 199 4 . T h i s s y m p o-
s i u m w a s pl a n n e d b y t h e r e s e a r c h g r o u p o n"
S oil M oi st u r e C o n t r ol i n S e m i -
a rid t o
H u m id R egi o n s”
,s p o n s o r ed b y t h e J a p a n S o ci et y f o r t h e P r o m o ti o n of S ci e n c e
a s p s) , a n d s u p p o rt e d b y th e J a p a n e s e S o ci et y of I r rig ati o n, D r ai n a g e a n d R e cl a -
m ati o n E n gi n e e ri n g O SI D R E) , th e S o ci ety of S oil P h y si c s a n d Pl a n t G r o w t h,t h e
F a c u lt y of A g ri c u lt u r e of T U A T , t h e D o ct o r al c o u r s e i n A g ri c ult u r e of T U A T , t h e
N o d ai R e s e a r c h I n stit u t e of t h e T o k y o U n i v e r sit y of A g ri c u lt u r e (N RI) ,a n d m a n y
A s s o ci a tio n s r el a t e d t o J SI D R E .
I r rigtzti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
7 8 I N F O R M A T I O N
P h o t o . 1 P a rticip a n t s of t h e s y m p o si u m .
T h e o r g a n i zig c o m m itt e e f o r th e s y m p o si u m i n cl u d e d r e p r e s e n t ati v e s of T U A T,
N R I , O k a y a m a U n i v”Ut s u n o m iy a U n iv .
,Ib a r a ki U n i v .
,N ati o n al I n s t . o f A g ri c u l -
t u r al E n vi r o n m e n t,a n d N a ti o n a l I n st . o f A g ri c u lt u r al E n gi n e e rin g . T h e c o m m it -
t e e e x p r e s s e s si n c e r e g r a tit u d e t o t h e a b o v e a s s o ci ati o n s a n d u n iv e r siti e s .
T h e p a rti cip a n t s w h o c a m e f r o m a b r o a d w e r e f r o m m a n y c o u n t ri e s , i n clu di n g
I s r a el,
B ulg a ri a,G h a n a
,K e n y a
,T h ail a n d , t h e P hilip pi n e s
,K o r e a , a n d C hi n a .
T h e t ot al n u m b e r o f p a rti cip a n t s w a s m o r e t h a n 1 4 0,i n cl u di n g t h o s e f r o m all o v e r
J a p a n .
T h e o p e n i n g c e r e m o n y c o m m e n c ed w it h a r e p o rt o n t h e hi st o r y of t h e s y m p o -
si u m . P l a n n i n g f o r t h e s y m p o si u m b e g a n t w o y e a r s a g o w h e n P r o f . B r e sl e r , of
t h e I n stit u t e of S oil a n d W at e r i n I s r a el , vi sit ed T U A T t o gi v e a s e rie s of l e ct u r e s
i n 1 988 . H e s aid t h at c o o p e r a ti o n i n r e s e a rt h b et w e e n s e m i -
a rid a n d h u m id
r e gi b n s is v e ry i m p o rt a n t f o r t h e w h ol e w o rld . T h e I s r a el M i n i st r y of S ci e n ce
a n d T e c h n ol o g y pl a n n e d a w o r k s h o p i n I s r a el o n thi s s u bj e ct . JS P S al s o s u p-
p o rt e d a c o o p e r ati v e r e s e a r c h p r o g r a m b et w e e n t h e t w o c o u n ti e s . S e v e r al J a p a-
n e s e s ci e n ti st s vi sit ed th e I n stit u t e i n I s r a el t o di s c u s s th e s ci e n tifi c p r o ble m s of
w at e r r e s o u r c e s a n d l a n d u s e f o r s u st ai n a bl e a g ri c ult u r e,
a s p a rt of t h e p r ep a r a -
ti o n f o r t h e s y m p o si u m .
C o n g r a t ul at o r y a d d r e s s e s w e r e gi v e n b y t h e p r e sid e n t of t h e U n i v e r sit y , t h e
p r e sid e n t ofJ SI D R E, a n d t h e h e a d of t h e a g ri c ult u r al s e cti o n i n S ci e n c e C o u n cil of
J a p a n .
S p e ci al l e ct u r e s w e r e gi v e n aft e r t h e c e r e m o n y . (A b st r a ct s f oll o w t hi s r e p o rt .)1) S oil P r o p e rti e s a n d C r u sti n g ,
R u n off a n d E r o si o n .
2) P r e s e n t a n d F u t u r e P r o bl e m s of D e s e rt D e v elo p m e n t i n E g y p t .
3) E ff e ct of S u b - s u rf a c e D rip F e rtig a ti o n o n C o r n R o o ti n g ,U p t a k e a n d Y i eld .
4) R e c e n t P r o bl e m s a n d S o m e F u n d a m e n t al T e ch n ol ogi e s fo r t h e P r e v e n ti o n of
D e s e rtifi c ati o n i n J ap a n .
5) R ai n f all P att e r n s - S oil M a n a g e m e n t - G r ai n P r o d u cti o n u n d e r A rid a n d
S e m i - A rid C o n diti o n s .
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
I N F O R M A T I O N 7 9
S e v e n s e s si o n s w e r e off e r ed i n th e s y m p o si u m,
w it h 3 9 p r e s e n t ati o n s a n d
di s c u s si o n s .
(1) L a n d U s e i n S e m i - A rid a n d H u m id R e gi o n s (4 p r e s e n t ati o n s)(2) C r o p W a t e r R el ati o n s a n d R o ot D e v el o p m e n t (8)
(3) I r rig a tio n P l a n ni n g i n S e m i - A rid a n d II u m id R e gi o n s (8)(4) W a t e r H a r v e sti n g a n d S u s t ai n a bl e A g ri c u lt u r e (8)(5) A g r o
- F o r e st ry i n S e m i - A rid a n d H u m id R e gi o n s (5)(6) I n t e r n ati o n al P r o bl e m s i n A g ri c ult u r al C o o p e r ati o n (6)(7) O t h e r s (8)
P a rti c u l a rly ,i n S e s si o n (7) ,
R e s e a r c h e s o n s oil -
w at e r b eh a vi o r i n d r y a n d w et
c o n diti o n w e r e di s c u s s e d .
T h e c o m m itt e e h o p e s f o r fu rt h e r i n t e r n ati o n al r e s e a r ch c o o p e r a ti o n b et w e e n
a rid a n d h u m id a r e a s f o r t h e d e v el o p m e n t of s u st ai n a bl e a g ri c u lt u r e . W e e x t e n d
o u r g r atit u d e t o P r of e s s o r S h a i n b e rg I . , D i r e ct o r of t h e I n stit u t e of S oil a n d W at e r,
a n d D r t F r e n k el,t1
”D ep u ty D i r e ct o r f o r R e s e a r c h of A . R .0
”t o r o r g a n i21i n g t h e
p a rti cip ati o n f r o m I s r a el,th e E m b a s sy of I s r a el i n T o k y o
,a n d t h e J a p a n e s e
M i n i st r y of A g ri c ult u r e,F o r e st ry a n d F is h e r y .
S oil P r o p e r ti e s a n d C r u s ti n g ,R u n o ff a n d E r o si o n
I . S H A IN B E R G*
* I n stit u te of S oil s & W at e r,A . R . 0 .
,B et D a g a n
,I s r a el
C u lti v at e d s oil s a r e st r u ct u r ally u n st a bl e a n d f o r m a c r u st at t h e s oil s u rf a c e
w h e n e x p o s ed t o r ai n . T h e f o r m ati o n of a c r u st d et e r m i n e s t h e r ai n i n filt r a ti o n,
r u n off a n d e r o si o n . T h e r at e of c r u st f o r m ati o n a s d et e r mi n e d by th e d e c r e a s e i n
I R a s a f u n cti o n of r ai n d e pt h m a y b e q u a n tifi e d b y a H o rt o n i a n t y p e e q u ati o n
w hi c h i n cl u d e s t h r e e s oil p a r a m et e r s : i n iti al I R , f in al I R,a n d t h e r at e at w h i c h t h e
I R d e c r e a s e s f r o m i n iti al t o fi n al v al u e ( - r at e of c r u st f o r m ati o n) .
T h e s u s c e p tibilit y of s o il s t o c r u sti n g d e p e n d s o n cl a y c o n t e n t , m i n e r al o g y ,
c ati o n ic c o m p o siti o n of t h e e x c h a n g e p h a s e,
s e s q u i o x id e a n d o rg a n i c m a tt e r
c o n t e n t , el e ct r o ly t e c o n c e n t r a ti o n i n t h e r ai n a n d s oil s ol u ti o n s,a n d t h e p r e s e n c e
of a m e n d m e n t s w hi c h di s s ol v e r e a d ily . C r u sti n g d e p e n d s a ls o o n s o il m a n a g e-
m e n t ( m et h o d of c u lti v ati o n,ty p e of c r o p , et c .) a n d s oil sl o p e .
R u n off f r o m r ai n st o r m s m a y b e p r edi ct ed b y c o m b i n i n g th e r ai n f all d at a w it h
t h e i n filt r ati o n e q u ati o n of t h e s oil s . R u n o ff p r e dicti o n is e s s e n ti al f o r s oil
e r o si o n p r edi c ti o n a n d f o r a s ci e n tifi c d e sig n of w at e r c o n s e r v ati o n ( a n d w at e r
h a rv e sti n g) s y st e m s .
T h e
'f a ct th at a t h i n l a y e r
,w h i c h i s r e a dily a c c e s sibl e b e c a u s e it . c c u r s a t t h e
s oil s u rf a c e, c o n t r ol s r ai n i n filt r a ti o n r u n off a n d e r o si o n is v e r y i m p o rt a n t . T h e
I m
'
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
8 0 I N F O R h n T I O N
s oil s u rf a c e m a y b e st a bili z ed by a p pli c a ti o n of s m all a m o u nt s of a m e n d m e n t s t o
t h e s u rf a c e ( o r g a n i c p oly m e r s, g y p s u m
,et c .) .
P r eli m i n a r y r e s ult s s u g g e st th a t
t hi s t r e at m e n t m a y b e c o st- eff e cti v e .
P r e s e n t a n d F u t u r e I s s u e s o f I r ri g a ti o n
a n d D e s e rt D e v el o p m e n t i n E g y p t
T . M A R U Y A M A*
a n d T . W A T A N A B E*
* F a c u lty of A g ric u lt u r e,K y o to U n i v e rsity ,
K y ot o, J ap a n
E g y pt'
s r a pid p o p u l a tio n g r o w t h a n d i n c r e a s e i n p e r c a p it a c o n s u m pti o n h a s l e d
t o hi gh e r d e m a n d f o r f o o d . H o w e v e r,li m it ati o n s o n w at e r r e s o u r c e s a r e a b a r ri e r
t o a g ri c u lt u r a l d e v el o p m e n t . I m p r o v i n g t h e effi ci e n c y of w at e r u s a g e o ff e r s t h e
b e st s ol u ti o n t o t his p r o bl e m . S u rp l u s w at e r a s t h e r e s u lt of t h i s i m p r o v e m e n t
t h e n c a n b e all o c at e d t o d e s e rt d e v el o p m e n t .
I n t h i s p a p e r,fi r s t
,e jEi stin g i r rig ati o n of a g ri c u lt u r al l a n d a rid t h e f u t u r e
p r o bl e m s of s a v i n g w at e r a r e di s c u s s e d . S e c o n d,t h e p r e s e n t a n d f u t u r e sit u a-
ti o n s of d e s e rt d e v el o p m e n t a r e e x a m i n ed .
E ff e c t o f S u b s u r{ a c e D ri p F e rti g a ti o n
o n C o r n R o o ti n g ,U p t a k e a n d Y i e ld
a B a r - Y o s E F*
,C . I . P H O N E
*a n d J . J . M a rti n e z II E R N A N D E Z
*
* I n stit u t e of S oils & W a te r,A . R . 0 .
,B e t D a g a n
,I s r a el
S u b s u rf a c e (S S) d rip f e rtig ati o n m a y i n c r e a s e s w e et c o r n e a r y i eld r el ati v e t o
s u rf a c e ( S) f e rtig ati o n,b e c a u s e i m m o bil e n u t ri e n t s a r e d eli v e r ed at t h e c e n t e r of
t h e s oil - r o ot v ol u m e r a t h e r t h a n o n t o p of th e s oil . A c o n t ai n e r (1 X I X l m )
e x p e ri m e n t w a s c o n d u ct e d o n a l o e s si al s oil (H a pl o x e r a lf) t o t e st t hi s h y p ot h e si s .
M a r k et a bl e a n d t ot al e a r yi eld s w e r e hi gh e r f o r t ric k l e r s p l a c e d 3 0 c m b el o w t h e
s oil s u rf a c e (3 .2 2 a n d 4 . 9 0 k g m - 2; r e s p e cti v ely) .
T ot al f r e s h w ei gh t,d r y m att e r
p r o d u cti o n a n d pl a n t h ei gh t d u ri n g t h e g r o w i n g s e a s o n w e r e al s o g r e a t e r f o r
s u b s u rf a c e e m itt e r s . D e e p t ri c ki e r p o siti o n sig n ifi c a n tly i n c r e a s e d P a n d K
c o n t e n t at th e c e n t e r of t h e r o ot z o n e . T h e e n h a n c e d c o n c e n t r ati o n a p p a r e n tly
sti m u l at ed pl a n t r o oti n g ,w h i c h
,t o g et h e r w it h t h e h i gh e r n u t ri e n t a cti v it y i n t h e
s oil s ol u ti o n,i n c r e a s e d P a n d K u pt a k e r at e s
,w h i c h i n t u r n f a cilit at e d t h e hi gh e r
d r y m a tt e r p r o d u cti o n a n d c o m m e r ci al yi eld r el ati v e t o s u rf a c e t ri c kl e r pl a c e m e n t .
T h e h i gh e r r o ot a cti vit y i n S S t h a n i n S f e rtig ati o n w a s r e c o n fir m ed b y s oil ai r
C O B c o n c e n t r a ti o n m e a s u r e m e n t s,
w h i c h s h o w ed sig n ifi c a n t diff e r e n c e s b et w e e n
t h e t w o t r e a t m e n t s d u rin g th e g r o w t h s e a s o n .
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P la n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
I N F O R M A T I O N 8 1
R e c e n t P r o b l e m s o n t h e G l o b a l E n v i r o n m e n t
w it h a n E j t a m Pl e o f D e s e r ti fi c a ti o n a n d
S o m e F u n d a m e n t al T e c h n o l o gi e s t o r
t h e P r e v e n ti o n o f D e s e r tifi c a ti o n
i n J a p a n
S at o s hi M A T S U M O T O*
* F a c u lty of A g ri c u lt u r e,th e U n i v e rsity of T o ky o
,T o ky o
, J ap a n
M o r e t h a n 3 0 % of t h e l a n d s u rf a c e of t h e e a rt h c o n si st s of a rid a n d s e m i - a rid
s oil s,
w h i c h a r e g e n e r ally t o o d ry t o p r o d u c e a g o o d yi eld . If e n o u gh f r e s h w at e r
i s a v ail a bl e a n d t h e s oil c o n d iti o n i s s u it a bl e , t h e s e s o ils c a n b e i r rig a t e d a n d u s e d
f o r a r a bl e l a n d s . T h e s e r e gi o n s t h e r ef o r e a r e e x p e ct ed t o b e p r o m i si n g f o r g o o d
p r o d u cti o n i n t h e fu t u r e . A s a r e s u lt,r e c e n tly m u ch att e n ti o n h a s b e e n p aid t o
a rid a n d s e m i - a rid s oil s,
a n d m o r e a g ri c u lt u r e d e v el o p m e n t p r oj e ct s a r e b ei n g
p la n n e d a n d c a r ri e d o u t . H o w e v e r,
m a n y p r oj e ct s h a v e f ail e d i n t h e p a st a n d f a il
e v e n n o w,b e c a u s e s o m e y e a r s a ft e r ir rig ati o n t h e s ali n ity o r al k ali h a z a r d
i n c r e a s e s . I n t hi s p a p e r , th e s oil p r ofil e i n v e s tig ati o n of s alt s a c c u m ul ati o n
r el at e d t o t h e d e pt h of g r o u n d w at e r l e v el a n d s o m e h eld ejiP e ri m e n t s u si n g t h e
ly si m et e r t o cla ri fy t h e m e c h a n i s m of s ali n ity a r e ill u st r at ed . F r o m t h e s e fi eld
i n v e stig ati o n s,w e h a v e c o n cl u d e d t h at t h e m o st i m p o rt a n t f a ct o r f o r s oil s ali ni z a-
ti o n c o m e s f r o m t h e s u r p l u s u tili z ati o n of i r rig ati o n w at e r . T h e m et h o d of
f o r m i n g a n i m p e r m e a bl e l a y e r i n a s oil u si n g p oly a c r y r at e s ol u ti o n,t h o u gh it i s
stiu i n t h e d e v el o p m e n t s t a g e,
w ill b e i n t r o d u c e d a s a t e c h n iq u e f o r s a v i n g w at e r
i n a rid l a n d a g ri c u lt u r e .
R a i n f a ll P a tt e r n s - S o il M a n a g e m e n t - G r a i n P r o d u cti o n
u n d e r A ri d,S e m i - A ri d C o n d iti o n s
A . H A D A S*
*I n stit u t e of S oils & W at e r
,A . R . 0 .
,B et D a g a n
,Is r a el
G r ai n p r o d u cti o n u n d e r a rid a n d s e m i -
a rid c o n d iti o n s d e p e n d s o n p r o p e r m a n -
a g e m e n t of t h e s oil p h y si c al p r o p e rti e s a n d f a v o r a bl e fi eld h y d r ol o gi c al c o n ditio n s
f o r g r ai n p r o d u cti o n . T h e g o al i s t o att ai n t h e h i gh e s t c r o p- w a t e r u s e effi ci e n c y
f o r a gi v e n r ai n f a ll p att e r n . B a s e d o n c o n s id e r a ti o n s of s u st ai n a bilit y , t r a diti o n al
d r y f a r m in g s y st e m s p r ef e r r e d m i n i m a l i n p u t s ( e .g . s h al l o w till a g e) t o r e d u c e
f a r m e r s'
i n p u t s a n d b ri n g t h e c r o p s'
t ot al yi el d t o a m a x i m u m (h a r v e stin g g r ai n s,
st o v e r f o r f u el,et c .) . A s a c o n s e q u e n c e , e x c e s siv e r u n off s oil e r o si o n a n d l o s s of
f e rtil e t o p s oil ,n u t ri e n t s
,a n d w a t e r w e r e o b s e r v e d .
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R w a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
8 2 I N F O R M A T I O N
R e c e n t i n t r o d u cti o n of hi gh -yi eldi n g ,s m all g r ai n v a ri eti e s a n d t h e p r e s si n g n e e d
t o c o n s e rv e s oil , w a t e r, a n d f e rtili z e r s p r o m pt e d n e w i n t e r e st f o r r e s e a r c h i n t h i s
fi eld . N e w - old t e c h n iq u e s f o r c o n s e r v in g s oil a n d w at e r ( e .g . m i c r o b a si n s , m ul c h ,
st rip c r o p pi n g) .w e r e i n t r o d u c e d a n d a r e r e c o m m e n d e d . T h e s e v a ri o u s
a p p r o a c h e s a r e e 3t a m i n e d a n d r e- e v al u at e d w it h r e s p e ct t o t h ei r a d v a n t ag e s a n d
dis a d v a n t a g e s,b y a n aly zi n g th e v a ri o u s c r o p pi n g p r a cti c e s u si n g a n a r e a ty p i c al
f o r s m al l g r a in p r od u cti o n,u n d e r s c a n t y a n n u al r ai n f all g r a di e n t of 4 5 0 m m t o 1 5 0
m m a c r o s s a 5 0 k m t r a n s e ct . T h e v a ri o u s s u g g e st e d s y st e m s w e r e e v al u at e d
u si n g si m pl e m o d el s a n d l o c al d at a b a s e s , a n d th e r e s u lt s a r e u s e d t o s c r e e n a n d
d e v el o p n e w p r a cti c e s f o r s m a ll g r ai n-p r o d u cti o n u n d e r a d v e r s e r ai n f all p att e r n s .
I y ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u y a l Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 8 3
C o n t e n t s o f J o u r n a l o f J S I D R E
V ol . 6 2 N o . 1 (J a m . 1 9 9 4)
F e a t u r e S e c ti o n : E x p e c t a ti o n t o A g r i c ul -
ttl r al E n gi n e e r i n g
Il o w t o D e sig n t h e R u r al A r e a N . I M A M U R A
P a d d y R ic e C ulti v ati o n a n d A g ric ult u r al E n gi -n e e ri n g K . K y u M A
N e w S y st e m of A g ric ult u r al a n d R u r al D e v el -
o p m e n t M .- M o RIT A
F e a t u r e S e c ti o n : P a d d y Fi el d E n g i n e e r -
i n g (1)P r e s a t u r atio n a n d I m p r o v e m e n t of T e r m in al
I r rig a tio n S y s t e m f o r R ic e C ulti v ati o n i n th e
T r o pic al A r e a Y . K IT A M U R A
P r e s e n t Sit u ati o n of P ad d y L a n d C o n s olid a tio n
a n d S t a n d a r diz atio n of F ield D r ai n ag e P l a n-ni n g a n d D e sig n i n K o r e a Y . O GIN O
,
K . M u R AS E I M A,S . W . R I M a n d S . J . R I M
S t a n d a r d T y p e of P ad d y F ield Z o n e i n ttill ed
R u r al A r e a of T h aila n d E . K o N O
C h a r a ct e ris tic s of P ad d y Fi eld s a n d I r rig a tio n
i n t h e D r y S e a s o n : C a s e S t u d y of J a w a r Vil-l ag e in B a n gl a d e sh a . U c fllD A a n d K . A N D O
S e ri e s
R u r al S e w e r ag e (9) - D e sig n a n d C o n st r u c ti o n
of C o n v e y a n c e S y s t e m -
H . Y o s EI N O a n d S . S ol ) A M A
W at e r Q u alit y A n aly sis (4) - W at e r Q u alit y
A n al y si s b y E c o s y st e m M o d el - E . S fII R A T A N I
T e c h n i c al W o r d
T h e O rigi n of R ic e Pl a n t S . H AS E G A W A
V o l . 6 2 N o . 2 ( F e b . 1 9 9 4)
F e a t u r e S e cti o n : P a d d y Fi e ld E n gi n e e r -
i n g (2)L a r g e - s c ale P ad d y Fi eld a n d E v a p o r ati o n B a si n
i n A u st r al ia
T . T A B U C E I,E . Y A M A JI a n d M . I s fIIE A W A
R ic e P r o d u cti o n i n t h e N il e D elt a in E g y p t
T . W A T A N A B E,Y . S fII N B O a n d T . M A R U Y A M A
P a d d y Fi eld i n Z a m bi a
A . I w A M O T O,S . H o R I
,S . U R A N O a n d M . A R A G A E I
I r rig at ed P a d d y Fi eld i n C ot e d'
I v oi r e
K A D A C fI I a n d M . I s EI G U R O
R e p o r t
F o r eig n a n d I n dig e n o u s T e c h n ol ogi e s i n t h e
I r rig ati o n D e v elo p m e n t of N o rt h I n di a
T . U E D A a n d Y . K AID A
A u t o m atic T o p og r a p hi c al S u r v e y i n g D e vi&K M o T O f u S EI
,fI . S E IM A D A a n d K .
