thumb|Nederzettingen om een puinwaaier in Iran Waterbeheer in puinwaaiers betreft het waterbeheer van rivier- en grondwater voor de productie van landbouwgewassen in puinwaaiers, de kegelvormige bodemafzettingen aan de voet van bergketens. De grove sedimenten, zoals grind en zand, worden het dichtst bij de top van de kegel gevonden. De fijnere gronddeeltjes, zoals leem en klei, komen overwegend voor aan de basis van de kegel.
Waar de snel stromende rivier vanuit het bergland de vlakte bereikt en stroomsnelheid verliest, splitst hij zich waaiervormig in meerdere rivierarmen, net als in een rivierdelta. Puinwaaiers worden daarom ook binnenlandse delta's genoemd.
De benaming "puinwaaier" is in zekere zin misleidend, want het gaat hier niet alleen om puin maar ook om gewone grond. Het gebruik van de term sedimentkegel, sedimentwaaier of alluviale waaier in analogie van het Engelse alluvial fan zou daarom de voorkeur kunnen verdienen.
In droge gebieden ontvangen de bergen meer neerslag dan de vlaktes, zodat de puinwaaier een belangrijke bron van zowel oppervlaktewater als grondwater is, waarmee landbouw mogelijk wordt gemaakt. De kegels vertonen dan groene vlekken in een dor landschap, of de groene nederzettingen liggen juist om de puinwaaier heen.
Soorten puinwaaiers De vorm en grootte van de puinwaaier worden bepaald door de hoeveelheid water die de rivier aanvoert. Ter illustratie worden in volgorde van toenemende aanvoer de volgende waaiers besproken: Puinwaaiers in de riviervlaktes nabij Khuzdar in Beloetsjistan, Pakistan (Figuur 1, beneden) Deze waaiers worden gevoed door kleine wateropvanggebieden van plaatselijke riviertjes. Door de betrekkelijk gering rivierafvoeren, zijn de waaiers vrij steil. De puinwaaiers van Garmsar, 100 km ten oosten van Teheran, Iran (Figuur 2) Deze redelijke grote waaier wordt gevoed door de rivier de HablehRud die zijn oorsprong heeft in de Elboers. De rivier heeft een flinke afvoer in de regentijd, maar valt daarna bijna droog. De puinwaaier van Punata in de Valle Alto ten oosten van Cochabamba, Bolivia (Figuur 3) Deze waaier wordt gevoed door de Rio Pacaraya, die ontspringt in het Andesgebergte en een grotere afvoer heeft dan de HablehRud, zodat de kegel vrij vlak en uitgestrekt is. De puinwaaier van de Okavango delta bij Maun in Botswana (Figuur 4) Deze waaier ontvangt jaarlijks een zeer grote hoeveelheid water vanuit Angola en is zeer uitgestrekt en vlak, hetgeen de reden is dat men meestal spreekt van een binnenlandse delta. Het duurt zes maanden voordat de topafvoer bij de apex van de delta de basis bereikt.
Waterbeheer in verschillende puinwaaiers Khuzdar Referentie 1: Modern interferences in traditional water resources in BaluchistanILRI, 1983. Modern interferences in traditional water resources in Baluchistan Gepubliceerd in: Annual Report 1982, p. 23-33, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. Herdrukt in Water Research Journal (1983) 139, p. 53-60, alsmede in Water International 9 (1984), p.106-111. Elsevier Sequoia, Amsterdam. On line : Referentie 2: Water harvesting and spate irrigation options in Pakistan
De gemiddelde jaarlijkse neerslag in Beloetsjistan varieert van 200 tot 400 mm afhankelijk van de hoogte van het terrein en valt voornamelijk in de winter (november tot maart). Van oudsher maakten de boeren dijkjes langs de contouren van het hellende terrein om de oppervlakteafvoer op te vangen (Fig. K1, beneden). Dit systeem, dat lokaal khuskaba wordt genoemd, verschafte extra water voor de landbouwgewassen die net boven de dijkjes werden ingezaaid en waar het opgevangen water in de bodem drong en het bodemvocht aanvulde.
