Modelling the impact of dams on flood-recession agriculture in the Omo valley : a satellite-data based analysis

Conflicting stakeholder interests in water systems such as power generation, agriculture and local livelihoods have required the development of an integrated approach to natural resources management. An important livelihood for many African rural communities is flood-recession agriculture. Especially in monsoonal climates, river adjacent sites that are inundated by seasonal flood pulses provide humid and fertile soils of high value for small-scale agriculture. Alterations to natural flood regimes due to the construction of water infrastructures (e.g. dams) threaten this practice by reducing flooding of riparian areas. Artificial flood releases from reservoirs have the potential to counter such alteration, but in order to maximize their effectiveness many aspects are yet to be studied. In particular, in a context where resources are shared among multiple stakeholders, little research has been done on how to ensure sufficient flood magnitude to protect communities from the risk of crop failure. As part of the national hydropower development strategy, Gibe III dam is in operation on the Omo river in southern Ethiopia since 2015, and local populations practicing flood-recession agriculture in the downstream Omo valley have been exposed to reduced or absent seasonal floods. The development of a large, state-owned irrigation district along the river course was cause of displacement for local tribes, and further reduced water availability in the region of the Omo delta, where flood-recession agriculture was practiced the most. Conflicts have been on the rise in the region since the building of these infrastructures, and challenges are posed to the correct application of an usual participatory approach in developing a quantitative assessment tool to support planning and management in the region . For artificial floods from Gibe III dam to be effective, an indicator is developed to assess water needs for flood-recession agriculture and to include them in reservoir policy optimizations. Lack of ground data and ongoing conflict in the area were the main challenges of this work, preventing direct data acquisition and extensive stakeholder participation. We used high-resolution satellite imagery taken annually to quantify the yearly extent of flood-recession agriculture in the region and linked it to estimated past inflow magnitudes simulated by means of a distributed hydrological model. We observed a strong correlation between historical extents of flood-recession agriculture fields in the study area and computed inflow-dependent variable, allowing to build an indicator for livelihood flood requirements that was included in the evaluation of simple management strategies within one of the alternative development pathways, assessing their impact with varying sectoral trade-offs. Results show that appropriately designed development pathways can substantially limit damages to flood-recession agriculture practices. This indicator will contribute to planning effective artificial flood releases and to capturing rural communities’ agriculture needs. Implications of water resources management for contributing to Responsible Consumption and Production (SDG 12) and Peace, Justice and Strong Institution (SDG 16) are presented, both in principle and case-specific, proposing cooperation with other disciplines (restorative justice, responsive regulation) to overcome difficulties in achieving complete and transparent participation in conflict areas, towards a more comprehensive restorative strategy.

La presenza di interessi opposti nei sistemi idrici regolati, come produzione idroelettrica, agricoltura e sussistenza delle popolazioni locali, ha richiesto nel tempo lo sviluppo di un approccio integrato al problema della gestione delle risorse naturali. Un importante mezzo di sussistenza per molte comunità rurali dell’Africa è l’agricoltura di recessione. Soprattutto nei climi monsonici, le zone adiacenti ai fiumi che vengono stagionalmente sommersi dagli eventi di piena diventano di grande importanza per l’agricoltura di sussistenza per la grande fertilità dei terreni. Eventuali alterazioni dei regimi naturali delle piene causati dalla costruzione di opere idriche (ad es. dighe) mettono a rischio questa pratica riducendo l’estensione delle aree allagate. I rilasci di piene artificiali dai serbatoi idroelettrici hanno la possibilità di neutralizzare queste alterazioni, ma molti aspetti rimangono da analizzare per riuscire a migliorare la loro efficacia. In particolare poche ricerche si concentrano sull’analizzare come assicurare piene artificiali di portata sufficiente per garantire la sussistenza alle comunità locali, in contesti con molteplici portatori di interesse. Nell'ambito della strategia energetica nazionale, la diga Gibe III è in funzione sul fiume Omo nell'Etiopia meridionale dal 2015 e le popolazioni a valle che praticano l'agricoltura di recessione sulle rive dell'Omo sono state esposte da allora a piene stagionali ridotte o assenti. Lo sviluppo di un grande distretto irriguo di proprietà statale lungo il corso del fiume ha causato lo spostamento di numerose tribù locali e ha ulteriormente ridotto la disponibilità di acqua nella regione del delta dell'Omo, dove è maggiormente praticata l'agricoltura di recessione. I conflitti sono in aumento nella regione da quando la queste infrastrutture sono state costruite e questo mette a rischio la corretta applicazione di un normale approccio partecipativo nello sviluppo di un modello di supporto delle decisioni di pianificazione e gestione nella regione. Affinché le piene artificiali dalla diga Gibe III siano efficaci, viene sviluppato un indicatore per valutare il fabbisogno idrico per l'agricoltura di recessione, per includerle nelle successive ottimizzazioni delle politiche dei serbatoi. La mancanza di dati sul campo e le tensioni in corso nell'area sono state le principali difficoltà in questo lavoro, impedendo l'acquisizione diretta dei dati e un'ampia partecipazione dei portatori di interesse. Sono state usate immagini satellitari ad alta risoluzione prese annualmente per quantificare l'estensione annuale dell'agricoltura di recessione nella regione e l'abbiamo collegata alle stime delle portate storiche, simulate mediante un modello idrologico distribuito. Abbiamo osservato una forte correlazione tra le estensioni storiche dei campi di agricoltura di recessione nell'area di studio e una variabile opportunamente costruita, dipendente dalla portata, consentendo di costruire un indicatore per valutare gli interessi di chi pratica agricoltura di recessione per la propria sussistenza, il cui andamento è stato valutato su semplici politiche di gestione all'interno di uno dei possibili scenari di sviluppo, valutando l'impatto dei vari trade-off tra settori. I risultati mostrano che scenari di sviluppo adeguatamente progettati possono limitare sostanzialmente i danni alle pratiche agricole di recessione. Questo indicatore contribuirà alla pianificazione di rilasci artificiali efficaci e alla modellazione delle esigenze agricole delle comunità rurali. Vengono tenute in considerazione le implicazioni della gestione delle risorse idriche nel garantire modelli di produzione responsabili (SDG 12) e Pace, giustizia e istituzioni forti (SDG 16), sia in teoria che nel caso specifico, proponendo la cooperazione con altre discipline (giustizia riparativa, responsive regulation) per superare le difficoltà nel raggiungere una partecipazione completa e trasparente in aree di tensione, costituendo una strategia di riparazione più comprensiva.