Experimental retention wetland (Petr Fučík)

Constructed wetland with tile drainage (República Checa)

Umělý mokřad na drenáži

Descripción

A constructed wetland connected to tile drains that slows drainage flow, removes nitrogen and pesticides from drainage waters, and improves biodiversity. Formed from a substrate of matured birch chips and gravel, and is planted with reeds (Phalaris arundinacea) and reed manna grass (Glyceria maxima).

This type of constructed retention wetland is designed to act in a natural way. The objective is to improve water quality, slow down runoff – and support biodiversity. It combines the functions of retaining, and gradually releasing, water while remediating (i.e. cleaning) drainage waters with a focus on pollutant of nitrates and pesticides. The wetland is established in connection with or directly on tile drains and is designed to have both subsurface and surface flow. The substrate used in construction is a mixture of 6-month matured birch chips (4-30 mm length) and gravel (4–8 mm diameter) at a ratio of 1:10. The wetland is planted with reed canary grass (Phalaris arundinacea) and reed manna grass (Glyceria maxima). The wetland to catchment ratio (WCR) is between 2:1000 and 3:1000: thus, for example, a constructed wetland of 200m2 or 300m2 would be required to serve an area of 10 hectares.
The process of establishing such a wetland begins with identifying where this measure is required. The drainage system must be thoroughly located and then the correct site for the wetland identified. The wetland is then designed and planned – including costs and labour requirements and the amount of land taken out of production. Administration includes processing statements and permission from state offices and landowners.

Lugar

Lugar: Velký Rybník u Pelhřimova, Czech Highlands (Vysočina), República Checa

No. de sitios de Tecnología analizados: un solo sitio

Georreferencia de sitios seleccionados
  • 15.30741, 49.48402

Difusión de la Tecnología: aplicada en puntos específicos/ concentrada en un área pequeña

¿En un área de protección permanente?: No

Fecha de la implementación: 2018; hace menos de 10 años (recientemente)

Tipo de introducción
Experimental retention wetland (Petr Fučík)
A conceptual scheme of constructed wetland (CW) for treatment of drainage / surface water on slopy fields ( = end-of-field CW). (Petr Fučík)

Clasificación de la Tecnología

Propósito principal
  • mejorar la producción
  • reducir, prevenir, restaurar la degradación del suelo
  • conservar el ecosistema
  • proteger una cuenca hidrográfica/ áreas corriente abajo – en combinación con otras Tecnologías
  • preservar/ mejorar biodiversidad
  • reducir el riesgo de desastres naturales
  • adaptarse al cambio climático/ extremos climáticos y sus impactos
  • mitigar cambio climático y sus impactos
  • crear impacto económico benéfico
  • crear impacto social benéfico
Uso de tierra
Mezcla de tipos de uso de tierras dentro de la misma unidad de tierras: No

  • vías fluviales, masas de agua, humedales - Líneas de drenaje, vías fluviales, Pantanos, humedales
    Principales productos/ servicios: The current land use might change; e.g. if there was a meadow / cropland and after implementation there is a wetland (i.e. water body or other surface)
  • Tierra no productiva - Especifique: CW on unproductive land below drained cropland.
    Comentarios: CW on unproductive land below drained cropland.

Provisión de agua
  • de secano
  • mixta de secano – irrigada
  • totalmente irrigada
Propósito relacionado a la degradación de las tierras
  • prevenir la degradación del suelo
  • reducir la degradación del suelo
  • restaurar/ rehabilitar tierra severamente degradada
  • adaptarse a la degradación del suelo
  • no aplica
La degradación considerada
  • degradación del agua - Hs: cambio en la cantidad de aguas superficiales, Hq: reducción de la calidad de subterráneas
Grupo MST
  • diversión y drenaje de agua
  • manejo de agua superficial (manantial, río, lagos, mar):
  • protección/manejo de humedales
Medidas MST
  • medidas estructurales - S3: Acequias graduadas, canales, vías fluviales, S4: Acequias niveladas, fosas, S11: Otros