T A N A B A
S e ri e s
R u r al S e w e r a g e (l O) - M ain t e n an c e-
S . S u s A a n d l1 . G o T O
W a t e r Q u alit y A n al y si s (5) - N u m e ric al A n aly-
sis of F lo w a n d D i s p e r si o n u si n g Fi nit e D if -
f e r e n ti al M e t h od s - K . T A K A E .I a n d R . O N IS EI
T e c h n i c al W o r d
V elo cit y a n d D ir e c ti o n G r o u n d- w a t e r F l o w
M et e r M . F h T O
( V ol . 6 2 , N o . 3 ( M a r.1 9 9 4)
F e a t u r e S e cti o n : C o n st r u c ti o n o L B ri d g e
a n d T u n n el
C o n s t ru ctio n of S u b s t r u ct u r e f o r K u ri m a
B rid g e N . M ry A G I,T . S fII NJ O
,
K . I K E M A a n d E . F u K U S t m
C o n st r u c ti o n of L o h s e Gi rd e r D e ck B ridg e
(F ujis a w a O h a s hi) T . A I Z A W A a n d K . T A M U R A
C o n s t r u ctio n of N ih o n m at s u B o x C ulv e r t a n d
P r e v e n ti o n of T h e r m al C r a c k of It s W all
M . K u N IT A K E,fI . O G A T A
,
fI . Y A M AS E IT A a n d T . N A E A Z A W A
o u tli n e of I{is o y a m a T u n n el i n N is hik a n b a ri
D r ai n a g e P r oj e ct
K . Y A M A Z A K I,K . Y A N A G ID A a n d Y . M o M O Z A W A
F e a t u r e S e c ti o n : C o n s u lt a n t s a n d I r ri g a -
ti o n ,D r a i n a g e a n d R e cl a m a ti o n E n gi
-
n e e ri n g
R ol e s of C o n s ult a n t s E x p e ct e d b y A d m in is t r a -
tio n N . T o G A M I
O n t h e I n t e ri m R e p o rt f o r R e s t r u ct u ri n g of
C o n s ulti n g Fi r m s i n t h e Fi eld of I r rig a ti o n,
D r ai n a g e a n d R e cla m a ti o n E n gi n e e r in g
M . IE E D A
I r rig lZ tiQ n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
8 4 B O O K R E V I E W S
P r e v e n t Sit u ati o n a n d R ole s of C o n s u lt a n t s i n
J a p a n O ffi cial D e v elo p m e n t A s sist a n c e
A . I w A M O T O
S e ri e s
R u r al S e w e r a g e (l l) - R e c y cli n g of Sl u d g e -
Y . K o M A T S U a n d S . T s u c H I D A
W at e r Q u alit y A n al y si s (6) - F i n it e E l e m e n t
M o d elli n g i n E n v i r o n m e n t al H y d r a uli c s -
T . K A W A C H I
T e c h n i c al W o r d
E a rt h P r e s s u r e B al a n c ed S hield
Y . A s A G A M I
V o l . 6 2,N o . 4 ( A p r . 1 9 9 4)
F e a t u r e S e cti o n : F a r m l a n d C o n s e r v a ti o n
a n d D i s a s t e r P r e v e n ti o n
F a r m la n d C o n s e r v ati o n a n d S y s t e m of D i s a s-t e r P r e v e n ti o n P r oj e ct
H . K A W A T S U a n d Y . S I{ O U D A
D e g r a d ati o n of C u lti v at ed L a n d a n d D a m a g e of
t h e L a n d C a us ed b y T y p h o o n o n t h e P a d d y
Field i n S t e e p Sl o pi n g A r e a
A . C flI N O,K . K I M U R A a n d M .
I T O
W a t e r E r o si o n P r e v e n ti o n b y F a r m i n g M e th od
at Ili gh l a n d T . K A N E K O a n d N . K o z A I
S oil E r o si o n a n d R e d S oil P oll u ti o n C o n t r ol i n
t h e K u nig a m i M a aji A r e a of O ki n a w a
K . O N A G A,A . Y o s H I N A G A a n d Y . T o K A S tII K I
L e v e e Sl o p e P r ot e cti o n M e a s u r e s T ak in g
A c c o u n t of S oil S t r u ct u r al C h a n g e s
M . M I E A R A,R . Y A S U T O M I a n d N . A I B A
M et h od t o C o n t r ol W at e r E r o sio n al o n g t h e
S id e of C o n c r et e Fl u m e s o n a Sl o p i n g
R e cla m ed L a n d S . N A K A O,A . T A K A G I
,
T . T o M O S E O a n d M.Il o s o K A W A
S oil L o s s E q u a tio n w ith R e g a r d t o R ai n f al l
T y p e s
T . K u s A K A,M . E u K A D A a n d R . K I N G S H U K
S e ri e s
W a t e r Q u alit y A n aly si s (7)- N u m e ric al A n aly-
sis f o r C o n v e c ti v e I)is p e r sio n of S u s p e n d ed
S olid s - K . III R A M A T S U
T e c h n i c al W o r d
S oil C r u s t T . N IS E I M U R A
V o l . 6 2 ,N o . 5 ( M a y 1 9 9 4 )
F e a t u r e S e c ti o n : N e w T e c h n ol o gi e s o f
U p l a n d I r rig a ti o n
A M e D A S D a t a P r o c e s si n g M et h o d s a n d it s
A p p li c a tio n t o P la n n i n g of U pl a n d I r rig a tio n
P r oj e c t s R . O K U N O a n d T . M I U R A
M ic r oi r rig atio n I1 . A N Y OJI a n d Y . S E IN O GI
F ield I r ri g a ti o n in F u r a n o A r e a
Y . U M E D A, J . Y A M A G A M I a n d Y . N A M B U
M e t h o d f o r C o n t r olli n g I n fl o w t o t h e F a r m
P o n d S . K A N E K O,H . I N A G A E I a n d Y .
F uJIS A W A
F e a t u r e S e cti o n : R e n e w al T e c h n ol o g y of
S t r u c t u r e
D iv e r si o n D a m P r obl e m s o n A ll u v ial S t r e a m s
H . M I W A
C h all e n g e s t o E n la r g e th e S a n n ok ai D a m
M .K I M U R A a n d K . W A T A N A B E
R e c o n s t r u ctio n of M ai n C a n al i n t h e S e c o n d
S t a g e A ic hi C a n al P r oj e c t K . U E D A
S e ri e s
W at e r Q u al it y A n al y sis (8)- M o d el of W at er
Q u alit y A n aly sis a n d W at e r Q u alit y C o n s e r-
v a ti o n- S . H I R A B A Y A S H I
T e c h n i c al W o rd
S u b-I r rig ati o n
V o l . 6 2 , N o . 6 (J u n.1 9 9 4 )
M. S E N G E
S p e c i al F e a t u r e s : A g ri c u lt u r a l L a n d a n d
R u r al I m p r o v e m e n t P r oj e c t s i n II o k u -
r i k u R e gi o n
A g ric ult u r al L a n d a n d R u r al I m p r o v e m e n t
P r oj e ct s i n E o k u rik u R e gi o n K . U w A T Ol( 0
T h e E v al u a tio n o n th e u s e of P o n d - a n d
Pi p eli n e -
r e g ul a t e d P ad d y I r rig ati o n S y s-
t e m s i n T o n a m i P l ai n S .H IR O S E
A g ric ult u r e a n d R u r al E n v i r o n m e n t s i n Il e a v y
S n o w a n d L a n d Slid e A r e a i n B o k u rik u
R e gi o n
K . A D A C E I,Y
.T s u D A
,N . B IZ E N a n d II . T A M U R A
L o n g-t e r m P l a n of A g ri c ult u r al a n d R u r al
D e v elo p m e n t i n N iig at a P r ef e c t u r e
Y . K A W Al
W a t e r E c o s y st e m I m p r o v e m e n t P r oj e ct i n
T o y a m a P r ef e ct u r e N . H A Y A S H I D A
D e v el o p m e n t of H ill y R u r al A r e a s i n I s hik a w a
p r ef e ct u r e 0 . S E I N O
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
L a r g e-s c ale F a r m L a n d C o n s olid a tio n P r oj e ct
i n F u k u i P r ef e ct u r e K . I s A K A
T e c h n i c a l W o r d
P oll u t a n t L o a d fI . T A K A D A
B O O K R E V I E W S 8 5
S e ri e s
W a t e r Q u alit y A n aly sis (9) - A p plic a ti o n of
G e o g r a p hic al I n f o r m atio n S y s t e m t o th e
A s s e c e m e n t of th e W a t e r P oll u tio n i n B r o a d
W a t e r s h e d s - K . Y o s EI N O
A b st r a ct o f T r a n s a cti o n s o f J S I D R E
N o . 1 6 9 ( F e b . 1 9 9 4)
h filt r a ti o n i n t o L o n g S oil C ol u m n s u n d e r D iff e r e n t I n t e n siti e s o f A r tifi ci al R ai n
- S t u d y o n p h e n o m e n a o f r ai n in filt r a ti o n (II) -M a s a k i T o M I N A G A
R ai n i n filt r a ti o n u n d e r v a r y i n g i n t e n sit y o f r ai n i s s t u di e d b a s e d o n t h e e x p e ri m e n t s
u n d e r t a k e n . T w o t y p e s o f r ai n i n p u t w e r e u s e d i n t h e e x p e ri m e n t s . T h e fi r s t t y p e o f r a in
i n p u t w a s o f di ff e r e n t in t e n s iti e s a n d o f d u r a ti o n s b u tph a d t h e s a m e a m o u n t o f r ai n f all . T h e
s e c o n d t y p e o f r a i n i n p u t w a s s q u a r e - w a v e - t y p e i n t e n siti e s w it h i n t e r m i s si o n o f 0 . 5 - 1 h .
T h e s e i n p u t s w e r e gi v e n t o t h e s u r f a c e of t h e s oil c o l u m n s t h a t w e r e 2 m a n d 5 m i n d e p th .
T i m e - v a r y i n g c h a n g e s i n t h e di st rib uti o n o f t h e s oil- w a t e r c o n t e n t al o n g t h e v e r ti c a l a x i s o f t h e
m o d e l a r e o b s e r v e d b y t h e n o r m ali z e d s p e cifi c r e si s t a n c e o f s o il w h i c h w a s i n t r o d u c e d i n t h e
f o r m e r p a p e r .
O b s e r v e d p h e n o m e n a in t h e e x p e ri m e n t s w e r e : Q) A w e tti n g f r o n t u n d e r t h e r ai n i n p u t o f a
s m all e r i n t e n s it y a n d l o n g e r d u r a ti o n r e a c h e s d e e p e r d e p t h t h a n t h a t o f t h e r ai n i n p u t o f a
s t r o n g e r i n t e n sit y a n d s h o r t e r d u r a ti o n u n d e r t h e c o n diti o n t h a t t h e s a m e a m o u n t o f r ai n w a t e r
i s gi v e n t o t h e m o d e l . S o il- w a t e r c o n t e n t i n t h e s oil s h all o w e r t h a n t h e w e t ti n g fr o n t
d e c r e a s e d si m u lt a n e o u sl y a ft e r t h e r ai n s t o p p e d . @ I n th e c a s e o f 2 m d e e p s o il c o l u m n,
i n t e n sit y of o u tfl o w f r o m b o tt o m c o r r e s p o n d e d t o t h e c h a n g e in t h e s q u a r e - w a v e -t y p e i n t e n sit yo f r ai n i n p u t . I n t e n sit y o f o u tfl o w f r o m t h e b o tt o m i n c r e a s e d a ft e r r e p e titi o n o f t h e
s q u a r e - w a v e i n p u t .
T h e s e p h e n o m e n a a r e e x p l ai n e d w e ll b y t h e O p e n - U n s a t u r a t e d - C a p ill a r y - P e r c ol a ti o n
( O U C P) m o d e l w h i c h w a s i n t r o d u c e d t o e x p l ai n t h e p h e n o m e n a o f i n filt r a ti o n o b s e r v e d u n d e r
st e p - t y p e o f r ai n i n p u t i n t h e f o r m e r p a p e r .
I n ifilt r a ti o n i n t o L o n g S o il C ol u m n s u n d e r A rtifi ci al A n t e c e d e n t R a i n
- S t u d y o n p h e n o m e n a clf r ai n i n filt r a ti o n (Ill) -M a s a ki T o M I N A G A
S u c h g r o u n d h a z a r d s a s l a n d slid e a n d sl o p e f ai l u r e o ft e n o c c u r w h e n i n t e n sit y of r ai n
i n c r e a s e d a ft e r c o n ti n u o u s r a i n o n t h e g r o u n d . Slip s u r f a c e s o f s u c h h a z a r d s l o c a t e f r o m
s u rf a c e a r e a t o b e l o w 5 m d e e p z o n e . T hi s s h o w s t h a t s o m e t rig g e ri n g e ff e c t s a r e c a u s e d a t
d e e p z o n e s h o r tly a ft e r i n c r e a s e o f i n t e n sit y o f r ai n .
I n o r d e r t o c l a rify t h e s e p h e n o m e n a,i n filt r a ti o n u n d e r v a r y i n g r ai n i n p u t w a s di s c u s s e d b a s e d
o n e x p e ri m e n t s i n t h e f o r m e r p al) e r . I n t h e p r e s e n t p a p e r, p h e n o m e n a c a u s e d b y a n t e c e d e n t
r a i n i s s t u di e d b a s e d o n e x p e ri m e n t s . S a m e r ai n i n p u t o f 3 0 m m / h f o r 2 h o u r s w a s a d d e d d ai l y
f o r 5 d a y s a t t h e s a m e ti m e o f t h e d a y t o 5 m d e e p c o l u m n o f l o a m y s oil i n t h e e x p e ri m e n t s .
A p p a r e n t s p e c ifi c r e si s t a n c e o f e a c h d e p t h o f t h e c o l u m n a n d g r o u n d w a t e r o u tfl o w fr o m b o tt o m
w e r e m e a s u r e d .
O b s e r v e d p h e n o h l e n a a r e : @ S o il- w a t e r c o n t e n t i n s u rf a c e z o n e r e p e a t s w e tti n g a n d d r yi n g
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
8 6 B O O K R E V I E W S
r e s p o n di n g t o r a i n i n p u t,
b u t p ri m a r y w e t ti n g f r o n t m o v e s d o w n w a r d c o n tin u o u sly . @
S e c o n d a r y w e tti n g f r o n t a p p e a r s e a c h ti m e r e s p o n di n g t o r a in i n p u t a ft e r t h e s e c o n d d a y a b o v e
p ri m a r y w e tti n g f r o n t . S e c o n d a r y w e t ti n g f r o n t i n c r e a s e s it s d o w n w a r d v el o cit y a n d r e a c h e s
t o d e e p e r z o n e d a y b y d a y w h e n s o il- w a t e r c o n t e n t i n c r e a s e s . @ O u tfl o w o f g r o u n d w a t e r
b e gi n s w h e n p ri m a r y w e tti n g f r o n t r e a c h e s a r o u n d t o p of c a p ill a r y f rin g e,t h e n l o c al m a xi m u m
i n t e n sit y o f o u tfl o w a p p e a r s c o r r e s p o n d e d t o t h e p a tt e r n o f r ai n i n p u t .
R e s u lt s di s c u s s e d o n t h e s e o b s e r v a ti o n s a r e : 0 R ai n w a t e r o f e a c h d a y t r a v e l s t h r o u gh
c a pill a r y w a t e r z o n e a b o v e p ri m a r y w e t ti n g f r o n t i n a s h o rt p e ri o d a n d p ri m a r y w e t ti n g f r o n t
m o v e s d o w n w a r d c o n ti n u o u sl y . @ C a p ill a r y f ri n g e g r o w s hi gh a ft e r p ri m a r y w e t ti n g f r o n t
r e a c h e s th e f ri n g e . T h e n o u t fl o w b e gi n s i n a s h o rt e r p e ri o d a ft e r r ai n a n d in c r e a s e s it s
i n t e n sit y . @ T h e s e p h e n o m e n a c a u s e d b y a n t e c e d e n t p r e c ip it a ti o n a r e e x p l ai n e d b y t h e
O p e n - U n s a t u r a t e d-C a p ill a r y - P e r c o l a ti o n ( O U C P ) m o d e l .
Fi n it e E l e m e n t M e t h o d An a ly si s o f M i c r o i r rig a ti o n
S y s t e m P r e s s u r e D i s t rib u ti o n
R A N G Y a o h u a n d S o i c hi N IS H I Y A M A
It i s v e r y i m p o rt a n t t o e s ti m a t e c o r r e c ti v e p r e s s u r e di s t rib u ti o n t o a n al y s e u nif o r m it y of
w a t e r a p p li c a ti o n in m i c r o i r ri g a ti o n s y s t e m . Fi nit e e l e m e n t m e t h o d i s o n e o f t h e v e r y
c o n v e n i e n t a n d a c c u r a t e m e t h o d s t o d o t hi s a n a ly si s . I f t h e n o d al s y s t e m i s a r r a n g e d a n d
si m p lifi e d r e a s o n a b ly , p e r s o n a l c o m p u t e r c a n b e u s e d t o c a l c ul a t e p r e s s u r e di s t rib u ti o n e v e n in
a s y s t e m w it h a l a r g e n u m b e r o f w a t e r a p p li c a ti o n d e vi c e s,
s u c h a s li n e s o u r c e e m itt e r a n d hi gh
d e n sit y p oi n t s o u r c e e m itt e r s o f t ri c k l e i r ri g a ti o n s y s t e m . T h e a c c u r a c y o f t h e s ol u ti o n is v e r y
hi gh b e c a u s e t h e o r e ti c a l c al c u l a ti n g p r o c e d u r e i s u s e d . T h e c o n v e r g e n c e i s q ui c k n o n e e d t o
t hi n k w h e t h e r t h e i n iti a l e s ti m a t e s of t h e n o d al p r e s s u r e a r e n e a r o r f a r f r o m t h e fi n al s o l u ti o n .
P r o p e rti e s o f S e t ti n g T i m e a n d C o m p r e s siv e S t r e n g t h o f H o t W e a t h e r
C o n c r e ti n g w it h P o r tl a n d B l a st - fu r n a c e Sl a g C e m e n t
S u s u m u T s u K I O K A
T h e e x p e ri m e n t a l s t u d y o n s e t ti n g ti m e a n d c o m p r e s siv e s t r e n g t h o f c o n c r e t e w it h n o r m al
p o r tl a n d c e m e n t a n d p o r tl a n d b l a s t-f u r n a c e sl a g c e m e n t w a s p e rf o r m e d u n d e r t h e c o n diti o n o f
hi gh t e m p e r a t u r e,3 0 - 3 3
o
C .
T h e r e s u lt s a r e s u m m a ri z e d a s f o ll o w s .
1) T h e s e t ti n g ti m e o f t h e c o n c r e t e w ith p o rtl a n d bl a st- fu r n a c e sl a g c e m e n t w a s f a r l o n g e r
t h a n t h a t of c o n c r e t e w it h n o r m al p o rtl a n d c e m e n t . B u t,t h e c o n t e n t of bl a s t- fu r n a c e sl a g i n
t h e c e m e n t,4 5 % a n d 6 0 o/o ,
h a d r e l a ti v e ly s m a ll e ff e c t u p o n t h e s e t tin g ti m e o f t h e c o n c r e t e .
T h e c h e m i c al a d m i x t u r e w it h r e t a r d e r s h o w e d c o n s id e r a b l e e ff e c t o n d e l a y o f t h e s e tti n g ti m e o f
t h e c o n c r e t e .
2) I n c a s e of t h e h o t w e a th e r c o n c r e ti n g ,t h e r a t e o f i n c r e a s e of l o n g t e r m st r e n g t h o f t h e
c o n c r e t e w it h p o r tl a n d bl a s t- f u r n a c e sl a g c e m e n t w a s l a r g e r t h a n t h a t o f c o n c r e t e w it h n o r m al
p o rtl a n d c e m e n t . I n c a s e o f t h e c o n c r e t e w it h bl a s t-f u r n a c e sl a g c e m e n t,t h e c o n t e n t of sl a g
s n d t h e diff e r e n c e of c h e m i c al a d m i x t u r e h a d a littl e eff e c t u p o n t h e c o m p r e s si v e s t r e n g t h o f th e
c o h c r e t e,b u t th e d iff e r e n c e o f c h e m i c al a d m i x t u r e h a d m u c h e ff e c t u p o n t h a t o f t h e n o r m a l
p o r tl a n d c e m e n t c o n c r e t e .
3) U n d e r t h e c o n d iti o n s o f t h e hi gh t e m p e r a t u r e a n d d r y i n g ,t h e a g e of r e m o v a l o f f o r m s h a d
m u c h m o r e e ff e c t u p o n t h e c o m p r e s si v e s t r e n g th of t h e c o n c r e t e t h a n t h e c o n t e n t of
bl a s t-f u r n a c e sla g i n t h e c e m e n t a n d th e diff e r e n c e of c h e m i c al a d m i x t u r e .
I r ri gzzti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 8 7
N u m e ric a l M e t h o d f o r E ffi ci e n tl y A n aly si n g Sl o w a n d R a p id T r a n si e n t s
a n d S t e a d y F l o w s i n P ip e s wi t h W a t e r H a m m e r M o d e l
- M e t h o d of c h a r a c t e ri s ti c s c o m b i n e d w it h i m p li cit a n d e x p li cit ti m e
li n e i n t e r p o l a ti o n s a n d o p ti m a l g rid g e n e r a tio n -
M a s a s hi S H IM A D A
A n e w n u m e ri c al m e t h o d,b a s e d o n m e t h o d o f c h a r a c t e ri s ti c s
,c o m bi n e d w it h i m pli cit a n d
e x p li cit ti m e -li n e i n t e r p o l a ti o n s ( M O C b a s e d - c o m bi n e d m e t h o d) i s p r o p o s e d f o r r e a s o n a b ly
a n a l y si n g r a pid a n d sl o w t r a n si e n t s a n d s t e a d y fl o w s i n l a r g e s c al e p ip e li n e s . W it h t h e m e t h o d
p r o p o s e d a d e q u a t e ti m e s t e p si z e s a n d o p ti m al g ri d s f o r c o m p u t a ti o n s a r e d e t e r m i n e d b y
c o n sid e r in g n u m e ri c al d a m pi n g a n d di s p e r si o n d u e t o ti m e -li n e i n t e r p o l a ti o n s . W h e n r el a ti v e ly
s h o r t p ip e s e x i s t,la r g e r ti m e s t e p si z e s a r e p o s sib l e t o u s e w ith i m p li cit ti m e -li n e
i n t e r p ol a ti o n s . N u m e ri c al e x a m i n a ti o n s r e v e al t h a t M O C b a s e d < o m bi n e d m e t h o d i s s u p e ri o r
t o ri gi d w a t e r c ol u m n m o d e l s i n p r e di c tin g p r e s s u r e o s cill a ti o n s i n s l o w t r a n si e n t a n al y si s a n d
e a sil y d e ali n g w ith v al v e cl o s u r e p r o bl e m s .
S oil I m p r o v e m e n t o f E a s t K u s h ir o P r oj e c t
Y o s hihik o C E I B A,S hi n ic hi K A N A Y A M A
,K e nji U E N O a n d F u m i a ki K u s A K A B E
T h e K u s hi r o H ig a s h i s e c ti o n o f t h e w id e a r e a f a r m r o a d i s l o c a t e d i n t h e n e a rly c e n t r al p a rt o f
t h e a r e a ofj u ris di c ti o n of K u s hir o B r a n c h O ffic e i n e a s t e r n H o k k ai d o . O f t his ; t h e fi r st p h a s e
c o n s t r u c ti o n s e c ti o n p a s s e s t h r o u gh t h e K u s hi r o M a r s hl a n d w h i c h i s a w e a k g r o u n d . I n th e
Hi r o s a t o B rid g e a r e a,
s li di n g f ail u r e,
r e sid u al si n ki n g ,t h e si d e fl o w o f t h e a b u t m e n t s
,t h e
d e f o r m a ti o n o f h e a d r a c e c u l v e rt s a n d s o o n w e r e e x p e c t e d . A s t h e c o u n t e r m e a s u r e s a g a i n s t
t h e m,it w a s d e cid e d t o c a r r y o u t t h e s o il i m p r o v e m e n t
,a n d f o r t h e b a c k sid e o f t h e a b u t m e n t s
,
th e s t a bili zi n g m e t h o d o f m i x i n g i n d e e p st r a t a,
a n d f o r t h e r o a d p a r t,t h e c o n s t r u c ti o n m e th o d of
c r u s h e d s t o n e c o m p a c ti o n a n d p ili n g w e r e e x e c u t e d .
I n t h i s p a p e r,t h e o u tli n e of t h e s e w o r k s i s s h o w n
,a n d t h e d e sig n m e t h o d
,t h e p r o c e d u r e of
e x e c u ti o n,t h e m e t h o d o f e x e c u ti o n m a n a g e m e n t a n d s o o n o f r e s p e c ti v e c o n s t r u c ti o n a r e
r e p o r t e d .