Na een regenbui verschaffen de kortdurende vloeden in de riviertjes van puinwaaiers een extra bron van water. Die vloeden worden afgeleid van de riviertjes en opgevangen achter dijkjes zoals bij het khuskaba systeem (Fig. K2). Deze methode staat lokaal bekend als sailaba. De methode wordt vaak gecombineerd met het aftappen van grondwater door middel van ondergrondse tunnels die als qanats bekendstaan en lokaal karezes worden genoemd (Fig. K3). Hoewel sailaba- plus karezsystemen ongeveer 20% van het landbouwareaal beslaan, is hun landbouwproductie meer dan 40% van het totaal.
Er is een moderne ontwikkeling gaande van bronnering met diepe bemalen putten om het grondwater beter te benutten. De eigenaars van de putten zijn vaak ondernemers van elders en de lokale bevolking loopt het gevaar het water uit de karezes te verliezen wanneer de putten het grondwater dieper wegtrekken tot beneden het niveau van de karezes (Fig K4).
Garmsar Referentie: Irrigation, groundwater, drainage and soil salinity control in the alluvial fan of GarmsarILRI, 2000. Irrigation, groundwater, drainage and soil salinity control in the alluvial fan of Garmsar. Consultancy assignment to the Food and Agriculture Organization (FAO) of the United Nations, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. On line :
Het irrigatiesysteem in de puinwaaier van Garmsar is goed ontwikkeld (Fig. G1, beneden), er zijn beklede kanalen gemaakt en er is een groot bekleed dwarskanaal aangelegd dat de waaier doorkruist door het centrum.
Er zijn twee seizoenen: het natte winterseizoen en het droge zomerseizoen. Het bebouwde landbouwareaal beslaat ongeveer 30% in elk van de twee seizoenen terwijl 70% braak ligt. De wintergewassen zijn voornamelijk tarwe en gerst, terwijl de belangrijkste zomergewassen uit katoen en meloenen bestaan. het inplanten van nieuwe gewassen gebeurt voordat de oogst van de vorige gewassen wordt binnengehaald. Er is dus een korte periode waarin 60% van het gebied bebouwd is. Het braakland wordt voortdurend afgewisseld door bouwland (vruchtwisseling) zodat er geen permanente braak voortkomt, behalve aan de voet van de waaier waar bodemverzouting voor komt. thumb|300px|Cumulatieve frequentieverdeling van de jaarlijkse rivierafvoer die een grote variabiliteit aantoont. De figuur is gemaakt met het CumFreq programma
Figuur G2 (beneden) toont een geschatte waterbalans. Hierin is te zien dat de berging van irrigatieverliezen in de aquifer een belangrijke rol speelt. In het droge seizoen wordt het grondwater opgepompt door diepe putten en gebruikt voor irrigatie. Een doorsnede van de grondwater situatie is te zien in figuur G3 (beneden).
De waterrechten zijn uitgedrukt in sang, een maat van irrigatiestroming ter grootte van ongeveer 10 l/s, maar in de praktijk varieert hij van 10 tot meer dan 15 l/s. Het water wordt geleverd aan ongeveer 100 tertiaire eenheden (vaak een dorp), waarbinnen het water wordt verdeeld door 12-daagse rotaties onder de boeren die elk recht hebben op een geautoriseerde hoeveelheid sangs gedurende een bepaald aantal uren tijdens elke rotatieperiode. De dorpsgemeenschap is gelijkertijd een waterschap die verantwoordelijk is voor de verdeling van het water binnen de tertiaire eenheid n zij onderhouden de tertiaire kanalen.
De verdeling van het irrigatiewater over de gemeenschappen wordt geregeld door de Garmsar Waterstaat op basis van waterrechten en aanvullende mondelinge afspraken in overleg met de watergebruikers. Er bestaat geen zwart op wit geschreven procedure. De waterstaat onderhoudt ook de hoofdkanalen en kunstwerken. De verdeelwerken worden soms opnieuw ontworpen ter aanpassing aan mondeling doorgegeven behoeften. De eerlijke verdeling van het water is geen gemakkelijke taak omdat de jaarlijkse rivierafvoer varieert van 5 tot 20 m³/s (zie de grafiek rechts).
De diepe grondwaterputten zijn privé eigendom. Het boren van putten is onderworpen aan een licentie, maar er worden geen regels gesteld aan de hoeveelheid opgepompt water. Onlangs is de uitgifte van licenties gestopt uit vrees voor uitputting van de watervoerende bodemlagen.
