EVALUATING THE ADEQUACY PERFORMANCE OF SPRINKLER IRRIGATION
SYSTEMS AT FINCHAA SUGAR CANE PLANTATION, EASTERN WOLLEGA ZONE
(ETHIOPIA)
†
MEGERSA OLUMANA DINKA
*
Department of Civil Engineering Sciences, Faculty of Engineering and the Built Environment, University of Johannesburg, Johannesburg, South Africa
ABSTRACT
The success of a sprinkler irrigation system largely depends on its actual performance in field conditions. Although the unifor-
mity of water application is the most important aspect of the sprinkler system’s performance, adequacy better explains the
performance of the system. In this study, the adequacy of irrigation performance was measured in field conditions considering
three operating hydrant pressures (4.0, 4.5 and 5.0 bars) and two sprinkler nozzle sizes (2.4 × 4.4 and 2.4 × 4.8 mm). The main
objective of this study was to determine the level of current adequacy of irrigation performance in relation to predicted perfor-
mance during the design period. Three different aspects of adequacy performance (delivery, infiltration and storage) were
determined from the measurements of the two important basic sprinkler performance parameters: discharge and uniformity.
The study result indicates excess irrigation water application more than the crop net irrigation requirement and soil moisture
deficit, especially for the 2.4 × 4.8 mm nozzles sprinkler at all pressure ranges considered. In line with this, tremendous losses
in terms of deep percolation (≅ 40%) have been observed, the consequence of which is leaching of soluble nutrients, loss of
valuable water resources, reduced crop yield and rise of the groundwater table. The latter might lead to drainage problems,
which require construction of expensive drainage systems and can also lead to the overall waterlogging, salinization and
alkalization of the area. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.
key words: adequacy; performance indices; percolation losses; sprinkler nozzles; uniformity
Received 6 November 2015; Revised 4 May 2016; Accepted 4 May 2016
RÉSUMÉ
Le succès du système d’irrigation par aspersion dépend en grande partie de ses performances réelles au champ. Bien que
l’uniformité de l’application de l’eau soit l’aspect le plus important de la performance d’un système aspersif, l’adéquation
explique mieux la performance du système. Dans cette étude, l’adéquation des performances de l’irrigation a été mesurée au
champ sous trois pressions de fonctionnement (4.0, 4.5 et 5.0 bars) et deux tailles de buses d’arrosage (2.4 × 4.4 et
2.4 × 4.8 mm). L’objectif principal de cette étude était de déterminer le niveau de l’adéquation actuelle de la performance
de l’irrigation par rapport à celle prévue par conception. Trois performances d’adéquation différentes (livraison, infiltration
et stockage) ont été déterminées à partir des mesures des deux paramètres de base importants de la performance d’arrosage:
le débit et l’uniformité. Le résultat de l’étude indique une application d’eau d’irrigation excédentaire résultant du besoin net
en eau de la culture et de l’humidité nette du sol net pour les deux buses et toutes les gammes de pression considérées. Des
pertes énormes en termes de percolation profonde (40%) ont donc été observées, avec pour conséquence le lessivage des
éléments nutritifs solubles, la perte de précieuses ressources en eau, la réduction du rendement des cultures et l’élévation de
la nappe phréatique. Ceci pourrait conduire à des problèmes de drainage, ce qui nécessiterait la construction d’un système
de drainage coûteux ou pourrait également conduire à l’engorgement général, la salinisation et l’alcalinisation de la région.
Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.
mots clés: adéquation; indices de performance; pertes par percolation; buses d’arrosage; uniformité
*Correspondence to: Dr Megersa Olumana Dinka, Department of Civil Engineering Sciences, Faculty of Engineering and the Built Environment, University of
Johannesburg APK Campus, P. O. Box 524, Auckland Park 2006, Johannesburg, South Africa. E-mail: magarsol@yahoo.com, mdinka@uj.ac.za
†
L’évaluation de la performance d’adéquation des systèmes d’irrigation par aspersion dans la plantation de canne à sucre de Finchaa (Zone Est de Wollega, Ethiopie).
IRRIGATION AND DRAINAGE
Irrig. and Drain. 65: 537–548 (2016)
Published online 15 August 2016 in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com) DOI: 10.1002/ird.2059
Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.