E x p e ri m e n t al S t u d y of E s ti m a tio n of T o m a t o T r a n s pi r a ti o n i n G r e e n H o u s e
w it h G r a v el B e d a n d S t o c k T a n k f o r C u lt u r e S ol u ti o n
A ki r a S H I NJ Y O,M a s a hi r o A R A G A K I a n d T a k a m it u K AJ IS A
It c a n b e s aid t h a t t h e g r a v e l i n f o r t o m a t o h a s si m ult a n e o u s p h e n o m e n a o f e v a p o r a ti o n a n d
g r a v it a ti o n al b u t v e r y s l o w d r ai n a g e .I n t h i s p a p e r
,t h e s i m pl e m e t h o d c o u l d b e d e v e l o p e d f o r
o b t ai n i n g e v a p o r a ti o n f r o m g r a v e l s u rf a c e d ir e ctly b y m e a n s of w e i gh in g v e s s e l s o f m e t a l w i r e
n e tti n g fill e d w it h g r a v el s e t in t h e g r a v e l b e d .
T h e n,it c o u ld b e s h o w n t h a t t h e t o m a t o t r a n s pi r a ti o n p e r d a y m i gh t b e e s ti m a t e d b y w a t e r
b al a n c e m e t h o d i n t r o d u c e d t h e si m pl e m e t h o d t o t o m a t o g r e e n h o u s e h a v i n g e x a c t i n f o r m a ti o n
o f e v a p o t r a n s p i r a ti o n p e r d a y b y m e a n s o f w a t e r l e v el m e a s u r e m e n t i n t h e s t o c k t h a n k f o r
c ult u r e s o l u ti o n . A s t h e r e s u lt s,t h e r a ti o e v a p o r a ti o n t o t r a n s p i r a ti o n i n fin e d a y c o ul d b e
e s ti m a t e d t o 1 0 % - 2 0 % .
N e x t,it w a s c a r ri e d o u t t h a t t h e c o m p a ri s o n o f t o m a t o t r a n s p i r a ti o n s i n g r e e n h o u s e o b t a i n e d
o v e r a l o n g p e ri o d o f ti m e b y a st e m - fl o w i n s t r u m e n t a tio n,th a t w a s p r o g r e s s e d r e c e n tly ,
a n d
th e w a t e r b a l a n c e m e t h o d . A s t h e r e s u l t s,it c o u ld b e f o u n d t h a t t h e t r a n s p i r a ti o n p e r d a y
o b t ai n e d b y t h e f o r m e r m e t h o d w a s i n cli n e d t o b e h i gh e r t h a n th a t b y t h e l a tt e r m e t h o d,a n d t h a t
t h e t r a n s p i r a ti o n b y t h e l a t t e r m i gh t h a v e hi gh e r t h e c o r r el a ti o n c o e ffi c i e n t t o t h e p a n
e v a p o r a ti o n o bt ai n e d a t t h e c e n t e r o f t h e t o m a t o f u r r o w t h a n t o t h e s u n s hi n e ti m e . T h e r e a s o n
w h y t h e t r a n s p ir a ti o n b y t h e s t e m -fl o w in s t r u m e n t a ti o n w a s i n cli n e d t o b e hi gh e r t h a n t h a t b y
t h e w a t e r b al a n c e m e t h o d c o u ld b e d u e t o t h e i n s ol a ti o n i n t e n sit y .
M e a n t r a n s p ir a ti o n of t o m a t o o b t ai n e d f o r th e m a t u rit y of t h e g r o w t h c o u ld b e e s ti m a t e d
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
8 8 B O O K R E V I E W S
r o u gh l y t o 0 . 7'k g/ d a y/ p l a n t .
T h e P r e s e n t C o n diti o n o f L a n d C o n s olid a ti o n P r oj e c t s a n d t h e B a si c D i r e c ti o n o f t h e P r oj e c t
S y s t e m s t o w a r d t h e A c c u m u l a ti o n o f t h e A g ri c u lt u r al L a n d f o r C o r e F a r m e r s
- B a s e d o n t h e r e s u lt f r o m t h e q u e s ti o n n a ir e o n l a n d i m p r o v e m e n t
di s t ri c t s i n o n - g o i n g a n d u n e x e c u t e d p r oj e c t s -H a r u m i S Al T O a n d S h o i c h i N o M I C H I
A c c o r di n g t o t h e q u e s ti o n n a i r e t o l a n d i m p r o v e m e n t di s t ric t s a n d f a r m e r s i n t h e o n - g o i n g a n d
u n e x e c u t e d l a n d c o n s olid a ti o n p r oj e c t s,f a r m e r s t a c k l e d p r oj e c t s f o r t h e s a k e o f b o o s ti n g
a g ri c u lt u r al p r o d u c ti v it y , g r o u p in g o f f a r m l a n d f o r c o r e f a r m e r s a n d d e v el o p m e n t o f s o ci al
i n f r a s t r u c t u r e . O n t h e o t h e r h a n d,
s o m e f a r m e r s a r e a g ai n st t h e i m p l e m e n t a ti o n o f t h e
p r oj e c t s b e c a u s e o f t h e c o n t r ol o f ri c e p r o d u c ti o n,
s t a g n a ti o n o f g o v e r n m e n t s u p p o r t f o r p ri c e s
o f a g ri c u lt u r a l p r o d u c t a n d r e s t ri c ti o n o f a g ri c ult u r al l a n d u s e . C o r e ri c e f a r m e r s i n t h e f u t u r e
w ill b e e x p e c t e d t o b e i n di v i d u al f a r m e r s u si n g r e n t al l a n d,f a r m e r s a s s o c i a ti o n s w i t h e n t r u s t e d
l a n d,i n di v id u al f a r m e r s i n v o l v e d i n n o t o n l y ri c e f a r m i n g b u t al s o h o r ti c u lt u r e
,li v e s t o c k a n d s o
o n,
a n d f a r m i n g g r o u p s a t v ill a g e l e v e l,
w h o w ill r e q u e st t o b e s u b sidi z e d i n o r d e r t o a c c u m u l a t e
m o r e l a n d .
W i th r e g a r d t o t h e p r oj e c t s c h e m e, 7 0 p e r c e n t o f t h e
a ffi r m a ti v e i n a d o p ti n g t h e o n e p e r s o n J n e v o t e S y st e m
a g r e e m e n t . H o w e v e r,1 0 p e r c e n t
,m a i n l y i n th e T o h o k u a n d
f a r m in g s c a l e s y st e m (l a r g e s c al e f a r m e r s o p i ni o n s s h o u ld
l a n d i m p r o v e m e n t d i s t ri c t s a r e
i n cl u d e d p r oj e c t i m p l e m e n t a ti o n
H o k u rik u di s t ri c t s,
w ill c o n sid e r
b e r e fl e c t e d m o r e c o m p a r e d t o
s m all s c al e f a r m e r s ) . M o r e o v e r,if q u alifi e d f a r m e r s
,s ti p u l a t e d b y L a n d I m p r o v e m e n t L a w
,
A r ti c l e 3,
w o u l d b e a ll c u lti v a t o r s c o n c e r n i n g r e n t a l l a n d s,f a r m e r s i n th e w e s t e r n p a r t of J a p a n
w ill e n c o u n t e r diffi c u lti e s . B u t o n e -t h i r d f a r m e r s m ai n l y i n t h e T o h o k u a n d H o k u rik u di s t ri c t s
m a y h a v e n o t s u c h s e ri o u s p r o b l e m s .
T h e I n fl u e n c e o f t h e P o r y m e r s o n M o i s t u r e S t o r a g e_i n S o il s
- T h e e ff e c ti v e u tili z a ti o n a n d p e r si s t e n c e o f hi gh w a t e r
a b s o r b i n g s y n t h e ti c p o ly m e r s (I) -A d o m a k o J o h n T A W I A E
,T s u t o m u N I S H I D E a n d M a s a t e r u S E N G E
T h e o bj e c tiv e o f t h e c u r r e n t e x p e ri m e n t i s t o s t u d y t h e m o i s t u r e s t o r a g e o f f o u r p oly m e r s a n d
t h e i n fl u e n c e o f t w o o f t h e m o n t h e p h y si c al p r o p e rti e s o f s o il s of diff e r e n t t e x t u r e s i n t h e
l a b o r a t o r y . T h e p ol y m e r s u s e d w e r e G H - 2,C S - 7L
,C N - 1
,a n d C S - 6 L w it h s w e llin g c a p a c iti e s
o f 2 0 0,1 3 5
,1 7 0
,a n d 2 0 0 ti m e s r e s p e c ti v e l y . T h e G H - 2 a n d C S -7 L p o ly m e r s w e r e t r e a t e d w it h
t h e v a ri o u s s o il t e x t u r e s t o d e t e r m i n e t h e i n fl u e n c e o f t h e h ig h w a t e r a b s o r b i n g s y n t h e ti c
p o l y m e r s ( H W A S P ) o n s a n d y s o il,
s a n d y l o a m s o il a n d s t a n d a r d s a n d y s oil .
A m o i s t u r e c h a r a c t e ri s ti c c u r v e of t h e 4 p o l y m e r s r e v e al e d t h a t t h e p o ly m e r s r e l e a s e d a b o u t
8 0 t o 8 7 o
/o o f t h e a b s o r b e d m oi s t u r e a t s a t u r a ti o n (p F 0) u n til t h e s oil s
'
s u c ti o n p r e s s u r e s
r e a c h e d p F 3 . 0 . T h e sl o w - r el e a s e of m o i st u r e c o u ld p r o v e b e n e fi c i al f o r w a t e r s a v in g i n a r e a s
w h e r e w a t e r i s i n s u ffi ci e n t f o r a g ri c u l t u r al u s e . C o n c e r n i n g t h e p oly m e r - s o il t r e a t m e n t s,t h e
w a t e r h o ld i n g c a p a c it y o f s a n d y s o il s 1,
s a n d y s oil s 2,
s a n d y l o a m 1 a n d s t a n d a r d s a n d y s oil s
g r e a tl y i m p r o v e d w it h i n c r e a s e o f p ol y m e r q u a n ti t y ,w h il e n o si g n ifi c a n t i m p r o v e m e n t w a s f o u n d
i n cl a y l o a m ( K u r o b o k u) s oil . T h u s,t h e w a t e r h o ldi n g a bilit y i s i n fl u e n c e d b y s o il t e x t u r e .
D e p e n di n g o n t h e a m o u n t o f p o l y m e r a d d e d,t h e m o i s t u r e r e t e n ti o n i m p r o v e d t h e r e b y i m p r o v i n g
t h e m e c h a n i c al c o m p o siti o n o f s o il . If p o r e s p a c e s a r e a d e q u a t e f o r p oly m e r g e l s t o
r e - a r r a n g e t h e m s e l v e s,t h e y c a n s w ell b e t t e r t h u s
,r e s u lti n g i n v o l u m e i n c r e a s e o f e n ti r e s o il .
T h e m o i s t u r e r e t e n ti o n o f s a n d y s o il p a r ti cl e si z e s in t h e r a n g e 2 .0 0 m m < d < 8 . 0 0 m m t r e a t e d
w it h 0 . 5 % G H -2 p o l y m e r w a s h i gh e r t h a n t h e o t h e r s a n d y s o il p a r ti c l e si z e r a n g e s .
T h e i e w a s a n i n fl u e n c e o f e l e c t ri c al c o n d u c ti v it y ( E C ) o f t h e s o il s o l u ti o n o n t h e s w e lli n g
c a p a cit y o f t h e p o ly m e r s . H o w e v e r,t h e r e w a s n o a p p a r e n t i n fl u e n c e i n t h e c a s e o f p H o f s o il
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 8 9
s o l u ti o n . H e n c e,
m e a s u r e m e n t o f E C i s a p r e - r e q u i si t e f o r p oly m e r a p p li c a ti o n .
T h e p e r m e a bilit y o f t h e s o il s t r e a t e d w it h p oly m e r s w a s l o w e r t h a n t h e c o n t r o l si n c e t h e
p o ly m e r g e l s s w e ll e d t o fill a n d s e a l e d t h e p o r e s p a c e s w it h i n t h e s o il s .
T h e E ff e c t o f P o ly m e r s o n S oil s w ith G r o w i n g P l a n t s
- T h e e f f e c ti v e u tili z a tio n a n d p e r si s t e n c e o f hi gh
w a t e r a b s o r bi n g s y n t h e ti c p o l y m e r s (II) -
A d o m a k o J o h n T A W I A E,T s u t o m u N I S H I D E a n d M a s a t e ru S E N G E
T h e i n fl u e n c e o f hi gh w a t e r a b s o r bi n g s y n t h e ti c p oly m e r s (I i W A S P) o n s o il s w it h g r o wi n g
p l a n t s w a s i n v e s ti g a t e d . T h e H W A S P u s e d w e r e G il- 2 a n d C S - 7L,
w hi c h s w e ll 2 0 0 a n d 1 3 5
ti m e s t h e i r w ei gh t s i n p u r e w a t e r r e s p e c ti v ely . P l a s ti c v e s s e l s c o n t a i n i n g s a n d y s o il s,
s a n d y
l o a m s oil s a n d s t a n d a r d s a n d y s oil s w e r e t r e a t e d w it h t h e fI W A S P a n d o r n a m e n t al p l a n t s w e r e
g r o w n i n e a c h v e s s e l i n a gl a s s h o u s e .
I n t h i s e x p e ri m e n t,t h e m o i s t u r e h o l d i n g c a p a cit y o f t h e s oil s i m p r o v e d r e m a r k a b l y a n d t h e
i m p r o v e m e n t d e p e n d e d o n t h e a m o u n t o f H W A S P m i x e d w it h t h e s oil s . M o i s t u r e i m p r o v e m e n t
w a s m o r e e ff e c ti v e i n c o a r s e - t e x t u r e d s o il s t h a n i n fi n e - t e x t u r e d s oil s .
I n g e n e r al,
w h e n t h e q u a n tit y o f p o ly m e r t r e at e d w it h t h e s oil s w a s- i n c r e a s e d t h e a v ail a bl e
m o i s t u r e c o n t e n t a l s o i n c r e a s e d . It w a s s h o w n t h a t t h e p e ri o d o f ti m e t a k e n b y t h e s o il s u c ti o n
t o r e a c h p F 2 . 8 (i r rig a ti o n i n t e r v al) w a s l e n g t h e n e d r e s u l ti n g i n s a v in g i r rig a ti o n l a b o r ti m e .
Aft e r 1 8 m o n t h s of p l a n tin g it w a s o b s e r v e d t h a t t h e G H - 2 a n d C S - 7L p o ly m e r s a r e s till
e f f e c ti v e a n d h a v e n o t u n d e r g o n e d e g r a d a ti o n y e t . M i x i n g t h e p o l y m e r s di r e c tly w it h t h e s o il s
w a s f o u n d t o b e b e t t e r i n i m p r o v i n g t h e w a t e r h o ld i n g c a p a cit y t h a n w h e n s e p a r a t e d i n b a g s .
Al s o it w a s s e e n t h a t t h e a v ail a b l e m oi s t u r e r el e a s e d b y t h e C S - 7 L p oly m e r w a s h i gh e r t h a n t h e
G H - 2 s u g g e sti n g t h at t h e hi gh r a t e o f w a t e r a b s o r p ti o n o f in di vid u a l p o l y m e r s i n p u r e w a t e r i s
n o t a m aj o r c rit e ri a f o r s e l e c ti n g p o ly m e r s f o r u s e i n a g ri c u lt u r e .
N o .1 7 0 ( A p r
.1 9 9 4 )
F o r m o f L e v e e S l o p e a n d P r e s e n t C o n diti o n s o f
L e v e e o n P a d d y Fi el d i n a S t e e p Sl o p in g
- D e v e l o p i n g f a r m l a n d c o n s o lid a ti o n t e c h n iq u e
W e e di n g f o r
A r e a
i n r e g a r d t o
l a b o r e ffi ci e n c y o f l e v e e w e e d i n g (II) -K a z u h ir o K I M U R A
,Hi r o y u k i A RI T A a n d Y o s hiy u ki U c E I K A W A
W e i n v e s tig a t e d o n t h e p a d d y fi e l d,i n w h i c h l a n d c o n s o li d a ti o n h a s b e e n a c hi e v e d
,t o cl a rify
t h e f o r m o f w e e di n g l e v e e a n d t h e p r e s e n t c o n ditio n o f w e e d in g w o r k .
R e s u lt s o bt ai n e d a r e a s f o ll o w s :
1) T h e l e v e e sl o p e t e n d s t o m a k e s t e e p sl o p i n g p a r t s in o r d e r t o b e r e d u c e d u n u s a bl e l a n d .
2) A s h e a v y l a b o r b y u si n g p o w e r g r a s s c u tt e r n e e d s f o r w e e d i n g w o r k,f a r m e r s a r e u s e d t o
d e v i s e v a r i o u s m e t h o d s t o li gh t e n t h e w o r k . B u t s o m e f a r m e r s s h o u l d s t o p t h e l e v e e w e e di n g
w o r k d u e t o t h ei r h e a v y l a b o r .
3) T h e w e e d i n g w o r k v a ri e s w it h m e t h o d a n d t h e p a rt o n t h e s l o p e of l e v e e .A s t h e t ri m - u p
m e t h o d w h i c h n e e d s h e a v y l a b o r i s a d o p t e d a t t h e s l o p e t o e,
w o r k e r'
s p h y si c a l b u r d e n m a y
i n e vi t a bl y i n c r e a s e . It m a y b e e x p e c t e d t h e c o u n t e r m e a s u r e t o li gh t e n f o r w e e din g w o r k a t t h e
s l o p e w hi c h i s n e e d e d h e a v y l a b o r,
e s p e c i a ll y a t t h e t o e o f t h e sl o p e .
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
9 0 B O O K R E V I E W S
S a f e t y a n d E ffi ci e n c y f o r W e e di n g W o r k a n d F o r m o f
P a d d y F i eld i n a St e e p S l o p i n g A r e a
- D e v e l o p i n g f a r m l a n d c o n s o lid a ti o n t e c h n iq u e
t o l a b o r e ffi ci e n c y o f l e v e e w e e di n g (III) -K a z u h i r o K I M U R A
,Hi r o y u k i A RI T A a n d Y o s h iy u k i
W e e x a m i n e d d a n g e r i n w e e di n g w o r k a n d t h e fa r m e r'
s m e a s u r e s .
L e v e e Sl o p e o n
i n r e g a r d
U c H I K A W A
W e i n di c a t e d t h e n e c e s si t y
t o s e t b e r m at t h e l e v e e sl o p e a n d p r o p o s e d t h e f o r m a n d t h e a r r a n g e m e n t o f l e v e e sl o p e f o r
s a f e a n d e ffi c i e n t w e e di n g w o r k .
R e s ult s a n d c o n sid e r a ti o n s a r e a s f o ll o w s :
1) T h e s af e t y a n d e ffi c i e n c y i n w e e di n g w o rk h a s b e e n d e sir e d b y f a r m e r s,h o w e v e r
,s a f e t y
m e a s u r e w a s n o t f u ll y e st a b li s h e d . S o m e f a r m e r s t a k e t h e m e a s u r e t o s e t a s t e p o n t h e l e v e e
sl o p e .
2) T . m a k e g e n;l e s1 . p i n g a n d t . s e t b e r m h a v e b e e n d e si r e d f . r t h e d e sig n .f l e v e e sl . p e .
H o w e v e r,it s d e sig n h a s n o t m u c h b e e n t a k e n p r a c ti c al u s e b e c a u s e o f i n c r e a si n g u n u s a bl e l a n d .
3) T o s e t b e r m i s v e r y i m p o r t a n t f o r s a f e a n d e ffi ci e n t w e e d i n g w o r k,
s o,
w e p r o p o s e d th e
b e r m f o r m r e d u ci n g u n u s a bl e l a n d,
a n d d e v i s e d t o s e t b e r m f o r m b o t h a t t h e m id dl e o f t h e slo p e
a n d sl o p e t o e .
R e d u c ti o n o f L e v e e W e e di n g A r e a b y I m p r o v e m e n t o f P a d d y Fi el d L o t S h a p e
- D e v e l o p i n g f a r m l a n d c o n s o lid a ti o n t e c h n iq u e i n r e g a r d
t o l a b o r e ffi c i e n c y of l e v e e w e e di n g (I V) -H i r o y u k i A RI T A a n d K a z u h i r o K IM U R A
T h e r e a r e t w o w a y s t o w e e d l e v e e e ffi ci e n tl y b y i m p r o v i n g f a r m l a n d c o n s o li d a tio n t e c h n iq u e .
O n e i s t o r e d u c e w e e di n g a r e a,
a n d t h e o t h e r i s t o f o r m t h e f a r m s h a p e s uit a bl e t o w e e din g . I n
t h i s p a p e r,b y m o d e l si m u l a ti o n o n r e l a ti o n b e t w e e n fi e ld s h a p e a n d w e e di n g a r e a
,w e e x a m i n e d
t h e f o t m e r f r o m t h e f oll o w i n g t w o p oi n t s of v i e w . @ A r e a of l e v e e a n d it'
s sl o p e . @ L e n g t h o f
r o a d a n d d r ai n a g e c a n al .
T h e r e s u lt s a r e a s f o ll o w s .
1) M a kin g p a d d y fi e ld l o t h o ri z o n t a lly w id e i s e ff e c ti v e f o r r e d u c ti o n o f w e e d i n g a r e a t h e
t e n d e n c y g r o w s t r o n g e r i n s l o p i n g l a n d s .
2) F o r t h e p u r p o s e o f s h o r t e ni n g r o a d a n d c a n a ll e n g t h,h o ri z o n t all y w id e l o t is e ff e c ti v e t o o .
3) T h e”
C o u n t e r F o r m”
f a r m l a n d c o n s olid a ti o n t y p e w hi c h w e h a v e b e e n p r o p o s e d i s al s o
e ff e c ti v e t o r e d u c ti o n of w e e din g a r e a .
S u it a b l e S h a p e o f D r a i n a g e C a n al a n d L e v e e S l o p e f o r I n c r e a si n g
E ff i ci e n c y o f W e e di n g L a b o r i n P a d d y Fi e ld
- D e v e l o p i n g f a r m l a n d c o n s o lid a ti o n t e c h n i q u e i n r e g a r d
t o l a b o r e ffi c i e n c y of l e v e e w e e di n g (V) -H ir o y u ki A R IT A a n d K a z u h ir o K I M U R A
T h e r e a r e t w o w a y s t o w e e d l e v e e e ffi ci e n tly b y i m p r o vi n g f a r m l a n d c o n s o li d a ti o n t e c h n iq u e .
O n e i s t o r e d u c e w e e di n g a r e a,t h e o th e r i s t o f o r m t h e f a r m s h a p e s u it a bl e t o w e e di n g . I n t his
p a p e r,
w e m a i n ly e x a m i n e d t h e l a tt e r- t h e f o r m e r i n t h e 4 t h p a p e r o f t hi s s e ri e s .
W e t o o k n o ti c e o f t h e f a c t t h a t th e s h a p e o f d r ai n a g e c a n a l a n d l e v e e h a s c o n sid e r a bl e
i n fl u e n c e o n e ffi ci e n c y o f l e v e e w e e di n g . A n d,
w e e x a mi n e d o n t h e r el atio n s h ip b e t w e e n
w e e din g l a b o r a n d t h e s h a p e .
T h e r e s u l t s a r e a s f o ll o w s .
1) W h o l e s u rf a c e lin i n g o r u n d e r g r o u n d l a yi n g o f d r ai n a g e c a n al i s o f g r e a t h e lp f o r
e ffi ci e n c y o f w e e di n g l a b o r .
2) T h e s e m e t h o d o f c o n s t r u c ti o n h a v e diff e r e n t a d o p ti v e c o n diti o n s . S o,
w e a r r a n g e d t h e
c o n d iti o n s a n d d e s c rib e d e l e m e n t a r y it e m s .
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 9 1
3) T h e”
C o u n t e r F o r m”
f a r m l a n d c o n s o lid a ti o n t y p e w h i c h w e h a v e p r o p o s e d i s a l s o
e ff e c ti v e t o r e d u c ti o n o f w e e di n g l a b o r .