In de randgebieden aan de voet van de waaier is de grondwaterstand ondiep omdat de afvoercapaciteit van de aquifer is afgenomen en wel om twee redenen: (1) de hydraulische gradiënt neemt af naarmate de hellende puinwaaier de vlakke woestijn nadert, en (2) de dikte en de doorlatendheid van het watervoerende pakket in de ondergrond neemt af in de richting van de woestijn. De noodzakelijke drainagekanalen voor het beheersen van de grondwaterstand in de randgebieden worden niet onderhouden door de Garmsar Waterstaat, maar door groepen van boeren aan wie dit land is toegewezen. Er zijn hier geen dorpsgemeenschappen. Voor het verkrijgen van irrigatiewater zijn de groepen afhankelijk van (1) de zo nu en dan voorkomende zeer grote rivierafvoeren die meer door het irrigatiesysteem kunnen worden verwerkt en daarom door worden gelaten naar de randgebieden, (2) ongebruikt restwater van het irrigatiesysteem zelf, en (3) diepe putten.
Om de landbouw in de randgebieden, die bedreigd worden door bodemverzouting, te stabiliseren wordt een methode van strokenverbouw aangeraden (Fig. G4). Volgens deze methode worden geïrrigeerde stroken aangelegd naast permanent ongeïrrigeerde stroken waardoor de verzouting wordt geleid naar de ongeïrrigeerde stroken. De methode wordt in Australië ook wel opofferingsdrainage genoemd.
Punata Referentie: The Punata-Tiraque irrigation project near Cochabamba, BoliviaR.J. Sevenhuijsen, R.J. Oosterbaan and K. Zijderveld, 1988, The Punata-Tiraque irrigation project near Cochabamba, Bolivia. Consultancy Report, International Institute for Land Reclamation and Improvement (ILRI), Wageningen, The Netherlands. On line : maar als je er op klikt komt hij tot leven
De sedimentkegel van Punata ligt in het district van Cochabamba, Bolivia. Het gebied van Punata, in het bovenstroomse gedeelte van de Valle Alto, op een hoogte van zo'n 2800 m, heeft een zomerneerslag van 400 tot 450 mm, die begint in de tweede helft van november en eindigt in maart. Mais is hier het belangrijkste voedselgewas, gevolgd door aardappelen. Alfalfa is het dominerende veevoedergewas, gevolgd door maisstro. (Fig. P1, beneden). Van oudsher konden deze gewassen alleen succesvol geteeld worden door de aanwezigheid van extra bronnen van water zoals oppervlakteafvoer, rivieren en grondwater. In de wintermaanden is de gewasgroei beperkt door het voorkomen van nachtvorst, vooral in juni en juli, en de afwezigheid van neerslag.
De landelijke bevolking in Punata wordt geschat op 25.000. Er zijn ongeveer 4000 gezinnen waarvan naar schatting 3680 boerengezinnen. De boerenbedrijven zijn klein, de gemiddelde grootte is 1,3 ha, waarvan 1 ha wordt verbouwd. De modale grootte is kleiner dan het gemiddelde, ongeveer 0,7 ha.
De neerslagverdeling in Punata wordt gekenschetst door een nat seizoen van december tot maart, een droog seizoen van mei tot oktober, en overgangsmaanden in april en november. De gemiddelde jaarlijkse neerslag is 428 mm (gemeten in San Benito van 1966 tot 1983). De neerslag met een overschrijdingskans van 75% op jaarbasis is 360 mm. De neerslag is niet betrouwbaar: in de periode van 1966 tot 1983 varieerde het jaarlijks totaal van 246 mm (1982/83) tot 591 mm (1968/69).
De hoge rivierafvoeren in het regenseizoen kunnen gebruikt worden voor irrigatie die ieder die er behoefte aan heeft. Wanneer de rivierafvoer terugloopt, mag het water alleen gebruikt worden voor irrigatie in rotaties door degenen die waterrechten bezitten (dit wordt lokaal het mitasysteem genoemd). Tegen de maand mei begint de rivier op te drogen en treedt een periode van waterschaarste in die duurt tot november.