Evaluation of natural wetlands in Kigali - A field study on the effects on water quality

Abstract

Wetlands play a vital role globally in protecting biodiversity, purifying water, and mitigating floods.
In Kigali, Rwanda’s capital, five natural wetlands are located in the city center. This master’s thesis
aimed to evaluate the water quality of these wetlands and identify key pollution sources. The aim was
also to analyse changes in water quality over time with respect to changes in demographics and seasons
and to finally propose recommendations for wetland restoration. Methodologies included GIS analysis
to determine drainage areas and land use/land cover (LULC), stakeholder and expert interviews to
assess wetland functions and pollution sources, and water quality sampling over four weeks to evaluate
current conditions. A literature review was also conducted to identify successful wetland conservation
strategies in nearby regions. Results revealed that the Nyabugogo lower wetland had the largest drainage
area and hence received the largest runoff, collecting flow from all other wetlands. Key water quality
parameters — turbidity, conductivity, total suspended solids (TSS), total dissolved solids (TDS), and
dissolved oxygen (DO) — were found to be in poor condition, with Nyabugogo lower showing the most
significant deviations due to differing land use in its catchment compared to the other wetlands. Major
pollution sources in Kigali included insufficient wastewater treatment, lack of a centralized sewage system,
and intensive agricultural practices. In regards to changes in water quality over time some trends were
apparent, however due to an insufficient amount of data points no conclusions could successfully be made.
Recommendations for wetland rehabilitation in Kigali include planting indigenous species, implementing
conservation agriculture practices and introduction of periodic dredging and plant harvesting to reduce
sedimentation.

Popular Abstract (Swedish)

Sedan 1700-talet har 87 procent av världens våtmarker försvunnit, med en acceleration under de senaste 50 åren där mer än en tredjedel av världens våtmarker försvunnit på grund av exploatering. Våtmarker bidrar med många viktiga funktioner, såsom klimateglering genom att minska översvämningar och torka samt genom att agera som naturliga reningsverk. I takt med klimatförändringarna har våtmarkers funktion blivit allt viktigare för att hantera extremväder och
vattenförsörjning.

I Rwandas huvudstad Kigali, en av Afrikas snabbast växande städer, utgör bevarandet av våtmarker en särskilt stor utmaning. Med en befolkning på 1,7 miljoner år 2022 och en årlig ökning på fyra procent, tillkommer ökade föroreningar med dagvattnet. Jordbruk, industrier, bristfälliga avloppssystem samt erosion skapar betydande miljöpåverkan. Detta examensarbete utvärdera vattenkvaliteten i fem vattenanslutna våtmarker i Kigali och identifiera de främsta föroreningskällorna. Resultaten ligger sedan till grund för rekommendationer om framtida restaurering av våtmarkerna. Genom en kombination av vattenkvalitetsmätningar under en fyra-veckorsperiod, analys av tidigare data, intervjuer och det geografiska kartverktyget GIS har studien kunnat ge en tydligare bild av våtmarkernas tillstånd.

Resultat visade att de mest utsatta parametrarna var TSS (totalt suspenderat material), TDS (totalt lösta ämnen), turbiditet, konduktivitet och upplöst syre. I majoriteten av våtmarkerna överskreds Rwandas nationella riktlinjer för vattenkvalitet. Mest avvikande var Nyabugogo lower, som ligger nedströms de övriga våtmarkerna och har det
största avrinningsområdet. Till skillnad från övriga våtmarker, som främst tar emot dagvatten från urbana områden, påverkas Nyabugogo lower i större utsträckning av jordbruk och naturliga landskap. Examensarbetet identifierade föroreningar från avloppsvatten som en av de största föroreningskällorna i Kigali. Främst genom otillräckligt renat avloppsvatten från större verksamheter men även läckage från latriner i privata hushåll. I alla våtmarker utom Gikondo dominerade jordbruksverksamhet, vilket också antas stå för en betydande föroreningskälla. Liksom i hela Rwanda, utgjorde även erosion en stor föroreningskälla.

För att förbättra vattenkvaliteten i Kigalis våtmarker föreslås flera åtgärder, inklusive plantering av inhemska växter, skapande av skyddszoner längs jordbruksområden och införande av hållbara jordbruksmetoder för att minska näringsläckage. För Nyabugogo lower rekommenderas dessutom regelbunden muddring för att minska sedimentansamling och öka lagringskapaciteten. En kombination av dessa strategier skulle potentiellt förbättra vattenkvaliteten i Kigalis våtmarker.

Denna studie ger en viktig inblick i våtmarkernas hälsa i Kigali. Det bör dock poängteras att studien främst är baserad på mätningar under regnperiod och en mer heltäckande bild av våtmarkernas hälsa skulle erhållas om även torrperiod i Kigali togs i beaktning. Att skydda och restaurera våtmarker är avgörande, inte bara för Kigali utan för hela världen. Dessa ekosystem spelar en central roll i att hantera klimatförändringar, rena vatten och skydda biologisk mångfald. Genom att vidta åtgärder nu kan vi säkerställa att våtmarkerna fortsätter att leverera sina ovärderliga tjänster – både för dagens samhälle och för kommande generationer.

• author: Björkqvist, Ebba and Kenell, Ebba
• supervisor: Erik Nilsson
• organization: Division of Water Resources Engineering
• course: VVRM05 20242
• year: 2025
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Technology and Engineering
• keywords: Wetland pollution, Water Quality, Wetland rehabilitation, Kigali, Water Sampling
• publication/series: TVVR 5000
• report number: TVVR24/5014
• ISSN: 1101-9824
• language: English
• additional info: Examiner; Kenneth M. Persson
• id: 9187438
• date added to LUP: 2025-05-16 15:35:23
• date last changed: 2025-05-16 15:35:23