M e th o d o l o gi c al S t u d y f o r t h e I m p r o v e m e n t o f R i v e r E n v i r o n m e n t in
R u r a l A r e a s u si n g C o m p u t e r I m a g e P r o c e s si n g
Y o s hi o F uJ II
T hi s s t u d y i s t o e x p li c a t e a n a n al y si s o f r e sid e n t s'
o p i n i o n s a n d s e n s e f o r t h e i m p r o v e m e n t o f
ri v e r e n v i r o n m e n t i n r u r al a r e a s . W e c o n d u c t e d a q u e s ti o n n ai r e o n t h e r e sid e n t s u si n g six
si m u l a ti o n m o d e l s w hi c h w e r e m a d e o n t h e b a si s o f a pi c t u r e of I u Ri v e r o f Y a k u m o Vill a g e in
S h i m a n e P r e f e c t u r e b y c o m p u t e r i m a g e p r o c e s si n g . F ift e e n bip o l a r a dj e c ti v e p h r a s e s t h a t
e x p r e s s th e e m o ti o n of ri v e r e n vi r o n m e n t s u c h a s n a t u r al o r a r tifi ci al f e eli n g , g o o d o r p o o r
h a r m o n i o u s f e e li n g w e r e d e t e r m in e d . T h e m e a n v al u e s o f e v al u a ti o n o f t h e s e a dj e c tiv e
p h r a s e s r el a t e d t o e a c h i m p r o v e m e n t p l a n o f ri v e r w e r e c al c u l a t e d w it h S e m ? n ti c - D iff e r e n ti al
m e t h o d o n t h e b a si s o f q u e s ti o n n ai r e f o r t h e r e sid e n t s .
A s a r e s u lt o f a n aly si s,
t h e f o ll o w i n g b e c a m e cl e a r . T h e r e a r e sig n ifi c a n t r e gi o n al
diff e r e n c e s i n t h e i m p o r t a n c e o f t h e f u n c tio n s o f riv e r s u c h a s fl o o d c o n t r o l,
w a t e r u tili z a ti o n,
w a t e r a m e nit y a n d e n v i r o n m e n t a l'
p r e s e r v a ti o n . A n d,
t w o c o m m o n f a c t o r s,C o m fo r t a b-
l e n e s s- f a c t o r a n d A c tiv i t y-f a c t o r,d e t e r m i n i n g e m o ti o n al e v al u a tio n o f ri v e r e n v i r o n m e n t w e r e
c h o s e n b a s e d o n t h e f a c t o r -l o a di n g s o f t h e a dj e c ti v e p h r a s e s w hi c h w e r e o bt a in e d b y t h e f a c t o r
a n al y si s m e t h o d . T h e i m p r o v e m e n t p l a n s o f ri v e r,
u s in g n ot c o n c r e t e o r s t o n e w all b u t
v e g e t a b l e m a t e ri al s s u c h a s l a w n,
a r e hi gh ly r a t e d i n e a c h l o c a l g r o u p s of i n v e s ti g a t e d r u r al
a r e a s . B u t,t h e r e a r e r e gi o n al diff e r e n c e s i n e v al u a ti o n o f t h e i m p r o v e m e n t p l a n o f ri v e r i n
c a s e of s e tti n g u p p la y thi n g s e a sily in ri v e r sid e o r c o v e ri n g b a n k p r o t e c ti o n w it h s t o n e w all,e v e n
if th e ri v e r i s i m p r o v e d w it h l a w n .
R u n o ff L o a di n g s o f M a t e ri al s C a u sin g W a t e r P oll u ti o n f r o m a
P a d d y Fi el d d u ri n g a N o n - pl a n ti n g P e ri o d
T a k a o K u N I M A T S U,
L u o R o N G,M iki S u D O a n d I k u o T A K E D A
T h e l o a din g p r o c e s s o f p o ll u t a n t s a n d in o r g a n i c i o n s fr o m a p a d d y fi eld w a s o b s e r v e d o n ni n e
o c c a si o n s c a u s e d b y r ai n f al l s o f 1 4 - 3 8 m m in d e p t h d u ri n g a n o n - p l a n ti n g p e ri o d fr o m 1 4
S e p t e m b e r,1 9 9 1 t o 1 4 M a y ,
1 9 9 2 ( 2 4 3 d a y s) . T h e w a t e r s a m p l e s w e r e c oll e c t e d i n a s m al l
w e ir w hic h w a s p l a c e d a t t h e o u tl e t of t h e p a d d y fie l d ( 2,0 7 0 m
2
,s oil in filt r a bilit y : 1 . 3 x 1 0-
1m m
.
h -l
) t o m e a s u r e t h e v o l u m e of di s c h a r g e s . P r e c ip it a ti o n a n d d r y f all o u t w e r e d e p o si t e d a n d
t h e n c oll e c t e d o n c e a m o n th t o e s ti m a t e t h e a m o u n t s of t h e e x t e r n a l s u p p ly of t h e m a t e ri als .
T h e fi r s t d r o p f r o m th e w ei r o c c u r e d,
o n t h e a v e r a g e,a ft e r a p r e cipit a tio n of 3 . 5 m m . B ef o r e
t h e s u rf a c e s o il o f t h e p a d d y w a s pl o w e d,t h e hi gh e s t c o n c e n t r a ti o n s o f S S
,T C O D h4 n
,T N a n d T P
c o n t ai n i n g p a rti c u l a t e c o n s tit u e n t s w e r e f o u n d in t h e fi r s t o u t fl o w o f t h e di s c h a r g e,f oll o w e d b y
a g r a d u al d e c r e a s e . Aft e r t h e p l o w i n g ,t h e p r o fil e s of t h e p oll ut o g r a p h s s h o w e d a si m il a r
t e n d e n c y ,b u t t h e c o n c e n t r a ti o n s b e c a m e s e v e r a l ti m e s h igh e r th a n t h o s e s h o w n d u ri n g t h e
n o n - p l o w i n g p e ri o d a n d r e a c h e d a t t h e m a xi m u m a r o u n d t h e p e a k o f t h e h y d r o g r a p h .
C o r r e l a ti o n s b e t w e e n t h e s u rf a c e l o a di n g o f t h e m a t e ri a l s L s i a n d t h e a m o u n t o f t h e
c o r r e s p o n di n g r a i n f all R i W e r e f o u n d t o gi v e t h e f o ll o w i n g E q .,L s i
- a ( R i- r)a
,w h e r e a
,b w e r e
c o e ffi ci e n t s c al c u l a t e d b y t h e l e a s t s q u a r e s m e t h o d . r ( - 3 . 5 i n t h i s c a s e ) w a s t h e d e p t h of t h e
r ai n f all w hi c h di d n o t c a u s e s u rf a c e di s c h a r g e b e c a u s e of p e r c ol a ti o n . V al u e s o f a a n d b f o r
T C O D M n,T N
,T P a n d N O B- N c al c ul a t e d f r o m t h e d a t a o b t ai n e d b e f o r e th e p l o w i n g diff e r e d f r o m
t h o s e a ft e r . F r o m t h e e q u a ti o n s a n d t h e d a t a o f t h e r ai n f a ll s d u ri n g t h e n o n - p l a n ti n g p e ri o d,
t h e r u n o ff l o a di n g s of T C O D M n ,T N
,T P a n d K ' f o r t h e p e ri o d w e r e c al c u l a t e d a s 6 2 . 6
,1 4 . 4
,3 . 3 7
a n d 3 7 . 4 k g. h a - l
,r e s p e c tiv e l y . T h e s e v a l u e s w e r e a s l a r g e a s 2
. 3 8,1 . 2 9
,7 . 1 2 a n d 1 7 . 0 ti m e s
,
r e s p e c ti v e ly ,o f t h e e x t e r n al s u p ply f r o m t h e p r e cip it a tio n a n d t h e d r y f all o u t d u ri n g t h e s a m e
p e ri o d .
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a m i n g N o . 2 7,1 9 9 4
9 2 B O O K R E V I E W S
E v a l u a ti o n o f t h e O p ti m u m D e si g n V al u e s i n t h e C o n s t r u c ti o n
M e t h o d s f o r P r e v e n ti n g Li q u e f a c ti o n
- I n c a s e o f K a w a gi s h i Sit e i n N iig a t a Cit y -flid e y o s h i S I{I M IZ U
,R y o ki N A K A N O a n d S hin i c h i N IS H I M U R A
A c c o r di n g t o t h e s t a n d a r d s p e c ifi c a ti o n s o f t h e s t r u c t u r e s b ei n g c o n st r u c t e d o n s a t u r a t e d
l o o s e s a n d g r o u n d s u c h a s d r ai n a g e p u m p i n g o n e s,t h e F L V a l u e
,t h e f a c t o r o f s af e t y a g a i n s t
liq u e f a c ti o n d e fi n e d b y t h e r a ti o of d y n a m i c s h e a r s t r e n g t h t o c y cli c s h e a r s t r e s s,i s a d o p t e d a s
t h e j u d g e m e n t o f liq u e f a c ti o n w h e n e a r t h q u a k e o c c u r s . I n a d di ti o n,it i s r e c o m m e n d e d t h a t t h e
m a xi m u m g r o u n d a c c e l e r a ti o n v al u e i s e m p l o y e d t o e s ti m a t e t h e c y c li c s h e a r s t r e s s e s i n s o il
d e p o sit .
I n t h i s p a p e r,t h e a u t h o r s c o n d u c t t h e p r o b a b ili s ti c li q u e f a c ti o n a n al y si s i n t r o d u ci n g t h e
di s t ri b u ti o n s o f a n n u al l a r g e s t a c c e l e r a ti o n v a l u e s o b t ai n e d f r o m h i s t o ri c al s e i s m i c it y d a t a in t h e
li q u e fi e d sit e a t N ii g a t a E a r t h q u a k e,K a w a gi s h i i n Niig a t a C it y . F u rt h e r m o r e
,w e c al c ul a t e t h e
o p ti m u m v al u e s in c a s e o f t h e c o n st r u c ti o n m e t h o d s of h e a p in g u p s o il s a n d S C P f o r p r e v e n ti n g
liq u e f a c ti o n w it h t h e ai d o f t h e mi ni m u m c o s t c rit e ri o n . I n c o n cl u si o n,it i s s h o w n th a t t h e
o p ti m u m v al u e s a r e d e t e r m i n e d b y n o t h i n g b u t t h e c o s t i n d e x w hi c h is r el a t e d t o th e d e g r e e o f
i m p o r t a n c e o f t h e s t r u c t u r e .
A n a ly si s of a G r ai n S il o S h e ll
- N o n - a x is y m m e t ri c l o a di n g : w i n d a n d s e i s mi c l o a di n g -S h ig e y a s u A o y A M A
,S y l v e s t e r O K W A C H a n d T a k a t o y o T A K E U C H I
T h e m e c h a n i c al b e h a vi o u r o f a si n gl e c ell g r ai n st o r a g e sil o u n d e r n o n - a x i s y m m e t ri c l o a d s
s u c h a s w i n d a n d s ei s m i c f o r c e s w a s i n v e stig a t e d . T h e s t u d y w a s c a r r i e d o u t b y t h e u s e o f
fi n it e e l e m e n t m e t h o d ( F E M ) i n c o r p o r a ti n g p l a n a r e l e m e n t s w h i c h a r e t r a n sf o r m e d i n t o s h ell
e l e m e n t s . T h e r e p r e s e n t a ti o n o f t h e n o n - a x i s y m m e t ri c a l l o a d i n g o n a s e l e c t e d s il o m o d e l s h e ll
w all h a s b e e n ill u s t r a t e d . F u r th e r,
s o m e o f t h e g e n e r a t e d d e f o r m a ti o n s a n d i n t e r n al s t r e s s e s
b a s e d o n t h e d e v e l o p e d p r o c e d u r e a n d a d o p t e d r e f e r e n c e w i n d v e l o cit y o f 3 5 m / s a n d s e i s m i c
c o e ffi cie n t s o f 0 . 3 3 9 (f o r sil o b o d y ) ,a n d 0 . 2 8 1( f o r s t o r e d c o n t e n t ) w h i c h a r e c o n si s t e n t w i t h
t h e s u g g e s ti o n s gi v e n i n t h e J S A E s t a n d a r d c o d e s h a v e b e e n p r e s e n t e d .
T h e g e n e r a t e d d e f o r m a ti o n a n d s t r e s s e s d u e t o t h e n o n - a x i s y m m e t ri c a l l o a di n g o n sil o i n u s e
w e r e c o m p a r e d t o t h o s e o f t h e n o r m a l s t a t e s il o . F r o m t h e r e s u lt s it w a s f o u n d t h a t t h e s e
l o a d i n g i n d u c e d l a r g e d e f o r m a ti o n a n d s t r e s s e s o n t h e sil o w a ll,f o r e x a m p l e
,w i n d g e n e r a t e d
m a xi m u m b e n d in g m o m e n t w a s a b o u t 1 . 4 ti m e s m o r e t h a n th a t d u e t o n o r m al s t a t e silo .
Lik e w i s e,
s e i s m i c f o r c e g e n e r a t e d hi gh e r v al u e of a b o u t 3 a n d 2 ti m e s of t h e n o r m al s t a t e a n d
wi n d l o a d r e s p e c ti v e l y .
D o e s F o r e s t C o n s e r v e R u n o ff D i s c h a r g e d u ri n g D r o u gh t ?
- A c a s e s t u d y o f G oj o Y o s h i n o a r e a -H i r o s hi T A l(I M O T O
,T a d a s hi T A N A K A
,H a r u h i k o fl o R IN O
,
T s u gi hir o W A T A N A B E a n d T o s hi s u k e M A R U Y A M A
I t i s i m p o rt a n t t o i n v e s ti g a t e t h o r o u gh l y t h e c h a n g e in l o n g - t e r m r u n o ff p r o p e rti e s d u e t o l a n d
r e cl a m a ti o n . R ai n f all- o u tfl o w r e c o r d s f o r a p e r i o d o f 1 2 y e a r s,f r o m 1 9 8 0 t o 1 9 9 1
,h a v e b e e n
c oll e c t e d f o r t w o a dj a c e n t c a t c h m e n t a r e a s,
n a m e ly A a n d B,
a t G oj o Y o s h i n o a r e a o f t h e N a r a
P r e f e c t u r e . C a t c h m e n t A i s a r e cl ai m e d f a r m l a n d a r e a,
w hil e c a t c h m e n t B i s a n a t u r al f o r e s t .
T h e m e t h o d o fL
p a i r e d w a t e r s h e d'
w a s u s e d t o a n al y z e t h e l o n g - t e r m r u n o ff p r o p e rti e s i n t e r m s
o f o u tfl o w h y d r o g r a p h,
o u tfl o w d u r a ti o n c u r v e,
a n d r u n o ff r a ti o .
F o r t h e s u m m e r p e ri o d c h a r a c t e ri z e d b y s c a n t y r ai n f all,t h e r e s u l t s o b t a in e d s h o w e d a h i gh e r
v al u e o f t o t a l r u n o f f di s c h a r g e f o r c a t c h m e n t A . O u tfl o w d u r a ti o n c u r v e s f o r t h e t w o
c a t c h m e n t s s h o w e d t h a t t h e p r e v i o u s fi n d i n g i s v alid f o r o u tfl o w d e p t h l e s s t h a n a b o u t 0 . 5
m m / d . T h e diff e r e n c e i n r u n o ff r a ti o s f o r b o t h c a t c h m e n t s,d u ri n g i r rig a ti o n p e ri o d s
,
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 9 3
e x p r e s s e d i n t e r m s o f w a t e r l o s s e s w a s f o u n d t o b e a b o u t 1 1 2 m m,
w hi c h w a s m o s tly s e e m e d t o
b e a tt rib u t e d t o t h e diff e r e n c e i n e v a p o t r a n s p i r a ti o n .
T h e r e s u lt s p r o v e d t h a t t h e s c a n t y r u n o ff f r o m t h e r e cl ai m e d f a r m l a n d i s m o r e t h a n th a t f r o m
th e a dj a c e n t f o r e s t ; t h a t i s,t h e f o r e s t d o e s n o t p l a y a r o l e i n i n c r e a si n g t h e s c a n t y r u n o f f i n t h i s
C a s e .
U n d r a i n e d S h e a r B e h a v i o r o n Ko C o n s olid a t e d Cl a y
u n d e r P l a n e S t r ai n C o n diti o n
T a k a s h i K I M A T A,T a k a s h i fI A S E G A W A a n d K a z u n o ri U c H I D A
It i s i m p o r t a n t t o u s e c o n f o r m a bl e c o n s ti t u ti v e m o d e l a n d t h e p a r a m e t e r s f o r fi el d c o n di ti o n,
w h e n d e sig ni n g o r a n al y zi n g s o il s t r u c t u r e a n d g r o u n d s t a bilit y .T h e r e f o r e
,i t i s n e c e s s a r y t o
d e t e r m i n e t h e m o d el a n d t h e p a r a m e t e r s fr o m s o il t e s ti n g ,w h i c h r e p r e s e n t t h e s t r e s s a n d
d e f o r m a ti o n c o n diti o n s a t fi e l d p r e c i s el y . C o n sid e r e d f r o m fi el d c o n diti o n s,
n o t a f e w
s t r u c t u r e s a n d g r o u n d s a r e u n d e r pl a n e s t r a in c o n diti o n,a n d
,t w o J i m e n si o n al a n aly zi n g m o d e l
,
th a t i s, p l a n e s t r ai n m o d e l a r e o ft e n u s e d f o r c o m p u t e r c al c u l a tin g . A n d r e c e n tl y ,
m o r e
a t t e n ti o n a r e p a y e d t o e s ti m a t e t h e d e f o r m a ti o n a n d st r e n g t h c h a r a c t e r i s ti c s o f cl a y w h i c h
c o n s t r u c t s o il s t r u c t u r e s a n d g r o u n d s .
I n s u c h a p r e s e n t c ir c u m st a n c e s,
s oil p e r f o r m a n c e u n d e r p l a n e s t r a i n c o n d iti o n i s c o n sid e r e d
t o b e p r e d i c t e d m o r e e x a c tly . I n t hi s p a p e r,
s t r e n g t h a n d d e f o r m a ti o n c h a r a c t e ri s ti c s o f cl a y
u n d e r p l a n e s t r ai n c o n diti o n a r e i n v e s tig a t e d . Fi r s tly ,f r o m t h e r e s u lt s o f u n d r a i n e d s t a ti c
s h e a r o f K o < o n s o lid a t e d k a oli n,s o m e e s s e n ti al c h a r a c t e ri s ti c s o f cl a y e y s oil s a r e i n v e s tig a t e d
,
a n d c o m p a r e d t h e m w it h s a n d y s o il s .
F r o m t h e t e s t r e s u lt,it i s r e v e a l e d t h a t th e d e v e l o p m e n t o f p o r e w a t e r p r e s s u r e a n d
in t e r m e di a t e p rin cip a l s t r e s s a r e d iff e r e n t f r o m s a n d y s oil,
w h il e s o m e e s s e n ti al c h a r a c t e ri s ti c s
o f Ko < o n s o lid a t e d c l a y i s c o n fi r m e d
,t h a t i s t o s a y ,
t h e r e i s a c e rt ai n r e l a ti o n b e t w e e n K o a n d q)
[ -a r c si n (( o 1 - 0 3)/ ( 6 1 ＋ 6 3))] V al u e s
,a n d t h e s h e a r s t r ai n a t t h e p e a k s t r e n g t h i s v e r y s m al l .
F u r t h e r m o r e,it i s cl a rifi e d t h a t c o e ffi ci e n t o fi n t e r m e di a t e p ri n c ip a l s t r e s s (i . e . b v al u e ) r e s u lt s
in a c o n s t a n t v al u e,i n s t e a d o f t h e diff e r e n t c o n diti o n s o f t e s ti n g ,
f o r e x a m p l e, p r e c o n s o lid a ti o n
hi st o r y a n d d r ai n e d c o n d iti o n a n d s o o n . A n d f r o m t h e r e s u lt o f c o n v e n ti o n al t ri a x i al t e s t,t h e
m e t h o d o f e sti m a ti n g p l a n e s t r ai n s t r e n g t h a t c riti c a l s t a t e i s p r o p o s e d . It i s f o u n d t h a t t h e
p r o p o s al m e t h o d c a n e x p l ai n t h e t e s t r e s u lt s v e r y w e ll .
R u n o ff a n d W a t e r B u d g e t C h a r a c t e ri s ti c s o f R e cl ai m e d F a r m L a n d
- E ff e c t s o f l a n d r e c l a m a ti o n o n h y d r o l o g i c al c y c l e ( I ) -fl a r u y a T A N A K A M A R U a n d M u t s u m i K A D O Y A
R u n o ff a n d w a t e r b u d g e t c h a n g e s d u e t o f a r m l a n d r e c l a m ati o n a r e di s c u s s e d o n t h e b a s i s o f
o b s e r v e d d a t a f o r 8 w a t e r y e a r s f r o m 1 9 8 1 t h r o u gh 1 9 8 8 a t t w o e x p e ri m e n t al c a t c h m e n t s A a n d
B i n W aji m a- Y a n a gi d a di s t ri c t,I s hik a w a P r e f e c t u r e . T h e c a t c h m e n t A o f l l . 0 h a w a s
r e cl ai m e d i n 1 9 7 9 t o u s e it a s a n o r c h a r d f a r m . A n d t h e c a t c h m e n t B o f 1 4 . 7 h a l o c a t e d n e a r t h e
c a t c h m e n t A i s r e m ai n e d a s a f o r e st l a n d y e t . I n t hi s p a p e r,t h e c o m p a ri s o n o f r u n off a n d w a t e r
b u d g e t c h a r a c t e ri s ti c s o f t h o s e t w o c a t c h m e n t s i s c a r ri e d o u t . T h e r e s u lt s o b t ai n e d a r e
s u m m a ri z e d a s f o ll o w s :
( 1) B y f a r m l a n d r e cl a m a ti o n,t h e ti m e o f fl o o d c o n c e n t r a ti o n s h o r t e n s c o n sid e r a b ly ,
t h e
r e t e n ti o n c a p a cit y o f r a in w a t e r o f t h e c a t c h m e n t d e c r e a s e s s li gh tl y ,a n d t h e p e a k di s c h a r g e o f
fl o o d i n c r e a s e s .
( 2) D ai ly r u n o ff h y d r o g r a p h s a n d fl o w J u r a ti o n c u r v e s o f b o th c a t c h m e n t s s h o w t h a t t h e
l o w - w at e r fl o w i n t h e d r o u gh t p e ri o d d e c r e a s e s o b v i o u s ly b y r e c l a m a ti o n .
( 3 ) T h e r a ti o s o f a c t u al e v a p o t r a n s p i r a ti o n t o e v a p o r a ti o n f r o m w a t e r s u r f a c e a r e 0 . 7 1 in
c a t c h m e n t A a n d 0 . 7 8 i n c a t c h m e n t B,r e s p e c tiv el y . T h a t i s
,t h e e v a p o t r a n s p i r a ti o n d e c r e a s e s
a lit tl e a ft e r t h e r e c l a m a ti o n .
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
9 4 B O O K R E V I E W S
( 4 ) T h e c h a n g e s o f r u n o ff r a ti o r e v e a l t h a t t h e a n n u al r u n o ff v ol u m e i n c r e a s e s sli gh tly .
T h e c h a n g e o f e v a p o t r a n s pi r a ti o n m a y b e c o m e o n e r e a s o n f o r t h o s e r u n o ff c h a n g e s .
E x a m i n a ti o n of R u n o ff C h a r a ct e ri s ti c s o f R e cl ai m e d F a r m L a n d
b y L o n g a n d S h o rt T e r m s R u n o ff M o d e l
- E ff e c t s o f l a n d r e cl a m a ti o n o n h y d r ol o g i c al c y cl e ( II) -fl a r u y a T A N A K A M A R U a n d M u t s u m i K A D O Y A
T h e L o n g a n d S h o rt T e r m s R u n o ff M o d el ( L S T M o d el) i s a p p li e d t o t w o e x p e ri m e n t al
c a t c h m e n t s o f r e c la i m e d f a r m l a n d a n d f o r e s t,b o t h l o c at e d i n W aji m a -Y a n a gi d a dis t ri c t
,
I s hik a w a P r e f e c t u r e,
o n t h e b a si s o f o b s e r v e d d a t a f o r 8 w a t e r y e a r s fr o m 1 9 8 1. th r o u gh 1 9 8 8 .
