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Abstract : The suitability of the Dirma River Basin in Ethiopia for surface irrigation potential development and identification of potentially irrigable sites were the subject of the present study. The river basin area suitability was evaluated based on slope, soil and surface water resource availability using ArcGIS 10.1. Potentially suitable sites for surface irrigation development were evaluated for potato and tomato crops. The reference crop evapotranspiration, effective rainfall, net irrigation and gross irrigation water requirement were estimated using CROPWAT software. The results of the suitability model developed indicated that about 68.3% of the total river basin area falls in marginally to highly suitable categories for surface irrigation development. The water resource availability reveals that due to very high intra‐annual variability in river flows, only 6% of the mean annual flow is available for the period from January to May, and with this up to 30% of land that is suitable for surface irrigation can be irrigated. However, with suitable water storage infrastructure and deficit irrigation practices, utilization of land and water resources of the Dirma River Basin can be increased significantly. Therefore, this study will help decision makers, investors, planners and policymakers at the local, regional and national levels in better identification of profitable and sustainable irrigation investment opportunities in the region. © 2019 John Wiley & Sons, Ltd. Résumé fr La présente étude a été réalisée sur l'adéquation du bassin de la rivière Dirma en Éthiopie pour le développement potentiel d'irrigation de surface et l'identification de sites potentiellement irrigables. La pertinence des zones du bassin hydrographique a été évaluée en fonction de la pente et de la disponibilité des ressources en sol et en eaux de surface à l'aide d'ArcGIS 10.1. Des sites potentiellement adaptés au développement de l'irrigation de surface ont été évalués pour les cultures de pommes de terre et de tomates. Le logiciel CROPWAT a permis d'estimer l'évapotranspiration des cultures de référence, les précipitations effectives, l'irrigation nette et les besoins bruts en eau d'irrigation. Les résultats du modèle développé à dessein ont montré qu'environ 68,3% de la superficie totale du bassin fluvial est marginale ou très bien adaptée au développement de l'irrigation de surface. La disponibilité des ressources en eau révèle qu'en raison de la très grande variabilité intra‐annuelle des débits des rivières, seuls 6% du débit annuel moyen sont disponibles pour la période allant de janvier à mai, ce qui représente jusqu'à 30% des terres adaptées à l'irrigation de surface peut être irrigué. Cependant, avec une infrastructure de stockage de l'eau appropriée et des pratiques d'irrigation déficientes, l'utilisation des terres et des ressources en eau du bassin de la rivière Dirma peut être considérablement accrue. Par conséquent, cette étude aidera les décideurs, les investisseurs, les planificateurs et les responsables politiques aux niveaux local, régional et national à mieux identifier les opportunités d'investissement rentables et durables en irrigation dans la région. © 2019 John Wiley & Sons, Ltd.