T h e d a t a f o r t h e l a s t 4 y e a r s,i n w h i c h t h e d a t a h a v e b e e n r e c o r d e d w it h o u t r e s t e v e n i n w i n t e r
s e a s o n,a r e u s e d f o r t h e i d e n ti fi c a ti o n o f m o d e l p a r a m e t e r s . T h e n a ll d a t a f o r 8 y e a r s a r e u s e d
f o r t h e v e r ifi c a ti o n o f id e n tifi e d m o d el s . T h e r e s u lt s o b t a i n e d a r e s u m m a ri z e d a s f o ll o w s :
( 1 ) T h e si m u l a t e d h y d r o g r a p h s s h o w g o o d a g r e e m e n t w it h t h e o b s e r v e d o n e s i n b o t h
c a t c h m e n t s . I t c a n b e c o n cl u d e d t h a t t h e m o d e l e x p l ai n s w e ll t h e r u n o ff c h a n g e s d u e t o l a n d
r e c l a m a ti o n .
( 2 ) T h e m o d e l p a r a m e t e r c h a n g e s d u e t o r e cl a m a ti o n a r e f o u n d o n ly u p o n t h e o n e s o f u p pe r
t a n k c o r r e s p o n di n g t o t h e p r o m p t r u n o ff . T h a t i s,t h e r u n o ff c h a n g e s d u e t o r e cl a m a ti o n a r e
m a in ly g o v e r n e d b y t h e s u rf a c e l a y e r c h a n g e s .
( 3 ) T h e a n n u a l m e a n w a t e r b u d g e t f o r 8 y e a r s e sti m at e d b y t h e m o d el s h o w s t h a t t h e t o t al
r u n o ff v ol u m e in c r e a s e s sli gh tl y d u e t o c h a n g e s o f e v a p o t r a n s p i r a ti o n,
a n d t h e g r o u n d w a t e r
r u n o ff v o l u m e d e c r e a s e s d u e t o c h a n g e s o f d i s t rib u ti o n o f r u n o ff c o m p o n e n t s a ft e r th e
r e cl a m a tio n .
E x p e ri m e n t al R e s e a r c h o n R e cl a m a ti o n o f J u n s a i P a d d y Fi e ld s
- I n v e s tig a ti o n s i n t o l a n d r e cl ai m e d f o r u s e a s J u n s ai
( w a t e r s hi eld) p a d d y fi e ld (I X) -
T e t s u o T o z A K I
I n o r d e r t o o b t ai n a s a ti sf a ct o r y r e s u lt,t h e a u th o r h a s b e e n c o n d u c ti n g
”
E x p e ri m e n t a l
R e s e a r c h o n t h e R e cl a m a ti o n o f J u n s a i P a d d y Fi e ld s”
si n c e 1 9 7 6,
a n d ill u st r a t e s hi s e x pl a n a ti o n
b y c iti n g e x a m p l e s o f fi e ld s r e cl ai m e d a n d s w a m p s w h e r e w a t e r s hi eld s h a v e n a t u r all y
d e v el o p e d . T h e s e r e s u lt s h a v e m a d e it p o s sibl e t o w rit e s pe cifi c a ti o n s f o r t h o s e fi e l d s . T hi s
r e p o rt a i m s t o c o n sid e r h o w s u c h t e s t fi el d s a r e r e cl ai m e d o n t h e b a s i s o f t h e s p e cifi c a ti o n s,
w it h s p e ci a l r e g a r d t o t h e a c t u al w o r k t a k e n . T h e a c t u al yi eld w a s al s o e x a m i n e d . T h e r e s u lt s
m a y b e s u m m a ri z e d a s f oll o w s :
1 ) T h e t e st fi eld s a r e r e c l ai m e d i n a s u c h m a n n e r t h a t t h ei r c u lti v a tio n m i gh t b e si m p lifi e d
a s m u c h a s p o s sib l e . T a bl e 1 s h o w s t h e o v e r a ll c o n s t r u c ti o n s y s t e m,t h e c o n st r u c ti o n - o r d e r
,
t h e m a t e ri a l q u a n titi e s a n d t h e s p e cific a ti o n s . R e c l a m a tio n o f t h e fi eld s i s m a d e r o u gh ly i n
a c c o r d a n c e w it h t h e s p e cific a ti o n s a s s h o wn i n T a bl e 1 . It w a s al s o f o u n d t h a t t h e r e i s m u c h
w a s t e d ti m e a n d l a b o r i n t h e c o n v e n ti o n al r e cl a m a ti o n m e t h o d b e c a u s e th e b u ild e r c a n u s e hi s
di s c r e ti o n i n c h o o si n g t h e s p e cifi c a ti o n s;
2 ) M e di u m si z e s w a m p b u lld o z e r s a n d s w a m p b a c k h o e s a r e g e n e r a ll y u s e d t o r e cl ai m
J u n s a i p a d d y fi e ld s . Fi g . 3 h a s b e e n d r a w n b y e x a m in i n g t h e r e cl a m a ti o n p r o c e s s . T h e
s t a n d ar d c o n s t r u c ti o n s c h e d u l e gi v e n i n t hi s fig u r e h a s r e v e al e d t h a t t h e p r o p e r o r d e r f o r t h e
s t a n d a r d c o n s t ru c ti o n s c h e d u l e c o n si s t s of s u rf a c e s oil h a n dlin g ,f o u n d a ti o n w o r k
,l e v e e w o r k
a n d s u rf a c e s oil w o r k ;
3 ) T h e c o m p l e tio n of n e w ly r e cl a i m e d J u n s ai p a d d y fi eld s c a n b e e v a lu a t e d u sin g t h e yi eld
a n d q u alit y of t h e s e J u n s a i . T h e a c t u a l yi e ld fr o m t h e fi eld s f o r a fi v e- y e a r p e ri o d f r o m 1 9 8 8 t o
1 9 9 2 i s gi v e n i n T a bl e 3 . T h e fi n di n g s s h o w n i n t h i s t a b l e r e v e a l t h a t it e x c e e d s t h e a v e r a g e
yi e ld f r o m fi e l d s t h r o u g h o u t A k it a P r e f e c t u r e a n d i n t h e Y a m a m o t o D i s t r i c t .
I r rig a ti o n E n g i n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 9 5
M u lti v a ri at e S t a ti s ti c al A n al y si s a n d it s C l a s sifi c a ti o n o f P r oj e c t P r o m o ti o n a n d P r e v e n ti v e
A s p e c t s i n O n - g oi n g a n d U n e x e c u t e d L a n d C o n s oli d a ti o n P r oj e c t s
- B a s e d o n t h e r e s u lt f r o m t h e q u e s ti o n n ai r e t o l a n d i m p r o v e m e n t
di s t ri c t s i n o n - g oi n g a n d u n e x e c u t e d p r oj e c t s -f l a r u m i S A I T O a n d S h o i c h i N o M I CfII
B a s e d o n t h e q u e sti o n n ai r e t o l a n d i m p r o v e m e n t d i s t ri c t s u n d e r c o n s t r u c ti o n o f l a n d
c o n s o lid a ti o n p r oj e c t s,t h e f o ll o w i n g p ri n c ip al c o m p o n e n t a n al y si s a r e c a r ri e d o u t . @ 7
cl u s t e r s a r e cl a s sifi e d b y 9 p ri n cip al c o m p o n e n t s . T h e s e c o m p o n e n t s a r e t h e a g ri c u lt u r a l
c o n d iti o n,l a n d
,h u m a n r el a ti o n s
, p r o d u c ti o n c o n d it o n s,t h e a g ri c u lt u r al s t r u c t u r e i m p r o v e m e n t
p o li c y ,n o n a g r i c u lt u r al l a n d
,l a n d u s e c h a n g e
,d r a w in g o f l a n d u s e m a p a n d f a r m e r s
'
p a y m e n t s .
@ T h e di st r i c t s w h i c h i n iti a t e p r oj e c t s a r e c a t e g o ri z e d i n t o 3 cl u s t e r s b y 4 f a c t o r s . T h e s e a r e
f a r m e r s'
p a y m e n t s, p r o d u c ti o n c o n diti o n s
,n o n a g ri c u lt u r a l l a n d a n d f a r m r o a d c o n s t r u c tio n . @
T h e d i s t ri c t s w h e r e f a r m e r s a g r e e d t o i m p l e m e n t p r oj e c t s a r e di v id e d i n t o 3 cl u s t e r s b y 3
f a c t o r s o f i n c r e a s e o f a g ri c u lt u r al p r o d u c tiv it y ,a g ri c u lt u r al s t r u c t u r e i m p r o v e m e n t p o li c y a n d
f a r m in g o p e r a ti o n s . @ T h e d i s t r i c t s w h e r e f a r m e r s di s a g r e e d t o p r o m o t e p r oj e ct s a r e
g r o u p e d i n t o 4 cl u s t e r s b y 5 f a c t o r s .T h e s e a r e h u m a n
_r el a ti o n s
, p r o d u c ti o n c o n t r o l,
a g ri c ult u r al c o n d iti o n s,dis p o siti o n f o r s u b s tit u t e l o t s a n d f a r r n e r s
'
p a y m e n t .
M o r e o v e r,t h e c a u s e s f o r t h e f a r m e r s
'
dis a g r e e m e n t s i n u n e x e c u t e d p r oj e c t s a r e s t u di e d b y
m e a n s o f m u ltidi m e n si o n al q u a n tifi c a ti o n I . A s a r e s ult s,it i s cl e a r t h a t t h e f a r m e r s w h o
o p p o s e d p r oj e c t s h a v e d o u bt s o n s u b s tit u t e l o t s,f a r m i n g m a n a g e m e n t
,l a n d r e d u c ti o n b y
di s p o s iti o n f o r s u b s tit u t e l o t s a n d ri c e c ulti v a ti o n c o n t r o l .
T h e Slid e R e p l a c e m e n t W o r k M e t h o d f o r t h e 6,5 0 0 t f C o n c r e t e U p p e r S e c ti o n o f
P e n k e s O v e r h e a d A q u e d u c t o f fl o k k ai k a n g aik o a n d it s R e s u lt
Ki y o s h i S A T O,
T a k e s h i K o N N O,Kii c h i r o T A N A K A a n d N o b u a k i K A M E I
T h e P e n k e A q u e d u c t B rid g e w it h a s p a n l e n g t h o f 3 0 m e t e r s o v e r t h e P e n k e U t a s h i n ai R i v e r
o n t h e fl o k k ai M ai n C a n al i s r e pl a c e d b y a n e w o n e w it h t h a t o f 1 3 7 . 4 m e t e r s . T h e b ri d g e h a s
t o b e c o m p l e t e d wi t h i n t h e n o n -i r rig a ti o n p e ri o d . F o r r e d u ci n g t h e c o n s t r u c ti o n p e ri o d,t h e
s hifti n g m e t h o d b y w hi c h t h e 6,5 0 0 tf P C c o nti n u o u s gi r d e r b rid g e a s s e m b l e d th e y e a r b ef o r e i s
t o b e sli d i n t o p l a c e i s a d o p t e d . T h e m e t h o d,
w hi c h h a s n e v e r b e e n u s e d o n s u c h a s c al e b o th a t
h o m e a n d a b r o a d,
c o n si s t s o f lifti n g th e b rid g e gi r d e r o n 6 r ail s b y m e a n s o f 3 6 j a c k s w h o s e
b o tt o m i s c a p a b l e o f sli p p in g ,a n d a n c h o ri n g t h e r ail s a s t h e y a r e b e f o r e s li di n g t h e b rid g e i n t o
p l a c e w it h j a c k s i n t h e h o ri z o n t al d i r e cti o n . T h e r e s u lt h a s r e v e a l e d t h a t t hi s m e t h o d all o w s
t h o s e gi r d e r s t o s u c c e s s f u lly t r a v e l a d i s t a n c e o f 5 0 m e t e r s i n 3 d a y s w it h t h e aid o f a d v a n c e d
t e c h n ol o g y .
N o .1 7 1 (J u n . 1 9 9 4 )
A d s o r p ti o n M e c h an i s m a n d S p e cifi c S u rf a c e A r e a o f F in e - G r ai n e d
S o il m e a s u r e d wi t h l 1 20 G a s a n d N 2 G a s a s A d s o r v a t e
- S t u die s o n s p e cifi c s u rf a c e a r e a a n d m i c r o p o r e v ol u m e a n d
p h y si c al p r o p e r ti e s i n fi n e- g r ai n e d s o il s ( I ) -H id e k a z u B A B A
R e g a r di n g a fi n e - g r ai n e d s oil ( b e l o w 0. 4 2 m m ) s a m p l e d f r o m I w a t e P r e f e c t u r e,
e x p e ri m e n t s
w e r e c a r ri e d o u t f o r a h y g r o s c o pi c- d e h y g r o s c o pi c p r o c e s s u sin g H 2 0 g a s a n d a n a d s o r p ti o n
p r o c e s s u si n g N 2 g a s,
a n d it s s p e cific s u rf a c e a r e a s w e r e c al c u l a t e d . It s r e s u lt s w e r e cl a s sifi e d
in t o<f o u r g r o u p s b y f o u r f a c t o r s
,t h a t is
,o r g a ni c m a tt e r c o n t e n t
,cl a y c o n t e n t
,cl a y m i n e r al
,a n d
e xi st e n c e of all o p h a n e,a n d th e diff e r e n c e s b et w e e n t h e r e s u lt s o f e a c h g r o u p w e r e i n v e s tig a t e d .
T h e r e s ult s a r e o u tlin e d a s f oll o w s.
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
9 6 B O O K R E V I E W S
( 1) T h e h y s t e r e si s of h y g r o s c o pi c -d e h y g r o s c o pi c p r o c e s s w a s s o g r e a t th at it w a s
s u g g e st e d t h a t a fin e v oid o f t h e s o il h a s a c o m p l e x s tr u ct u r e .
(2) T h e m u c h m o r e t h e s a m p l e s c o n t ai n o r g a n ic m a tt e r s,t h e l a r g e r th e diff e r e n c e b e t w e e n
l1 20 s p e cific s u rf a c e a r e a a n d N 2 S P e Cifi c s u r f a c e a r e a i s . A s t h e r e a s o n f o r it,t h e in c r e a s e o f
H 2 0 s p e cifi c s u rf a c e a r e a w a s c o n sid e r e d t o b e a n e ff e ct d u e t o t h e p ol a rit y of a d s o r p ti o n r a dic al
in o r g a n i c m a tt e r s .
( 3) E 2 0 s p e c ific s u rf a c e a r e a aft e r t h e t r e a t m e n t o f o r g a n i c m a t t e r w a s r e d u c e d i n a s a n d
c o rlt airl in g a high o r g a n i c m a t t e r,h o w e v e r
,it w a s ir l C r e a S e d iL - S a t ld c o n t ai ni n g a l o w o r g a ni c
m a t t e r . It w a s c o n sid e r e d t h a t t h e r e d u ci n g eff e ct o f p o l a r r a dic al s i n th e f o r m e r a n d th e
r e m o v i n g eff e ct o f o r g a ni c m a tt e r s s u r r o u n di n g it s a g g r e g a t e i n t h e l a tt e r w e r e p r e d o m i n a n t
r e s p e c ti v ely .
( 4) W h e n t h e c o rr e l a ti o n b e t w e e n t h e s p e cific s u rf a c e a r e a a n d p h y sic al p r o p e r ti e s o f s oil is
i n v e s tig a t e d,th e e x i s t e n c e of o r g a n i c m a tt e r s m u s t b e c o n si d e r e d
,e s p e ci all y ,
i n a n al 1o p h a n y
s o il .
E r r o r s i n M e a s u r e m e n t o f S p e cifi c S u rf a c e A r e a t h r o u gh N 2 G a s A d s o r p ti o n a n d
C o m p a ri s o n o f S p e cific S u rf a c e A r e a of V a ri o u s Ki n d s o f S oil
- S t u di e s o n s p e cifi c s u rf a c e a r e a a n d m ic r o p o r e v o l u m e a n d
p h y sic al p r o p e r ti e s i n fi n e - g r ai n e d s o ils (II) -
flid e k a z u B A B A
T h e s p e cific s u rf a c e a r e a of s o il p a rti cl e s w it h si z e s o f 0 . 4 2 m m o r l e s s w a s m e a s u r e d t h r o u gh
N 2 g a s a d s o r p ti o n,
a n d c al c u l a t e d b y t h e B E T e q u a tio n .
T h e n t h e m e a s u r in g e r r o r s a n d t h e diff e r e n c e b e t w e e n t h e s p e c ific s u rf a c e s a r e a o f v a ri o u s
s oil s am p l e s w e r e c o m p a r e d a n d e 3( a m i n e d c a r e fu lly . T h e r e s t llt s c a n b e s u m m a ri z e d a s f o l -
lo w s :
1) F o r t h e s a m pl e th a t w ei gh s a b o u t l g a n d t h a t h a s a s p e cifi c s u rf a c e a r e a o f 3 5 m2
/ g o r
m o r e,t h e r ela ti v e e r r o r is e s ti m a t e d t o b e l e s s t h a n 5 % .
2) T h e s p e cifi c s u rf a c e a r e a o f s o il s t a bili z e d b y u rt r a s o m i c w a v e s i s a l m o s t th e s a m e a s t h a t
o f n o n - s t a bili z e d s o il . It i s f o u n d o u t t h a t t h e s t a biliz a ti o n d o n o t c a u s e a n y fi n e s oil p a r ti cl e s t o
f all t o p i e c e s .
3) I n m o st c a s e s,th e s p e cific s u rfa c e a r e a of m in e r al s o il a v ail a bl e fr o m v a ri o u s p l a c e s in
l w a t e P r ef e ct u r e r a n g e s b et w e e r1 1 0 a n d 5 0 m2
/ g ,w hil e i n a f e w c a s e s
,t h a t o f p y r o cl a sti c
m a t e ri al e x c e e d s 7 0 m2
/ g .
4) T h e s p e cifi c s u rf a c e a r e a o f n a t u r al s o il is al m o s t th e s a m e a s t h a t o f N 2- S a t u r a t e d s oil . It
is c o n clu d e d t h a t t h e r e s u lt s o f t h e m e a s u r e m e n t a r e n o t i n fl u e n c e d b y t h e a m o u n t of a d s o r b e d
i o n s .
F o r m a ti o n a n d M o r p h ol o g y o f R o o t C r e a t e d M a c r o p o r e s i n P a d d y F ie ld
Y a s u s hi M o RI,
T s u gi hi r o W A T A N A B E a n d T o s h is u k e M A R U Y A M A
F o r m a ti o n o f m a c r o p o r e s a r e s ai d t o a s s o ci a t e w it h li v e o r d e c a y e d r o o t s . T h e r e w e r e,
h o w e v e r,f e w r e p o r t s w h ic h e x a m i n e d in d et ail s t h e f o r m a ti o n o f m a c r o p o r e s a n d it s c o n t rib u ti o n
t o w a t e r m o v e m e n t . I n t hi s p a pe r,t h e f o r m ati o n a n d m o r p h ol o g y of m a c r o p o r e s w e r e e x a m i n e d
vi s u al ly t o s t u d y h o w a n d w h e n m a c r o p o r e s a r e m a d e b y ri c e r o o t s . T h ei r c o n t rib u ti o n s t o t h e
s oil w a t e r m o v e Trl e n t W e r e al s o in v e s tig a t e d . S o ft X- r a y ,s t e r e o n lj c r o s c o p e
,s oil thjLI S e c ti o n
w e r e u s e d t o o b s e r v e m a c r o p o r e s .
F o ll o w i n g fin di n g s w e r e o b t ai n e d .
( 1) B e c a u s e of t h e p n e u m a ti c s y s t e m of ri c e r o o t s,
w a t e r c o u ld fl o w i n t o d e c a y e d a n d e v e n
r el a ti v el y f r e s h ri c e r o o t s . T h e r ef o r e,
m a c r o p o r e s c h a n n e l t h e w a t e r e v e n w h e n t h e c e n t r al
c yli n d e r s a r e still e x ist i n r o o t s . T h at m e a n s,f o r w at e r m o v e m e n t
,it i s n
'
t n e c e s s a r y th a t ri c e
r o o t s h a d b e e n r o tt e n a w a y ,it o n l y n e e d s f alli n g o ff o r e a t e n h ol e s in r o o t s b y fu n gi o r n e m a t o d e s .
I r ri g a ti o n E n gi n e e yi n g a n d R u r a l Pl a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 9 7
( 2) A n e x p e ri m e n t o f p o t c u lti v a ti o n s h o w e d t h a t m a c r o p o r e s w e r e m a d e b y g r . w in g . f ric e
r o o t s in t h e c o u r s e o f c r o p p in g p e ri o d . T h e r e f o r e,it c a n b e s ai d th a t m a c r o p o r e s f o u n d in p a d d y
s oils a r e m o s tly”
r o o t c r e a t e d”
m a c r o p o r e s .
( 3) D e c a y e d ri c e r o o t s,i r o n m o ttli n g a n d o rie n t e d o r n o n - o rie n t e d cl a y p a r ti cl e s w e r e oft e n
s e e n a r o u n d t h e e d g e s o f m a c r o p o r e s .T h e y w e r e c o n sid e r e d t o c o n t rib u t e t o c o n s e r v e
m a c r o p o r e s - T h e y m a y b e v e r y e ff e ctiv e i n c h a n n elin g w at e r fl o w th r o t 1 gh th e s o il . O n t h e
o t h e r h a n d,t h e y d o n
'
t c o n t rib u t e t o w a t e r m o v e m e n t i n t o t h e s oil m a t ri x d u e t o t h e ir i m p e r v i o u s
w all s .
R e m o v al C a p a cit y o f P h o s p h o r u s b y S e q u e n ci n g B a t c h R e a ct o r A c tiv a t e d S l u d g e
P r o c e s s U sin g S u b m e r g e d I r o n C o n t a ct o r s
M a s a r u Y A M A O K A,K e n)
'
i H A T A a n d Ki n-ic hi F uJI N O
S e w a g e t r e a t m e n t i s r e q u i r e d f o r r e m o v al o f n it r o g e n a n d p h o s p h o ru s w hic h i s a n i m p o r t a n t
p r o bl e m i n J a p a n .
T hi s st u d y i s p e rf o r m e d i n o r d e r t o d e v el o p a n e c o n o m ic al t e c h niq u e,
w hic h i s s u it a bl e fo r r u r al
s e w a g e t r e a t m e n t,t o r t h e si m u lt a n e o u s r e m o v al o f n it r o g e n a n d p h o s p h o r u s a t a hi gh r a t e . T h e
e x p e ri m e n t al p l a n t i s lik e a r e al r u r al s e w a g e f a cilit y c o n si s ti n g o f a s e q u e n cin g b a t c h r e a c t o r
a c tiv at e d sl u d g e p r o c e s s a n d w a s o p e r a t e d b y s u b m e r gi n g ir o n c o n t a c t o r s _
T h e r e s ult s a r e a s f o ll o w s :
( 1) F o r 8 m o n t h s,t h e t r e a t e d w a t e r q u al it y w a s 3 . 3 m g/2 of B O D
,4 .7 m g/2 o f S S
,1 . 8 m g/2 o f
T - N a n d 0 .4 m g/ 2 of T -P o n t h e a v e r a g e . T h e t r e a t e d w at e r w a s n o t p ollu t e d b y i r o n .
( 2) P h o s p h o r u s w a s r e m o v e d b y a c o m bi n a ti o n w ith ir o n a n d a c o m p o si ti o n o f a c ti v a t e d
sl u d g e . B i o l o gi c al p h o s p h o r u s r e m o v al did n o t w o r k eff e c tiv el y ,b e c a u s e th e r e w a s n o p r o c e s s
w h i c h t o o k o u t p h o s p h o r u s .
( 3) R e m o v al a bilit y o f p h o s p h o r u s b y i r o n c o n t a c t o r s w a s c al c u l a t e d r o u gh ly a t 0 . 4 5 g P/ m2
F e. d .
I n flu e n c e o f t h e D i vi si o n of th e B l o c k A p p ly i n g t h e C o m p l e x T a n k M o d el
M e th o d t o W at e r B al a n c e A n al y si s o v e r a W id e A r e a
K a z u h ik o W A K A S U G I a n d M it s u k a t a S u z u K I
F r o m t h e s t r u ct u r al a s p e c t of t h e C o m pl e x T a n k M o d el M et h o d,t h e f o ll o wi n g s t u di e s w e r e
c o n d u c t e d i n r el a ti o n t o th e m e a n in g o f t h e di vi di n g o f t h e bl o c k a n d t h e a c c u r a c y d u ri n g a n
h y d r ol o gi c al a n aly si s .
T h e a u t h o r s i n v e s tig a t e d t h e o r e tic al ly th e di s c h a r g e m e c h a ni s m of a p a d dy fi e ld m o d el w hi c h
i n n u e n c e s t h e di s c h a r g e of a ri v e r.
It w a s cl a rifi e d th at th e r u n o ff di s c h a r g e w a s in fl u e n c e d b y t h e div idi n g o f t h e blo c k i n a t a n k
m o d e l a n al y sis,f r o m t h e c o n sid e r a tio n a b o u t t h e w a t e r s t o r a g e in a t a n k m o d e l f o r p a d d y fi el d s
a n d t h e ti m e s o f r e u s e o f w a t e r i n a n o b s e r v e d fi el d .
T h e a u t h o r s p r o l ” S e d t h a t th e si z e o f a”
b a si c bl o c k”
m i gh t b e c o m p o s e d o f St r a hl e r s t r e a m s o f
2 o r 3 .
T h e a u th o r s al s o c o m p a r e d t h e r e s u lt s o f c o m p u t a ti o n a p pli e d C o m p l e x T a n k M o d e l M e t h o d i n
s e v e r al c a s e s b y div idi n g t h e b a si c bl o c k in t o s o m e”
u nit bl o c k s”
i n th e H o u ki ri v e r b a si n .
A s a r e s u lt o f t his st u d y ,a m e th o d w a s p r o p o s e d f o r div i din g t h e bl o c k s f r o m w hi c h t h e
e s ti m a t e d h y d r o g r a p h i n a w a t e r b al a n c e c o in cid e d w it h t h e o b s e r v e d o n e .
W a t e r R e l e a s e d W a v e s E x hib iti n g S m all N o n li n e a r
E ff e c t s in N o n p ri s m a ti c C h a n n e l s
Ji n S o o R I M,
N a rit a k a K u B O a n d lii r o y a s u S fll M U R A
T h e n o nl i n e a r e ff e ct s o n w a t e r r e l e a s e d w a v e s ( W R W s) i n c h a n n el s w it h sig nific a n tly v a r y i n g
I r rig ati o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o .2 7
,1 9 9 4
9 8 B O O K R E V I E W S
c r o s s- s e cti o n s,
u n d e r s u b c riti c a 1 fl o w,i s e x a m in e d .
T o d e s c rib e t h e n o n li n e a r e ff e c t s,fi r s t th e n e w c o n c e p t of t h e a v e r a g e c el e rit y o f a kin e m ati c
w a v e,c-
,b a s e d o n th e q u a si- u nif o r m fl o w a p p r o a c h
,i s in t r o d u c e d
,a n d t h e n t h e r el a ti o n s hip of
di s c h a r g e a n d a v e r a g e c el e ri t y o f ki n e m a tic w a v e ( Q - CJ
c u r v e) i s . b i ai n e d . U sin g th e Q - C-
c u r v e,
a h y p o t h e si s is s e t u p i n w hi c h t h e diff e r e n c e o f a v e r a g e c ele rit y of ki n e m atic w a v e s
b e t w e e n t w o st e a d y n o w s,
K ( - A CT ,r e p r e s e n t s a c o n s t a n t c h a r a c t e ri zin g t h e t e n d e n c y o f
n o n li n e a r eff e c t s o f t h e c o n v e c ti v e t e r m o n W R W s . T hi s h y p o t h e sis a g r e e s w it h t h e r e s u lt s o f
u n s t e a d y f7 o w si m uL a ti o rl S .
It i s f o u n d t h a t t h e a v e r a g e c el e rit y o f a kin e m a tic w a v e i s s m a ll e r i n a n o n p ris m atic c h a n n el
th a n i n a p ri s m a tic c h a n n el,
a n d t h a t,i n th e c a s e o f a n i n c r e a s e i n di s ch a r g e
,n o n li n e a r e ff e c t s
b e c o m e s m al l e r a n d e v e n n e g a tiv e n o nl i n e a r eff e c t s c a n a ris e .
S t r u c t u r al C h a n g e s i n S oil P o r e d u e t o I n t e r n a l E r o si o n
M a c hit o M I H A R A,
R o k u r o Y A S U T O M I a n d M a k o t o K A T O
O nl y a f e w a t t e m p t s t o in v e s tig a t e t h e e ff e c t s o f i n t e rn al e r o sio n p r o c e s s e s o n s o il st r u ct u r al
ch a n g e s h a v e b e e n m a d e s o f a r . T hi s st u d y d e a l s w it h t h e s oil s t r u c t u r al ch a n g e s i n a rtifici al
m a c r o p o r e s d u e t o in t e r n al e r o si o n,
a n d s h o w s t h e s t r u c t u r al c h a n g e s w ith s t r u c t u r a l
c o e ffi ci e n t s . T h e m e th o d o f t his p a p e r i s a p pli c a b l e f o r e v alu a tin g s oil s u s c e p tibilit y t o i n t e r n al
e r o si o n a n d di s p e r s i o n .
T h e s t r u c t u r al c o e ffi ci e n t s w e r e c o m p u t e d f r o m t h e r e l a ti o n b e t w e e n t h e o b s e r v e d a n d
c al c u l a t e d p e r c o l a ti o n v ol u m e s p e r u n it ti m e t h r o u gh th e s p e ci m e n s . T h e c al c ul a t e d p e r c ol a tio n
v o lu m e p e r u nit ti m e w a s c o m p u t e d u sin g t h e e q u a ti o n s o f B u c kin gh a m - R ei n e r a n d D a r c y .
S oil m a s s l o s s of a l o o s el y c o m p a c t e d s a m p l e w a s th e m o s t p r e d o m i n a n t o f all c o m p a c t e d
s am p l e s . T h e a v e r a g e m a c r o p o r e di a m e t e r o f t h e s a m p l e i n c r e a s e d 1 . 7 1 ti m e s m o r e t h a n th a t
p ri o r t o p e r c o l a tio n _ S u ffi ci e n t c o m p a c ti o n i s n e c e s s a r y t o p r e v e n t s o il st r u c t u r al c h a n g e s d u e
t o i n t e r n al e r o si o n .
T h e m a c r o p o r e s t r u c t u r e w a s o b s e r v e d w it h a p o l a ri z e d m i c r o s c o p e . T h e o b s e r v e d dia m t e r
o f t h e m a c r o p o r e at a d e p t h o f 3 . 5 c m w a s in a g r e e m e n t w it h t h e c al c ul at e d o n e . It m a y b e
c o n cl u d e d t h at s t r u ct u r al c o effi ci e n t s o n t h e b a si s o f B u ckin gh a m -R ei n e r e q u ati o n a n d D a r c y
e q u a ti o n a r e a p p li c a bl e f o r e v al u a ti n g s oil s u s c e p tibilit y t o i n t e r n al e r o si o n a n d t o dis p e r si o n .
E x p e ri m e n t al S t u di e s o n Ai r P o c k et E v a c u a ti o n f r o m Si p h o n a n d Ai r R el e a s e
H u a Y in g J I A N G,S o u i c hi N IS llI Y A M A
,H i r o s hi K A W A N O a n d N o b u hir o M I N A M I
I n M o k k o k u i r rig a tio n r e s e r v o ir th e sip h o n p ip e is v e r y lo n g c o m p a r e d w it h t h e sip h o n pip e i n
u s u al r e s e r v oi r a n d t h e di a m e t e r o f sip h o n p ip e is l o n g e r th a n th a t o f u s u al r e s e r v o ir . T h e r e
w e r e n o d a t a t o e sti m a t e t h e v o l u m e of ai r r el e a s e fr o m t h e w a t e r in l o w p r e s s u r e o f s u c h a l a r g e
s c al e sip h o n p ip e . T h e m o d el sip h o n p i p e w a s u s e d t o d o e x p e ri m e n t f o r e s ti m a ti n g t h e ai r
r el e a s e a n d t h e v o l u m e o f air r el e a s e w a s e s ti m at e d b y e x p e ri m e n t al r e s u lt .If t h e v el o c it y o f
th e w a t e r in t h e sip h o n p ip e i s high th e r el e a s e d air i s c a r rie d d o w n b y fl o w i n g w at e r . S o it i s
n e c e s s a r y t o cl e a r b y t h e b o u n d a r y of v el o cit y w h e n th e ai r w o u ld b e c a r ri e d o u t b y t h e v elo cit y
of w a t e r f o r d e sig n o f ai r r e m o v al s y s t e m in sip h o n p ip e . T h r o u gh th e th e o r e ti c al a n al y si s o f ai r
r e m o v al i n s l o p e pi p e th e r e l a ti o n o f sl o p e a n d v el o c it y t o c a r r y t h e ai r s h o u l d b e cl e a rly k n o w n .
D u ri n g th e e x p e ri m e n t f o u r kin d s of pip e di a m e t e r ( 4 5,7 5
,l o o a n d 2 0 0 m m ) w e r e u s e d . T h e
b o u n d a r y o f v e l o city in s l o p e p i p e t o m o v e t h e ai r w a s cl e a r e d . T h e e x p e ri m e n t o f air r el e a s e i n
l o w p r e s s u r e w a s c a r ri e d o u t b y u si n g 2 5,5 0 a n d 7 5 m m pip e di a m e t e r s . T h e c h a r a ct e ri s tic s o f
air r el e a s e u n d e r l o w p r e s s u r e w e r e g a i n e d . U si n g t h e e x p e ri m e n t al r e s ult s t h e c a p a cit y of ai r
r e m o v al s y s t e m i n sip h o n p ip e o f M o k k o k u r e s e r v oi r w a s d e sig n e d .
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O T( R E V I E W S 9 9
An E x p e ri m e n t al S t u d y o n t h e B a r S c r e e n C o m p o u n d T y p e T o r r e n t I n t a k e
M i c hih ik o K oJ I M A a n d T e r u o Y A M A M O T O
T h e w a y o f w a t e r i n t a k e a n d t h e t y p e o f i n t a k e f r o m t h e t o r r e n t s s h o u ld b e s u it a bl e f o r t o r r e n t
m o r p h o l o g y , p u rp o s e o f i n t a k e w a t e r a n d q u a n tit y o f i n t a k e w a t e r . T h e b a r s c r e e n c o m p o u n d
t y p e t o r r e n t i n t a k e w hic h i s p o s s e s s e d o f t h e f u n cti o n b o t h o f th e b a r s c r e e n b o tt o m i n t a k e t y p e
t o r r e n t in t a k e a n d t h e b a r s c r e e n b a c k s t r e a m in t a k e t y p e t o r r e n t in t a k e,is w id e a v ail a bl e .
T h r o u gh h y d r a u li c m o d e l t e s t s a n d o b s e r v a ti o n s o f e x i s t in g t o r r e n t i n t a k e s,i n this p a p e r
,t h e
a u t h o r s cl a rifi e d th e h y d r a uli c c h a r a c t e ri s ti c s o f th e b a r s c r e e n c o m p o u n d t y p e t o r r e n t in t a k e a s
f o ii o w s .
( 1) T h e in t a k e di s c h a r g e b e c o m e s la r g e r alo n g w it h i n c r e a s e in i n s t al l a ti o n a n gl e o f t h e b a r
s c r e e n .
( 2) S e tti n g u p a w at e r c u s hi o n,
w e c a n i n c r e a s e th e in t a k e di s c h a r g e,
si n c e b a c k- s t r e a m
al o n g t h e b o t t o m o f t h e w a t e r c u s hi o n e n t e r s in t o t h e i n le t c h a n n e l i n a d ditio n t o dir e c t w a t e r
in t a k e t h r o u gh th e b a r s c r e e n - I n thi s c a s e,i n t a k e di s c h a r g e is i n fl u e n c e d b y th e h ei gh t of a
d e fl e ct o r .
( 3) U n it w id e i n t a k e di s c h a r g e i s a p p r o xi m a t e l y 2 5 0 2/ s o n t h e c o n d iti o n s th a t i n s t al l a ti o n
a n gl e o f t h e b a r s c r e e n,o p e ni n g o f t h e b a r s c r e e n a n d le n g t h o f t h e b a r a r e : 0 - 4 5
o
,4 , - 1 5
0/.,L o
= 1 m .
(4) S e tti n g u p t h e s t o p l o g s a t t h e e n d of i nl e t c h a n n el,
w e c a n r e g ul a t e t h e i n t a k e di s c h a r g e
a n d p r e v e n t f r o m cl o g gi n g o f th e b a r s c r e e n b y fl o a ti n g m a t e ri al s .
( 5) A p p ly i n g th e f o r m ul a ( 2) ,t h e di s c h a r g e c o e ffi ci e n t : FL C a n b e c al c u l at ed t o b e 0 .6 0 - 0 . 5 5
a g ai n s t i n s t all a ti o n a n gl e o f t h e b a r s c r e e n : 0 - S OD
,4 0
o
,4 5
o
a n d 5 0o
.
( 6) It i s n e c e s s a r y t o i n s t all th e fi x e d w eir u p s t r e a m o f t h e b a r s c r e e n,i n o r d e r t o k e e p t h e
n a p p e o f t h e d r o p al o n g t h e b a r s c r e e n sl o p e _
M o r e o v e r,t h e a u t h o r s e s ti m a t e d t h at t h e b a r s c r e e n c o m p o u n d t y p e t o r r e n t i n t a k e c an b e
a p p li e d t o t h e u tili z a ti o n s y s t e m c o n sist e d o f m u ltip l e t o r r e n t i n t a k e s a n d r e s e r v oir .
A S t u d y o n t h e U p lift C a p a cit y
S u bj e c t e d t o
- S t u d y o n t h e wi n dp r o of
K a z u o S fIIN O,Y o n g- c h e o l Y o o N
,
o f S h o rt P il e s w ith D iff e r e n t D i a m e t e r s
fl o ri z o n t a l V ib r a ti o n
c h a r a c t e ri s ti c s o f a g r e e n h o u s e -S h in s u k e M A T S U M O T O a n d S ai c hi T A M A I
I n t h e p r e vi o u s r e p o rt,t h e r e s u lt s o f a s t u d y o n t h e u p lift c a p a cit y o f s h o rt pile s s u bj e c t e d t o
v a ri o t' s c o n diti o n s r e g a r di n g f r e q u e n c y a n d a c c el e r a ti o n of h o ri z o n t al vib r a tio n a n d p il e l e n g t h of
e m b e d m e n t w e r e p r e s e n t e d . F r o m t h e s e e x p e ri m e n t s,
w e c o n clu d e d th at t h e ulti m a t e u p lift
c a p a cit y o f p il e s s u bj e ct e d t o h o ri z o n t al v ib r a ti o n s ( Q D) W a s m u ch s m all e r t h a n t h a t w ith o tlt a n yvi b r a ti o n . T h e d e c r e a s e in t h e u plift c a p a city o f p il e s s u bj e c t e d t o h o ri z o n t al v ib r a ti o n is cl o s elyc o n n e c t e d w it h t h e h o ri z o n t al dis pl a c e m e n t o f pil e
'
s a xi s .
I n t his r e p o r t,
w e i n v e s ti g a t e d t h e r ela ti o n s hip o f t h e u lti m a t e u p lift c a p a cit y a n d a v e r a g e u n it
f ri cti o n f o r c e f o r pil e s w it h diff e r e n t di a m et e r s ( D) . I n a d diti o n,this r e p o rt i n v e s tig a t e d t h e
c o e ffici e n t of s k i n fric ti o n (FL D) a n d t h a t of l a t e r al e a r th p r e s s u r e ( K D) f o r t h e c a s e o f D - 4 3 m m .
I n th e s e e x p e ri m e n t s,t h e p il e s w h o s e di a m e t e r s w e r e 4 3 m m
,6 6 m m o r 8 3 m m w it h t h e l e n g th
o f e m b e d m e n t s b ei n g fr o m 2 0 - 4 0 c m w e r e s e t i n t o d r y s a n d pl a c e d a t e it h e r o f t h e t w o d e n siti e s
: m e di u m o r d e n s e . A l s o,
vib r ati o n c h a r a c t e ris ti c s c o n t r o ll e d w e r e t w o : f r e q u e n c y r a n gi n gfr o m 5 - 2 0 H z a n d b a s e a c c el e r a ti o n s b e t w e e n 5 0 - 2 0 0 c m / s
2
.
F r o m t h e r e s u lt s,t h e f oll o wi n g c o n cl u si o n s w e r e d r a w n : T h e a v e r a g e u n it f ri ctio n f o r c e o f
pil e s s u bj e ct e d t o h o ri z o n t al v ib r a tio n did n ot i n c r e a s e in p r o p o rti o n t o p il e di am e t e r b e c a u s e o f
s c al e e ff e ct . P a r ti c u l a rl y ,i n th e c a s e in w hic h t h e p il e l e n g t h o f e m b e d m e n t w a s s h o r t
,t h a t
t e n d e n c y w a s r e m a r k a bl e . T h e r e a s o n w h y t h e u p lift c a p a cit y a v e r a g e u n it f ri ctio n f o r c e o f t h e
p il e s s u bj e c t e d t o h o ri z o n t al v ib r a ti o n w a s m u c h s m all e r t h a n t h a t w ith o u t a n y vi b r a ti o n w a s
t h o u gh t t o b e d u e t o t h e f a c t t h a t t h e p r o d u c t o f FL D b y K D a r o u n d t h e p il e s g r e a tly d e c r e a s e d d u e
t o vib r a ti o n o f th e p il e s .
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
1 0 0 B O O K R E V I E W S
C o l u m n E x p e ri m e n t u sin g T o t t o ri S a n d D u n e S o il
- D y n a m i c s o f w a t e r a n d s alt i n s oil u n d e r a n a ri d c o n diti o n
an d it s e ff e c t o n el e m e n t a b s o r p ti o n b y c r o p s ( I) -
Pi n f a n g L I,T a h e i Y A M A M O T O
,T a k e o N A G A I a n d H i d e y a s u F UJI Y A M A
T h e d y n a m i c s o f w a t e r a n d s alt i n a T o tt o ri s a n d d u n e s oil c o l u m n a n d it s e ff e c t o n el e m e n t
a b s o r p tio n u s i n g b a rl e y ( H o r d e u m v u l g a r e L . c v . I) ai s e n g o ld) w e r e i n v e s ti g a t e d . T h r e e ai r
t e m p e r at u r e s o f 2 5,3 0 a n d 3 5
o
C a n d t h r e e g r o u n d w a t e r l e v e l s w e r e in c o r p o r a t e d . T h e r e s u lt s
a r e a s f o ll o w s .
( 1) fli gh air t e m p e r a t u r e s a n d g r o u n d w a t e r l e v el s ti m u l a t e d th e e v a p o t r a n s p ir a ti o n f r o m t h e
s o il :c ol u m n .
T h e f o r m e r h a d a m u c h s t r o n g e r effe c t t h a n t h e l a tt e r .
( 2) T h e g r o u n d- w a t e r l e v e l a ff e c t e d t h e s oil m o i s t u r e p r o fil e . T h e l o w e r th e w at e r l e v e l,
l o w e r w a s t h e m o i s t u r e c o n t e n t o f t h e s oil . A t t h e s a m e g r o u n d- w a t e r le v e l,
si m il a r m o i s t u r e
p r o fil e s w e r e o bt ain e d i r r e s p e c ti v e o f g r o w i n g c r o p s al t h o u gh t h e m oi s t u r e c o n t e n t w a s hi gh e r
d u ri n g t h e g r o w i n g p e ri o d .
(3) S alt c o n t e nt r a n gi n g f r o m 0 - 3 c m of t h e s u rf a c e s o il w e r e m a r k e dly hi gh a n d s h a r pl y
d e c r e a s e d w it h d e p t h . T h e high e r t h e ai r t e m p e r a t u r e,t h e m o r e s alt a c c u m u l a t e d . S o il
a c c u m ul a ti o n w a s s ti m u l at e d u si n g g r o w in g c r o p s .
(4) T h e c a ti o n a c c u m u l a ti o n in r hi z o s p h e r e aff e c t e d it s a b s o r p tio n u si n g b a rl e y . T hi s w a s
e s p e ci all y t r u e f o r s o diu m,
alt h o u gh b a rl e y g r o w t h w a s d e p e n d e n t o n n it r o g e n a b s o r p ti o n .
S e e p a g e A n al y si s t h r o u gh C o r e Z o n e s o f E m b a n k m e n t D a m s C o n s id e rin g
A n is o t r o p y a n d H e t e r o g e n e i ty o f P e r m e a bilit y
Y o s hit a k a Y o s H IT A K E,S hin s u k e M A T S U M O T O a n d K a z u o S E I N O
W e m a d e a s t u d y o f s o m e s e e p a g e c h a r a c t e ri s ti c s i n c o r e z o n e of e m b a n k m e n t d a m,t a ki n g i n t o
a c c o u n t o f a n i s o t r o p y a n d h e t e r o g e n e it y o f p e r m e a b ilit y s i m u lt an e o u sly . F i r s tly ,w e r e vi e w e d
s o m e e x p e ri m e n t al s t u di e s o n t h e s e c h a r a c t e ri s ti c s t h a t h a s b e e n c a r ri e d o ut a n d e m p h a si z e d t h e
n e c e s sit y o f a n al y ti c al s t u d y . S e c o n dl y ,w e f o r m u l a t e d t w o- di m e n si o n al fi n it e el e m e nt a n al y si s
o f s e e p a g e t h r o u gh a c o r e z o n e c o n si d e ri n g b o t h eff e c t s si m u lt a n e o u sly . L a stly ,w e
d e m o n st r a t e d t hi s n u m e ric al m e t h o d s el e cti n g s o m e t y p i c al s h a p e s o f c o r e z o n e (in c li n e d a n d
c e n t r al) a n d
p e r m e a bilit y ,
di s t rib u ti o n s .
T h e r e s u lts
p a r a m et e r s p a n d r w h i c h r e p r e s e n t e d a n i s o t r o p y a n d h e t e r o g e n eit y of
r e s p e c ti v el y . A n d w e di s c u s s e d t h e e ff e c t s of th o s e f a c t o r s o n t h e p o t e n ti al
e x it p o i n t s a n d di s c h a r g e (Q) .
a r e s u L7 1 m a riz e d a s f oll o w s .
.
1) F o r b o t h o f i n clin e d a n d c e n t r al c o r e t y p e,t h e m o r e r e m a r k ab l e t h e a ni s o t r o p y i s
,t h e
hi gh e r th e p h r e a ti c s u rf a c e a n d t h e e x it p oi n t is . T h e o th e r h a n d,th e h et e r o g e n eit y h a s n ot s o
i n fl u e n c e o n t h e s e l o c a ti o n s,
w h e n p i s c o n s t a n t . C o n c e r n i n g th e p ot e n ti al di s t rib u ti o n s,
h o w e v e r,t h e fl o w p a tt e r n s c o n si d e ri n g t h e h e t e r o g e n e it y i s m u c h dif f e r e n t f r o m t h e c a s e s
c o n sid e ri n g a n is o t r o p y o n l y a n d t h e e q uip o t e n ti al lin e s a r e c o n c e n t r a t e d n e a r th e b o tt o m o f
d o w n s t r e a m f a c e .
2) R e l a ti o n s h ip b e t w e e n dis c h a r g e a n d a n i s o t r o p y i s r e c o g n i z e d a s li n e a r i n t h e s e si m u l a ti o n s
o f b o t h c o r e t y p e s, w h e n p i s c o n s t a n t . An d w h e n t h e h et e r o g e n eit y b e c o m e s r e m a r k abl e
,t h e
di s c h a r g e d e c r e a s e s . T h e r a t e of d e c r e a s e s h o w s l a r g e r f o r 1 < r < 5,b u t b e c o m e s s m all e r
g r a d u al l y a s r in c r e a s e s f o r 5 < r < 5 0 .
3) U si n g t h e n o r m ali z e d di s c h a r g e b y Q o (di s c h a r g e o f i s o t r o p ic c o r e) ,r e l a ti o n s hip s b e t w e e n
Q/ Q . a n d p a r e li n e a r f o r e a c h r v al u e i n b o t h c o r e t y p e s . E s p e ci ally in c a s e o f c e n t r al c o r e,t h e y
a r e pl o tt e d o n t h e s a m e o n e li n e f o r all m o d el s . G e tti n g t h e v al u e s o f p a n d r,di s ch a r g e o f
a ni s o t r o p i c c o r e st u di e d h e r e c a n b e si m ply e s ti m at e d b y u sin g t h e p r e s e n t e d r e g r e s si o n
e q u a ti o n s a n d t a bl e s .
I m
-
g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 1 0 l
T h r e e- di m e n s i o n al E x p r e s si o n o f P s e u d o - m a c r o p o r e S t r u c t u r e s of S o il s Lb y I m a g e P r o c e s si n g S y st e m u si n g S o ft X - r a y S t e r e o F il m s
K e nj i I w A M A,T o s hi s u k e M A R U Y A M A a n d T s u gi hi r o W A T A N A B E
I n t hi s p a p e r,
a m e t h o d f o r r e c o n st r u ctin g t h r e e di m e n si o n al p o siti o n s of m a c r o p o r e s,
u sin gs t e r e ofil m s b y th e i m a g e p r o c e s s o r
,h a s b e e n i m p r o v e d .
F ir stl y ,t h e e r r o r s o c c u r r in g a t s oft X - r a y r a di o g r a p h i e s a n d m e a s u r e m e n t s o f s h a d e p o s iti o n s
in a p ai r o f s t e r e o i m a g e s w e r e e s ti m a t e d,w hi c h ill u s t r a t e t h a t t h e e ff e ct o f th e m o v e m e n t of s oil
s a m p l e s a n d t h e c o r r e c t n e s s o f th e c o nj u g a t e p air o f t h e m a c r o p o r e s'
s h a d e o n t h e h e i gh t of
m a c r o p o r e s f r o m th e fil m s u rfa c e a r e m o s t d o m i n a n t . A ls o,it w a s s h o w n t h at t h e m o v e m e n t of
s oil s a m p l e s o n th e m o v i n g u nit h a s a d e fl e c ti o n r a n g e o f 0 . 0 2 m m,
w h ic h i s l o w e r th a n th e
r e s o l u ti o n o f t h e i m a g e p r o c e s sin g d e v ic e,
w h i c h i s 0 . 1 5 m m .
S e c o n dly ,a s y s t e m w a s d e v el o p e d s o t h a t s h a d e p a tt e r n s o n t h e l eft a n d righ t fil m c a n b e
r e c o g n i z e d b y th e i m a g e p r o c e s si n g d e v ic e,
c o nj u g a t e p ai r s o f t h e s h a d e el e m e n t s c a n b e
p r o p e rly m a d e,
a n d t h e t h r e e di m e n s i o n al c o o rdi n a t e s c a n b e c al c u l a t e d . H e n c e,it w a s
a s c e r t ai n e d th at th e s y s t e m a p p li e d t o t h e s t e r e o fil m s o f p s e u d o - s o il s a m pl e s m a k in g w ir e s
m a c r o p o r e s,
c a n c al c u l a t e t h e t h r e e di m e n si o n al d a t a o f t h e le ft a n d righ t s h a d e s .
L a s tl y ,a p p li c a ti o n s t o r e al s a m p l e s w e r e e x p l ain e d
,a n d t h e dir e cti o n s t o d e v el o p t h e r e s e a r c h
w e r e p r e s e n t e d .
H y d r a u li c F r a ct u r e T e s t s u si n g B o r e fl o l e i n S o ft S o il F o u n d a ti o n
- S t u d y o n l e a k a g e o f a g ri c u lt u r al r e s e r v o ir (I) -S hi ni c h i N IS fllM U R A
,R y o ki N A K A N O a n d tlid e y o s hi S fII M IZ U
L e a k a g e of w a t e r d u e t o in t e r n al e r o si o n th r o u gh a d a m b o d y o r f o u n d ati o n i s o n e o f t h e m aj o r
t r o u bl e s of fill-t y p e d a m s . R e c e n t c a s e hi s t o ri e s a n d r e s e a r c h e s s u g g e s t th at m o s t o f th e
i n t e r n a l e r o sio n a r e p o s sibly t rig g e r e d b y h y d r a u lic fr a c t u rin g . fl o w e v e r,t h e q u a n tit ativ e
m e c h a n i s m of h y d r a u lic f r a c t u ri n g s till r e m ai n s t o b e s o l v e d . T h e r e f o r e,in - sit u h y d r a u lic
f r a c t u r e t e s t s & e r e c a r ri e d o u t b y a c h e a p ,c o n cis e a p p a r a t u s u si n g b o r e h o l e s d u g i n s o ft cl a y e y
v o lc a n i c s oil f o u n d a ti o n o f a l o w e a r t h d a m ( O y a c hi D am ) i n Niig at a P r e fe c t u r e .
W a t e r w a s i nj e ct e d i n t o t h e f o u n d a ti o n t h r o u gh a p e rf o r a t e d pip e u n d e r a c o n t r oll e d p r e s s u r e
a n d th e r el a ti o n s hip b e t w e e n n o w r at e a n d inj e c ti o n p r e s s u r e w a s o b s e r v e d . It w a s f o u n d t h a t a
yi e ld p r e s s u r e o r f r a c t u r e p r e s s u r e e x i s t e d i n all t h e t e s t s . B y dig gi n g t h e b o r e h ol e s t o
o b s e r v e t h e d e v el o p m e n t o f f r a c t u r e c r a c k s,it w a s al s o fo t l n d th a t th e c r a c k s d e v el o p e d
p e r p e n dic u l a r t o t h e b o r e h ol e p e rip h e r y ,w hic h m e a n s t h a t f r a c t u r e c r a ck s w e r e in d u c e d b y
t e n sil e s t r e s s a n d d e n i e s t h e t h e o r y t h a t f r a c t u r e s a r e c a u s e d b y s h e a r f ail u r e . B y r e p e a ti n g t h e
inj e c ti o n t e s t it w a s c o n fi r m e d t h a t o n c e a c r a c k i s d e v e l o p e d,it i s v e r y e a sily r e o p e n e d b y a
w a t e r p r e s s u r e a littl e hi gh e r t h a n t h e e a r th p r e s s u r e e x e rt e d o n t h e c r a c k .
D iff e r e n c e in S c al e E ff e c t o f a S h al l o w A n c h o r i n D r y S a n d
T o s h in o ri S A K A I
T his s t u d y e v al u a t e s t h e diff e r e n c e i n t h e s c al e- e ff e c t of a s h al l o w a n c h o r in d r y s a n d,b y
c o m p a rin g th e c o n v e n ti o n al m o d e l t e s t w it h t h e el a s t o - pl a s ti c f in it e el e m e n t a n aly sis u si n g a
s t r ai n - s o ft e n i n g c o n s tit u ti v e m o d e l i n cl u di n g a s h e a r b a n d . T h e c o n v e n ti o n al m o d e l t e s t s w e r e
p e r f o r m e d i n h/ B - 1,3 a n d 4 (h : d e p t h ,
B : a n c h o r di a m e t e r) . T h e s c al e e ff e c t d u e t o t h e
p r o g r e s si v e f a il u r e w a s o b s e r v e d . T h e p r o g r e s si v e f ail u r e diff e ri n g a c c o r di n g t o h/ B a n d t h e
s c al e eff e c t w a s r e m a r k a ble wi th a n in c r e a s e in h/ B . F o r t h e s c al e eff e c t,t h e c o n v e n ti o n al t e s t
w a s c o m p a r e d w it h th e c e n t ri f u g al t e st,
a n d t h e s c al e eff e c t w a s r e m a r k a ble f o r c o n v e n ti o n al
t e s t i n c a s e o f h/ B - 3,b u t w a s al m o s t e q u al i n c a s e o f h/ B - 1 . I n c a s e o f h/ B - 3
,t h e diff e r e n c e
i n th e s c al e e ff e c t b et w e e n th e c o n v e n tio n a l t e st a n d c e n t rif u g al t e s t w a s d u e t o th e r e l ativ e g r a in
siz e eff e ct .
Fi n al ly ,it b e c a m e cl e a r t h a t t h e s c a l e e ff e c t o f a s h all o w a n c h o r w a s th e r e s u lt o f p r o g r e s siv e
I r ri g a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o .2 7 ,
1 9 9 4
1 0 2 B O O K R E V I E W S
f ail u r e c a u s e d b y s h e a r b a n din g w it h t h e s c al e eff e ct b e i n g d e p e n d e n t o n h/ B
An aly si s of H y d r a ulic C h a r a c t e ris ti c s f o r S elf-R e g u l a ti n g F l a s h- b o a r d
K o ic hi K I N O S E
T hi s fl a s h- b o a r d i s a k i n d o f t h e g a t e s y s t e m w h i c h c o n si st s of t h e g a t e b o a rd a n d t h e w e i gh t
li n k e d t o th e b o a r d b y t h e w i r e . T h e s y s t e m d a m s u p t h e fl o w a n d t h e di s c h a r g e d w a t e r fl a s h e s
d o w n t h e c a n al c o u r s e a u t o m a ti c al ly . T h e g a t e b o a r d o v e r t u r n s b y t h e h y d r o s t a tic p r e s s u r e
w h e n t h e s t o r a g e w at e r s u r f a c e r e a c h e s t o a n e st a bli s h e d Le v el . T h e r e f o r e t h e s y s t e m is n o t in
n e e d a n y of e n e r g y t o d riv e it . T hi s s y s t e m i s u s e d f o r fla s hi n g d o w n th e p oll u t e d w a t e r a n d t h e
a c c u m u l a t e d s e di m e n t i n t h e d r ai n a g e c a n a l s o r t h e s m al l ri v e r s .
I n thi s p a p e r,t h e ti m i n g s o f t h e o v e rt u r n a n d th e r e t u r n of t h e g a t e b o a r d a r e p r e di ct e d . T h e
r a p idl y v a ri e d u n s t e a d y fl o w w it h th e s u r g e,
w hi c h o c c u r s a ft e r t h e o v e r t u r n o f t h e g a t e b o a r d,is
a n al y z e d u si n g t h e n u m e ri c al m e th o d b a s e d o n
' '
M a c C o r m a c k'
s s c h e m e”
. T h e n u m e ri c a l
m e t h o d i s m o difi e d b y t h e a d diti o n o f s e c o n d- o r d e r a r tifi ci al v i s c o sit y t e r m t o t h e o rigi n al
s c h e m e . A n d t h e e ffi ci e n c y of t h e s e di m e n t fl a s h of t h e fl o w i s e s ti m at e d f r o m th e r e s u lt s o f th e
m o v a bl e b e d e x p e ri m e n t s .
O n a n A ll o w a bl e Li m it of S al i n it y C o n c e n t r ati o n u n d e r t h e C o n diti o n o f P e r c ol a ti o n
- A s t u d y o n t h e g r o w t h o f ri c e c r o p a n d al l o w a bl e
li m it o f s al i nit y c o n c e n t r a ti o n ( ” -
K u n i hik o K IT A M U R A a n d I c hi r o K I T A
Fi v e diff e r e n t i r rig a ti o n w a t e r f r o m 2 0 0 t o 2,5 0 0 FL S/ c m e l e ct ric c o n d u ctiv iti e s w e r e p r e p a r e d
th r o u gh dil u ti n g s e a w a t e r w it h u n d e r g r o u n d w a t e r . T h e y w e r e s u p pli e d i n t o t h e r e s p e ctiv e
b l o c k s o f ri c e pl a n t e v e r y 2 t o 3 d a y s u n d e r t h e c o n diti o n o f p e r c o l ati o n d u rin g t h e i r rig a ti o n
s e a s o n . T h e b l o c k s w e r e p l a c e d i n a g r e e n h o u s e a n d t h e r e l a ti o n s b e t w e e n t h e g r o w t h o f ri c e
p l a n t s a n d t h e i r ri g a ti o n w a t e r w e r e s t u di e d . T h e r e s u lt s a r e a s f oll o w s .
1) T h e ri c e p l a n t i n t h e bl o c k g e tti n g i r ri g a ti o n w a t e r o f E C v al u e 2,5 0 0 p S/ c m w a s d a m a g e d
j u s t a ft e r t r a n s pl a n t i n s p it e of t h e o p iti m u m p e r c o l a ti o n w hi c h i s 1 7 m m p e r d a y .
2) E ti ol a tio n w a s o b s e r v e d o n t h e p l a n t in t h e bl o c k of E C v al u e 1,9 0 0 FL S/ c m i m m e di a tly a ft e r
m id- s u m m e r d r ai n a g e . T h e m a x i m u m r a ti o o f e ti ol a ti o n j u d g e d b y t h e n u m b e r o f p la n t s t e m s
w a s a r o u n d 6 00/o a t t h e b o o ti n g s t a g e
,b u t a ft e r th at
,t hi s p h e n o m e n o n d e c r e a s e d g r a d u al l y a n d
di s a p p e a r e d a t t h e n ljlk rip e s t a g e . T h e a v e r a g e p e r c o] a tj o n r a t e in thi s p e ri o d w a s 6 0 L 7] m P e r
d a y ,w hi c h w a s a g o o d c o n diti o n f o r d e s alti n g s o il l a y e r . T hi s s h o w s t h a t t h e d e v el o p m e n t a n d
t h e f u n cti o n o f p l a n t r o o t aft e r m id- s u m m e r d r ai n a g e a r e g r e a t f a c t o r s t o t h e c o n t r o l o f o u t b r e a k
o f eti o l a ti o n. O n t h e o t h e r h a n d
,in t h e bl o c k s u n d e r E C v al u e 1
,4 0 0 FL S/ c m
,d a m a g e s did n o t
o c c u r a n d th e ri c e p l a n t s g r e w s m o o t hl y .
3) T h e s al in it y d e s alt e d i n th e s o il l a y e r b y. s u p p lie d w a t e r w a s a r o u n d 2 5 0 FL S/ c m i n E C v a l u e
in t h e a v e r a g e d u rin g i r rig a ti o n s e a s o n,b u t it v a ri e d d u e t o th e
'
p e r c o l a ti o n r a t e.
C h a n gi n g o f El e c t ri c C o n d u ctivit y i n T o m a t o C u lt u r e S o lu ti o n a n d R e ci p r o c al R el a ti o n s hip
b e t w e e n C o n c e n t r a ti o n o f I n o r g a n i c C o m p o n e n t s a n d T r a n s pi r a ti o n R a t e
A k i r a S H I NJ Y O,M a s a hi r o A R A G A K I a n d T a k a m it u K AJ IS A
A n al y si s o n i n o r g a n i c n u t ri e n t c o m p o n e n t s o f t o m a t o c u lt u r e s o l u ti o n s w e r e c o n d u c t e d
c o n c e r n in g t o c y cli c a p p li c a ti o n o f f e r tiliz e r 1
'
n g r e e n h o u s e c u Ltiv a d o n f o r r e c e n t t h r e e y e a r s .
T h e c o n sid e r a bl e r el a ti o n s b e t w e e n t h e d ail y d e c r e a sin g t e n d e n c y o f c o n c e n t r a tio n s o f t h e
n u t ri e n t c o m p o n e nt s a n d t r a n s p i r a tio n r a t e w e r e e v al u a t e d w ith fl u c t u a ti n g el e ct ric c o n d u c tiv i t y .
T h e o b t ai n e d r e s u lt s w e r e s u m m a ri z e d a s f o ll o w s .
F i r stl y ,it w a s cl a rifi e d th a t th e a b s o r p ti o n d e g r e e o f K
'
b y t o m a t o p l a n t s w a s t h e l a r g e s t
a m o n g t h e o t h e r c o m p o n e n t s .T h e e l e c t ri c c o n d u c ti vit y w a s a ff e ct e d n o t o n ly b y t h e ab s o r p ti o n
I y rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r al Pl a n n i n g N o . 2 7,1 9 9 4
B O O K R E V I E W S 1 0 3
d e g r e e o f K '
,b u t al s o b y C a
2 '
a t t h e s a m e r a t e .
S e c o n dly ,t h e dir e ct c a u s a tio n w a s n o t cl e a rly o b s e r v e d b e t w e e n t h e t r a n s p ir a ti o n r a t e a n d
a b s o r p ti o n d e g r e e of K '. T h e Y a m a z a ki
'
s m e th o d f o r e v al u a ti n g t o m a t o
'
s t r a n s pi r a ti o n f r o m
a b s o r p ti o n d e g r e e o f K ' h a s a t e n d e n c y o f o v e r e s ti m ati o n of t r a n s p ir a ti o n r a t e f r o m t o m a t o
pl a n t s .
Fin all y ,it w a s p o in t e d o u t t h a t t h e d e c r e a si n g t e n d e n c y o f t h e e l e c t ri c c o n d u c tiv it y w a s
d e p e n d e d o n g r o w th s t a g e s o f t o m a t o . T h e fl u c t u a ti o n o f e le c t ric c o n d u ctiv it y w a s aff e c t e d
r e cip r o c ally b y t h e t r a n s pi r a ti o n r a t e a n d a b s o r p ti o n d e g r e e o f n u t ri e n t s . T h e m e c h a n i s m,
t h e r e f o r e,
c o u ld b e gi v e n b y a t y pi c al e q u a ti o n .
E ff e c t o f S u b- s oilin g o n t h e E a rl y G r o w t h S t a g e of S o y b e a n s u n d e r S t r a w - m u l ch P la n ti n g S y s t e m
- S t u di e s o n t h e m a n a g e m e n t o f p l o w s ol e i n r o t ati o n al p a d d y fi e ld s (I) -N o b u r o H A R A G U C H I
T h e a u th o r e x a m in e d t h e e ff e ct o f s u b- s oili n g ,w it h th e ai m o f i m p r o v in g d r ai n a g e d u r in g th e
g r o w i n g s e a s o n o f u p l a n d c r o p s,o n s o il p h y si c a l p r o p e r ti e s f o r 4 y e a r s i n a r o t a ti o n al p a d d y fi e ld
w it h h i gh s o il s t r e n g t h a n d l o w w a t e r p e r m e a bilit y -
I n this p a p e r,th e a u t h o r r e f e r s t o t h e e ff e ct o f s u b- s o ili n g a n d s t r a w - m u l c hi n g r e g a r di n g w a t e r
p e r m e a bilit y a n d s e e dli n g g r o w th o f s o y b e a n s . T h e r e s u lt s a r e a s f oll o w s :
1 . Aft e r s u b- s o ilin g t o a d e p t h o f 4 0 c m, p e n e t r a ti o n r e sis t a n c e a t pl o w s o l e w a s d e c r e a s e d
f r o m 2 0 t o 5 0 k gf/ c m2
,t o a b o u t 5 k g f/ c m
2
a n d t h e c o e ffici e n t o f p e r m e a bilit y d u ri n g s a t u r a ti o n
w a s i n c r e a s e d fr o m 1 0-5
t o 1 0-6
c m / s,t o 1 0- 3
t o 1 0- 4c m / s .
2 . A ft e r a h e a v y r a i n f all ( 7 0 m m i n 2 d a y s) ,t h e p l a n tin g o f s o y b e a n s w a s c a r rie d o u t
,a n d
i n u n d a ti o n w a s o b s e r v e d i n th e fu r r o w s i n t h e n o n- s u b s o il e d p l o t s,b ut n o t i n s tl b- s o il ed pl o t s .
3 . C u m u l a ti v e p e r c e n t a g e o f s e e dli n g g r o w th o f s o y b e a n s w a s o n ly 3 5 t o 5 5 % i n t h e
n o n- s u b s oil e d p l o t s,b u t 7 5 t o 9 5 % s u b- s o il e d p l o t s . T h e diff e r e n c e w a s c o n s id e r e d t o b e d u e t o
t h e diffe r e n c e in th e d r ai n i n g c o n diti o n f o r e a c h p l o t _ F r o m t h e s e r e s ult s,t h e g r e a t i n fl u e n c e o f
s u b- s oilin g f o r i m p r o v in g w a t e r p e r m e a bilit y a n d s e e dli n g g r o w th o f s o y b e a n s,
w hi c h w e r e
pl a n t e d d u rin g t h e r ai n y s e a s o n i n a r o t a tio n al p a d d y fi eld u n d e r a d r y c o n diti o n,
c o u l d b e p r o v e d .
P r o b a bilis ti c C h a r a ct e ri stic s of R ain f a ll i n R e g a r d
t o th e D r ain a g e of C o n v e rt e d U p l a n d F ie ld
K i nji r o S H I B U Y A
S o m e p r o b a bili s ti c c h a r a c t e ri stic s o f r ain f al l w e r e a n aly s e d t o m a k e c l e a r th e r el a ti o n s a m o n gr ai n f a ll
,d r ai n a g e c a p a cit y a n d al l o w a bl e fl o o d in g f o r t h e d r a i n a g e o f c o n v e r t e d u pl a n d fi el d .
T h e r e s u lt s o f t h e a n al y si s w e r e a s f oll o w s .
0 R el a ti o n s b e t w e e n d r ai n a g e c a p a cit y a n d m a x i m u m fl o o din g u n d e r c e rt ai n r ai n f all s w e r e
r e p r e s e n t e d u si n g si m pl e w a t e r b u d g et b a s e d o n h o u rly r ai n f all a n d c o n s t a n t d r ai n a g e c a p a cit yu n d e r t h e c o n diti o n o f n o ti m e l a g a n d n o w a t e r l o s s e s .
@ D r ai n a g e c a p a cit y t h a t w a s n e e d e d f o r a c e r t a i n m a x i m u m fl o o di n g p r o v e d t o b e of
lo g- n o r m al di s t rib u ti o n t h r o u gh th e a p p li c ati o n o f a n n u al m a x i m u m 2 4-h o u r r a i n f all s .
@ R e l a ti o n s b e t w e e n d r ain a g e c a p a cit y a n d m a x i m u m n o o di n g w e r e f o r m u l a t e d t o b e Q d-
c * e x p (-k S m) ,w h e r e Q d : d r ai n a g e c a p a cit y ,
S m : m a x i m tl m fl o o di n g ,a n d c a n d k : c o e ffi ci e n t s .
@ R el a ti o n s b e t w e e n d r ai n a g e c a p a c it y a n d m a x i m u m fl o o di n g w e r e als o fo r m u l a t e d b a s e d o n
t h e T al b o t a n d t h e S h e r m a n f o r m u l a e o f t h e r e l a ti o n s b e t w e e n i n t e n sit y a n d d u r a ti o n o f r ai n f all .
@ I n filt r a ti o n o r r u n off c o effi ci e n t s w e r e t a k e n in t o a c c o u n t i n si m p l e m a n n e r f o r t h e
r e l a ti o n s b e t w e e n d r ai n a g e c a p a cit y a n d m a x i m u m fl o o di n g .
@ S e v e r al e x a m p l e s o f Q d S a r e S h o w n w it h S m- 3 0 a n d 5 0 m m f o r M it o
,U t s u n o m iy a
,
M a e b a s hi,
Y o k o h a m a,
a n d C h o u s hi .
I r rig a ti o n E n gi n e e ri n g a n d R u r a l P l a n n i n g N o . 2 7 ,1 9 9 4
A P P L I C A T I O N F O R M F O R S U B M I S S I O N
J O U R N A L O F I R R I G A T I O N E N G I N E E R I N G A N D R U R A L P L A N N I N G (J I E R P)
J a p a n e s e S o ci et y of I r rig a tio n,D r ai n a g e a n d R e cl a m a ti o n E n gi n e e ri n g U SI D R E)
D at e:
T itl e of th e m a n u s c ri p t:
(Pl e a s e,
w rit e w it h bla ck p e n o r t y p e d .)
C a t e g o r y of th e m a n us c rip t:
edit o rial P a p er r e p o rt i n f o r m ati o n lit e r at u r e r e vi e w
( G i v e a c r o s s m a r k t o t h e s e cti o n y o u a p p ly t o .)
C o n t e n t s of t h e m a n u s c ri p t: t e x t fig u r e s t a ble s p h ot o g r a p h s
P a g e S
A u t h o r ( s): (I n dic at e t h e f a m ily n a m e( s) b y c a pit al let t e r s)
fir st m id dle E f a m ily p o siti o n o r g a ni z a ti o n
I
C o r r e s p o n d e n c e: n a m e D r/ M r/ M s
m aili n g
a d d r e s
T ele p h o n e:
F a c si m ile :
T hi s f o r m s h o u ld b e s e n t al o n g w ith y o u r m a n u s c rip t t o t h e f oll o w i n g a d d r e s s'
,
E dit o ri al C o m m it t e e of JI E R P
J a p a n e s e S o cie t y of I r ri a g ati o n,D r ai n a g e a n d R e cl a m ati o n E n gi n e e ri n g O S I D R E)
N o g y o d o b o k u K aik an,3 4 -4
,S h i n b a s h i 5
,M i n a t o - k u
,T o k y o
,1 0 5 J a p a n
A W A M U R A P U M P SS e r vi n g t h e p u bli c t h r o u g h o u r o w n s u p e r i o r t e c h n o l o g y J!
A p pli c a ti o n f o r g e n e r a l i n d u s t ri e s :
C h e m i c a l,
S y7 It h e ti c fib e r, p h r n a c e t lt i c a1
,i z D n & S e e d
,e l a t -
T i c r m e r . g a s,
e t c .
A p pli c a ti o n f o r p u bli c u tili t i e s :
W a t e r S u p pl y & s m e m i e,
i r r i g a t i o n,d r ai n a g e
,e t c .
T h e p h o t o s h N S o u r P u m p s i n sf clll e d c* T h e s e w e r o g e T r e o h T l e n t
p lo n f i n H i m e ii C it y w hi c h c l r e d e si g n e d f o c o n t r o l t h e n u m b e r o f
r o f c )li o n a c c o r di n g T o b ulk fl ui d s o f s M r ef g e .
( 2 2 8 m2
/ m i n X 1 4 m x 3 6 0 r . p . m
.x 7 2 0 k w )
A W A M U R A M F Q . ” . . L n .
H e a d O f fi c e :
3- I- 5 0 0 , U m e d a I- c h o m e,E it a- k u
,O s a k a 5 3 0
P h o n e : 0 6 ( 3 4 1) 1 7 5 1 F a x : 0 6( 3 4 1) 1 7 6 1
B r a n c h :
N o .6 T o y o K aiji B l d g .,7- 2
,S h i m b a s h i 4- c h o m e
,M in a t o- k u
,
T o k y o 1 0 5 P h o n e : 0 3 ( 3 4 =3 6 ) 0 7 7 1 F a x : 0 3 ( 3 4 = 3 6 ) 0 7 8 8
A VV A N U F u T H A I N F 6 . C O . . L T D .
4 0 5 3 R A M A 4 R O A D K L U A Y N A M T H A I
P H R A K tI A N O N G B A N G K O K T E A I L A N D
P h o n e : 3 9 1- 1 9 1 0
E5 5A D V EFT T/ SI N G A G E N C Y
RJKO H PLA NNING (0 .,LTD .
l- l l- 12 N L H O N B A S HI M U R O M A C H I C H U O- K U T O K Y O 1 0 3 J A P A N
P H O N E. T O K Y O ( 0 3) 3 2 4 6- 1 2 6 l
E n gi n e e ri n g C o n s u lt a n t f o r
C o m p r e h e n si v e L a n d/ W a t e r R e s o u r c e s
a n d A g ri c u lt u r al / R u r al D e v e l o p m e n t
= SANYU CONSULTANTS rNC .
H e a d O ffi c e : A s a hi B a n k B ld g .
,I.5 -2 2
,2- C h o m e
,N i sh iki
N b k a-k u
,N a g o y a
,J a p a n
･T el . N o . : ( 0 5 2) 2 3 I-6 2 5 5
T o k y o O ffi c e : D ai w a B a n k S hi n-Y a e s u g u c hi
C h u o -k u,T o k y o
,J a p a n
T eI . N o . : ( 0 3) 3 2 7 4 -2 3 0 0
O v e r s e a s O ffi c e s : M a nil a,B a n g k o k
T el e x : J 5 9 9 0 l S A N Y U
F a x . N o . : (0 5 2) 2 0 l - 8 7 8 0
B [d g .,2 - 2 -l Y a e s u
T el e x: J 2 7 3 4 5 S A N Y U C O N
F a x . N o . : (0 3) 3 2 7 4- 6 9 3 9
@-
B m e @C o n s ulti n g E n gin e e r s f o r A g ri c u lt u r al D e v el o p m e n t
S u y v e y , P la n nlin g ,L k sig n & C o n s tr u c ti o n S u p e r visi o n
I W e lt e r R e s o u r c e s D e y e[ o p m e n t
I lr r; g Q f; o n & D r Qi n cl g e Pl c l n
I R u r c]J D e v el o p m e n t
I W c Jt e r J^ cl n C lg e m e n f
L E w i r o n m e n t cll A s s e s s m e n t
W A Y R A R E M I R RIG A Tr O N P R O J E C T
J A P A N I R R I G A T7 0 N A N D F7L= C L A M A TJO N C O N S U L T A N T S C O . , L T D . (Jlf7 C O)P r e sid e nt : M I N O R U I K E D A
M a n a g i n g D ir e ct o r : H i R O S H J O S E K O / Y O H E I H U JI N E
H e a d O ffi c e 3 4- 4,5- c h o m e
,S hi n b a s hi
,M i n at o- k u
,
: T o k y o,l O 5
,J a p a n
.T el: ( 0 3 ) 3 4 3 4- 3 8 3 l
F a x : ( 0 3 )3 4 5 9- 0 6 4 2
A g e o f B o r d e rl e s s
W o rki n g /'
n o v e r s e a s c r e a t e s m a n y ch a n c e s t o c o n t a ct to th e w o r/d
I =
:/i :F=
sg%h ” :
/
;a;:
C IV IL E N G I N E E R IN G C O N S U L T A N T S H e a d O ffi c e: l- 4 4 -1 0,S e k ig u c hi
,B u n k y o - k u . T o k y o l1 2
,J a p a n
r N A c o R P O R A T l O N T e I: 0 3 - 5 2 6 1 - 5 7 1l F a x = 0 3 -3 2 6 7 -2 1 3 7
W it h h a lf a c e n t u r y o f e x p e ri e n c e , C K C is r e a d y fo r t h e fu t u r e .
R e a d y wi t h e n gi n e e ri n g t e c h n ol o g y t h a t h el p s p e o ple t o h elp
t h e m s el v e s .
h t e g r at ed ru r al d e v el o p m e n t,
ir ri g aLti o n/d r a in a g e , h y d r o p o w e r ,
g r o un d w at e r d e v el op m 6 rlt, W at e r
s u p p ly a n d s e w e r a g e, g e o16 gi c al
an d g e ot eiph ni c al in v is tig ati o n s ,
e n vir o n m e n t al p ri s e - ti o n
C K C C H U O K A I H A TS U C O R P O R A TI O N
3 -1 3 - 5 N is hi w a s e d a,S h i nj u k u
- h,T o k y o
,J ap a JI
P h o n e : (8l -3)3 2 0 7 - 1 7 1 1 F a x : (8 1 -3)3 2 3 2-3 6 2 5 T el e x : 0 2 3 0 4 3 6 5 C K C I
C PCC o n S t r t( c ti o A P r oj e c t C o a s t(lt a A t S
.h c .
C P C p r o v id e s c o n s ultin g
s e r vi c e s o v e r a wi d e r a n g e o f
e n gi n e e ri n g G eld s in cl u d in g :
A g ri c ult u ral . W at e r R e s o u rc e s . G ro u n d W at e r .
U rb a n &_R u r al D e v el o p m e Dt
N atu ral E n viro n m e nt al C o n s e rv atio n
W at e r S u p ply Sy ste m s
H ig h w ay a n d R o ad,B rid g e
,T u n n el
G r o u n d w a t e r S t m e yin g b y M T F h s p e c tin g M e h o d
a t O u all a m . N i g e r
E x e c u h g W o rk s of D e e p w el1 S a t O u all a m , N ig e r
Zt E J W O F FI C E
C o n Bt ru C t O n f h j e c t C o r w u lta n ts,In c .
N o .8 M A m U D A B L D G 2-i -9 0 K U B O S E N J U K U- K U T O K Y O,JA P A N
T el e p h o n e :( 03)5 2 7 3 - 3 2 0 1 h te m a h o n a 1: ＋ 8 1 3 5 2 7 3 32 0 1
T el e x :232539 6 C P C T K OJ Fa cd n a e:(03)5 273 4 86 1 C abl e:C O NST PR OJ T O KY O
O V E R S E A S O F FI C E S
J a k a rta, A c c r a
,N ai r o b i
,B a n g u i , e tc .
65wy
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i1 %
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c; . , Lt d .
H E A D O F FIC E C R O W N E N GI N E E RI N G C O .,L T D
2 - 3 - 2 0,H a m a m a tS u
-
c h o,M i n a to - k u
,T o ky o 1 0 5
T el e p h o n e : (0 3X3 4 38 -1 3 3 3
ln te r n a ti o n al : ＋ 81 3 3 4 3 8 1 3 33
F a c si m il e : (0 3 P 3 8 -1 6 61
B R A N C H O FFIC E S
P Ftl N CI P A L S
M o rio k a,
P r e sid e nt
M a n a gi n g
M a n a gi n g
Dir e c to r -
F u k u o k a
- K . O s hi m a,DT .
Dir e ct o r - ” . S aito h
Dire c t or- J . T a n a k a
T . T o m ita
W ATCH - M A N G ATEC o u nt e r
W ei gh t
L e v e r
t
k /AI
F J o at a r m
R e g ul at o r d e vi c e
S etti ng W at e r
] e v eJ
O utl et fr o m
F[ o at ch a m b e r
Fl o w
m
S ki n p l at e
E nt r a n c e i nt o
St ati c p o nd
G at e J e af
T h is is th e w a t e r l e v el r e g ul ati n g
g at e s t o m ai n t ai n u p s t r e a m w a t e r
l e v el t o c o n s t a n t .
D u e t o a p pli c ati o n of th e p ri n ci -
ple of l e v e r n o p o w e r an d n o o p-
e r ati o n ar e r e q ui r ed at all .
N o e r r o r of s et w at e r l e v el o c c u r s
al m o st at-al l . A l s o
,ch a n g e of s e t
l e v el w ill b e si m pl e .
G A T E & O T H E R P R O D U C T O F
H O KO KU lO 6＋0 (0 .,LT D .
H e a d Offic e : 6 4 0 0 - 3,M is o n o u , S a ij o o
-
c h o ,
H ig a s hi - H ir o s hi m a City f 7 2 4
P H O N E 0 8 2 4 - 2 3 - 2 0 7l
F A X 0 8 2 4 - 2 3 - 8 3 2 6
I n s t r u c ti o n s t o C o n t ri b u t o r s
A p ril 19 93
E dit o ria l C o m m itte e
1 . T y p e s a n d C o n t e n t s o f M a n u s c ri p t s
M a n u s c rip ts to b e a c c e pt e d s h al l b e o f th e foll o w in g fi v e ty p e s:
0 E d it o ri al s : T h e s e s t r e a ti n g s p e cifi c s u bj e ct s,t o a pp e a r o n th e o p e n i n g p a g e o f th ej o u r n al . S u c h th e s e s a r e n o r m ally to
b e c o n trib u t e d i n r e sp o n s e t o r e q u e s ts f r o m th e E dito ri al C o m m itte e .
@ P a p e r s : P a p e r s o n n e w r e s e a r c h c o n t ri b u ti n g to ir rig a tio n e n gi n e e rin g a n d r u r al pl an n in g a n d jtld g e d to h a v e fe at u r e s of
in t e r e s t t o i n t e r n atio n al r e a d e r s . O n ly p a p e r s w hic h h a v e n o t b e e n p r e vi o u sly p u bli s h e d s h al l b e a c c e pt ed b y t h e
E dito rial C o m m itte e . S u c h p a p e r s m u s t m e et o n e o f th e f ollo w i n g c rit e ri a:
1) P a p e r s c o n ta in in g o rigi n a l id e a s a n d c o n s id e r e d t o c o n t rib u t e t o th e pr o g r e s s o f ir ri g a ti o n e n gi n e e rin g a n d r u r al
pl a n n in g .
2) P a pe r s p e rt ai n in g to a pplic atio n a n d c o n tib u ti n g t o th e p r o gr e s s o f i r rig ai o n e n gi n e e ri n g a n d r u r al pl a n n i n g i n th e
te c h n i c al d o m ai n .
@ R e p o rt s : D e s c rip ti o n o f d e v el o p m e n t pl a n s o r ot h e r u n d e r ta ki n gs th a t a r e c o n sid e r ed to b e of in t e r e s t t o th e e x p e rts w h o
a r e r e a d e r s o f t h e J o u r n al .
@ I n f o rm a tio n :I n f o r m atio n o n a c ad e m i c o r g a n iz ati o n s,c o n gr e s s e s a n d to p ic s .
G ) L it e r a t u r e r e v i e w s : I n tr o d tl C tio n o f sig n ific a n t a s w ell a s u s e fu l lit e r a t u r e in th e r el at e d d o m ai n s . S u m m a rie s o r
e j (C e r P tS Of p a p e rs p u blis h e d in J o u r n al of th e J a p a n e s e S o cie ty o f I r rig a ti o n,D r ai n a g e a n d R e cla m a ti o n E n gi n e e ri n g a n d
T r a n s a ctio n s o f t h e J a p a n e s e S o cie ty o f I r rig a tio n,D r ai n a g e a n d R e cla m atio n E n gi n e e ri n g .
2. S u b m i s si o n o f M a n u s c ri p t s
T h e p a p e r s m u s t b e s e n t t o t h e S o ci e ty S e c r e ta ria t t og et h e r w ith a n a p pli c a ti o n fo r m (a tta c h ed) .I n ad ditio n t o t h e o rigi n al
,
t w o c o pi e s (i n cl u d in g t a ble s,fig u r e s a n d c h a r ts) m u s t b e s u b m itte d . P h o to g r a p h s m u s t b e of q u al ity s u ita bl e fo r r e p r o d u c-
tio n, a n d p ri n t s o n gl o s s y p a p e r m u s t a c c o m p a n y t h e o rigi n al a n d th e t w o d u plic at e c o pi e s .
3 . M a n u s c ri p t
0 T h e m a n u s c ript m u s t b e w ritte n i n E n glis h .
@ A p a p e r o r r e p o r t m u s t n o t e x c e e d 5 0 00 w o rd s (8 p rin te d p a g e s) .
A s u m m a ry n o t e x c e e di n g 20 0 w o rd s s h o u ld b e att a c ed to th e o pe n in g p a r t ofth e p a p e r .
T h e s u m m a ry s h al l c o n tai n t h e c o n cl u sio n s a s w ell a s a n o u tlin e of th e p a p e r .
@ T h e m a n u s c rip t s h o u ld b e ty p ed d o u bl e- s p a c e d o n A-4 fo r m a t p a p e r (30 X 2 1 c m ) . A s u b s t a rlti al m a r gi n s h o ul d b e l eft o n
t h e l eft sid e of th e p a p e r .
@ O rigi n al di a g r a m s,s k e tc h e s
,et c .
,s h o u ld b e d r a w n o n t r a ci n g p a p e r o r si m il a r w hite p a p e r u si n g b la c k in k L ette r s
,
s y m b o ls,e tc .
, s h o uld n o t a p p e a r o n t h e o rigi n a l d r a w i n g s si n c e th e s e w ill b e a d d e d b y th e S e c r et a ri at , C o pi e s,h o w e v e r
,
m u s t s h o w t h e s e le tte r s a n d s y m b ols c le a rly .
@ R ef e r e n c e m a t e ria ls w hic h a re c it ed i n th e te x t s h o uld b e li ste d wi t h a p p r o p ria t e n u m b e rs a t th e e n d o f th e p a p e r . T h e r e
is n o n e ed to lis t m o r e r e fe r e n c e s ot h e r th a n t h o s e cited . T h e bibli og r a p h y o r lis t o f cit atio n s s h o u ld i n clu d e a u t h o r
'
s
n a m e (y e a r of p u b lic atio n),titl e (i n it ali c s) ,
n a m e o f jo u r n al,e ditio n a n d p a g e n u m b e r s ( -) . F o r a b o o k
,cite d p a g e
n u m b e r s, p u blis h e r a n d y e a r o f p u blic a tio n s h o u ld a ls o b e in dic at e d .
(E x a m pl e)1) Y a b a s hi S .
,T a k a gi A . a n d N a k an o M .: S oil E r o s io n in N a mi o k a t h e E a s t S id e U pl a n d
,T r a m s . J S I D R E .
,N o . 76
, p p .
1 - 10 (19 7 8) .(i n J a p a n e s e)@ SI u n it s s h o u ld b e u s e d . W h e r e o th e r c o n v e n ti o n al u nits a c c o m p a n y SI u nits
,th o s e s h all b e i n di c a te d b e t w e e n b r a c k e ts .
@ If th e a u th o r o r o n e o f th e c o a u th o r s is a J a p a n e s e,a s u m m a r y i n t h e J a p a n e s e l a n g u a g e (a t l e a s t 8 0 0 c h a r a c te rs) s h o uld b e
a tt a c h e d t o th e m a n u s c ript to fa cilit at e s c r e e n i n g .
@ K e y w o rd s s h o t lld b e a tt a c h ed (c o u n tr y ,d is cipli n e
,e tc .) .
4 . S c r e e n in g o f M a n u s c ri p t s
M a n u s c rip ts s e n t t o t h e E dit o ri al C o m m itte e w ill b e e v al u at e d in a c c o r d a n c e w ith t h e c o m m itt e e'
s s ta n d a rd s . T h e c o m m itte e
s h al l h a v e t h e f ull a n d fin al ri gh t t o d e te r m in e w h e th e r t h e m a n u s c ri pt is t o b e a c c e p te d o r n o t . M a n u s c rip ts a c c e p te d fo r
p u blic a ti o n w ill b e s u bje ct t o a fin al r e vi e w b y a n a tiv e E n gli s h w rite r.
5 . C o p y ri gh t t o P u blis h e d M a n u s c r ip t
C o p y righ t t o al l m an t lS C rip ts p u bli s h e d i n th e E n gl is h editi o n o f t h e J o u r n al s h al l b elo n g t o T h e J a p a n e s e S o cie ty o f I r rig ati o n,
D r ain a g e a n d R e cla m a ti o n E n gi n e e ri n g .
6 . 0 # p ri n t s
A u th o rs of m a n u s c rip ts p u blis h e d i n th e J o u r n al s h a ll r e c eiv e 3 0 o ffp r in ts fr e e of c h a rg e . A d diti o n al c o pi e s m a y b e o rd e r e d at
th e p ric e of 1 00 y e n p e r c o py .A c h a r g e of 5
,20 0 y e n w ill b e a d d e d if a u t h o rs r e q u e s t a c o v e r fo r th e offp ri n ts .
7 . P r o o k e a di n gA u th o rs a r e r e q u e s te d t o r e ad a n d c h e c k th e fir st p r o of c o p y . O n ly p rin te r
'
s e r r o r s m a y b e c o r r e c te d . N o c o r r e c ti o n o f t h e
m a n u s c ri pt its elf,a n d e s p e ci ally o f d r a w i n g s
,is a c c ep te d i n p rin ciple .
I n t r o d u c ti o n t o J a p a n e s e S o ci e t y o f
L r rig a ti o n,D r ai n a g e a n d Fl e cLa m a ti o n
E n g i n e e ri n g (J S I D FI E)T h e s o cie t y w a s f o u n d ed i n 19 2 9 a s o n e of t h e b r a n ch es of t h e J a p a n e s e S o ciet y of A g
*
ri c u lt u r -
al S ci e n c es .
T h e di r e ct E n gl is h t r a n sl atio n of t h e o rigi n alJ a p a n e s e n a m e,
"
N og y o-D o b ok u”
is”
A g ri c ult u-
r al - c iv il- E n gi n e e ri n g .
”
S u ch a fi eld of e n gi n e e rin g ,h o w e v e r
,w a s n ot v er y c o m m o n ly s p e ci -
fie d i n W e st e r n c o u n t rie s,s o th e c o n t e m p o r a r y E n gl is h n a m e of t h e s o ci et y , J SI D R E
,w a s
ad o p t ed si n c e it w a s ob vi o u s t h at t h e m ai n s c op e of t h e s o cie t y at t h e ti m e i n cl u d e d th e p r oj e c t
field s of ir rig a tio n,d r ai n a g e a n d r e cl a m ati o n .
T h e s o ci et y h a s b e e n m u ch d e v el o p e d a n d t od a y i n cl u d e s a v a rie t y of u p-t o-d at e field s s u c h a s
”
l a n d c o n s olid a tio n,
” ”
r u r al pl a n n i n g ,
” ”
e n vir o n m e n t al s ci e n c e s”
a n dJs o o n
,b e c a u s e a ct u al
p r oj e ct s i n t od a y'
s w o rld h a v e c o m e t o r e q u ir e a b r o a d e r vi e w p oi n t i n h a n dli n g e n gi n e e ri n g
is s u e s i n r u r al a r e a s . T h e o bj e c ti v e of t h e s o ci et y is t o p r o m o t e a n d c o n t rib u t e t o p r o g r e s s b o th
i n t h e a c a d e m i c a n d i n th e t e ch n olo gi c al a s p e c t s of all t h o s e r ela t e d fi eld s .
J S I D R E h a s b e c o m e o n e of th e l a rg e s t b r a n c h e s i n t h e J a p a n e s e S o cie t y of A g ri c u lt u r al
S cie n c e s,h a vi n g o v e r th irt e e n t h o u s a n d m e m b e r s .
M ai n a c ti viti es of JS I D R E a r e a s f oll o w s .
1) It p u bli sh es p e ri odi c al s:
J o u r n al of JS I D R E (12 is s u e s a y e a r,i n J a p an e s e) ,
T r a n s a cti o n s ofJ SI D R E (6 is s u e s a y e ar,i n J a p a n e s e) ,
J o u r n al of I r rig atio n E n gi n e eri n g a n d R u r al Pl a n n in g (2 is s u e s a y e a r,i n F n gl is h)
It als o p u bli sh e s m a n y b o ok s i n r el a t ed field s .
2) It o r g a ni z e s a c a d e m i c c o nf e r e n c e s a n d s y m p o si u m s,
a s w ell a s a d vis o r y c o m m itt e e s f o r
g o v e r n m e n t s .
3) It s lib r a r y a c c u m ul a t e s m a n y r e c o r d s a n d p u blic a ti o n s i n t h e s u bj e ct field s,
w hi ch a r e
w id ely u s e d b y th e s o ciet y m e m b e r s .
F o r f u rt h e r i n f o r m ati o n,
p le a s e w rit e t o t h e E dit o ri al B o a r d (ple a s e s e e th e i n sid e of t h e b a ck c o v e r) .
S o l o A g e n t:
M a r u z e n C o m p a n y ,L t d .
,E x p o rt D e p a r t m e n t
P . 0 . B o x 5 0 5 0,T ok y o I n t e r n ati o n al 1 0 0 -3 1
,T o k y o
, J a p a n
A ll s u b s c rip ti o n o rd e r s f r o m a b r o a d s h o uld b e ad d r e s s ed dir e ct t o t h e a b o v e a g e n t,o r it s
a g e n c y i n y o u r c o u n t r y .-
19 9 2 s u b s c rip tio n P ri c e: J A P % 6,0 00
(i n cl u di n g s u rf a c e m ai l p o s t a g e)
5t11 Rf iiE5 5i ^ & 3E i i * %19 94 q = 8 B 5e11 27 j}
3E # #.h EE # 45 5 T B 34-----4
T el 03 (343 6)3 418(ft) F A X 0 3(3 435 )84 9 4