Dibujo técnico

Especificaciones técnicas
The retention drainage wetland is designed optionally with subsurface horizontal, vertical or combined flow. For nitrate and soluble pesticides, the horizontal flow is preferred (to support anoxic conditions and the denitrification), whereas for some other pollutants (amonia, phosphorus, sorbing pesticides), the vertical or a combined flow CW is better. Substrate could be various; we used a mixture of matured (6 months) 4-30 mm birch chips and 4–8 mm gravel (1:10), planted with reeds (Phalaris arundinacea) and reed manna grass (Glyceria maxima). The width is between 5–12 m; length 10–20 m; depth 80-120 cm. Water level is kept by the help of below, on or above the substrate surface. The plastic film is 10-20 mm thick.
Author: Petr Fučík

Establecimiento/ mantenimiento: actividades, insumos y costos

Cálculo de insumos y costos
  • Los costos se calculan: por unidad de Tecnología (unidad: m2 volume, length: 50 - 300)
  • Moneda usada para calcular costos: USD
  • Tasa de cambio (a USD): 1 USD = 22.0
  • Costo promedio por día del sueldo de la mano de obra contratada: Around 1 500 USD per person per month; i.e. 75 USD/person/day
Factores más determinantes que afectan los costos
CW size, construction, equipment. Design of the whole CW - if designed as a more natural or rather a technical unit.
Actividades de establecimiento
  1. Identification of tile drainage (tiles, outlets). (Momento/ frequencia: anytime; project documentation, aerial images, field survey)
  2. Water sampling (discharge + water quality) + Curve Number method application. (Momento/ frequencia: 3-5x in several months. To get an overview of hydrochemical characteristics of the drainage and the volume of quick runoff)
  3. Identification of a proper location for a constructed wetland (CW) (Momento/ frequencia: anytime; based on soils, land use, old maps, land owner/user situation, morphology, etc)
  4. Assessment of CW hydraulic retention time (HRT) needed. (Momento/ frequencia: HRT is computed to enable removal of 50% of pollution load (e.g. NO3); based on average flow (m3/h), designed wetlad volume (m3) and substrate porosity (%))
  5. Design the CW (Momento/ frequencia: preparation of the whole documentation)
  6. Administration and engineering of the CW (Momento/ frequencia: land owner issues, permissions, etc)
  7. Construction of the CW (Momento/ frequencia: best in drier conditions)
  8. Setting the plants (Momento/ frequencia: In central Europe - from April to September; at 0,5 - 1 m distance)
  9. Finalization of the CW (Momento/ frequencia: grassing the banks, ground works, etc)
Costos totales de establecimiento (estimación)
48000,0
Actividades de mantenimiento
  1. General Inspection (Momento/ frequencia: 4-6 times per year (every two or three months))
  2. Removal / cleaning of sediment / cloggings (Momento/ frequencia: 1-2 times per year (every six or twelve months))
  3. Removal of grass / biomass (if necessary) (Momento/ frequencia: 2-6 times per year (every twelve or three months))
Total de los costos de mantenimiento (estiamción)
500,0

Entorno natural

Promedio anual de lluvia
  • < 250 mm
  • 251-500 mm
  • 501-750 mm
  • 751-1,000 mm
  • 1,001-1,500 mm
  • 1,501-2,000 mm
  • 2,001-3,000 mm
  • 3,001-4,000 mm
  • > 4,000 mm
Zona agroclimática
  • húmeda
  • Sub-húmeda
  • semi-árida
  • árida
Especificaciones sobre el clima
Promedio anual de lluvia en mm:600.0
For CW design; it is necessary is to have rainfall amounts with 2, 5,10, 20 and 00 year return periods to calculate direct runoff from adjacent (sloping) farmland to design the retention pond by CN method (or other).
Nombre de la estación meteorológica: Pelhřimov
The more often torrential rains are anticipated, the more attention is needed to pay the design of the retention pond located prior the CW.
Pendiente
  • plana (0-2 %)
  • ligera (3-5%)
  • moderada (6-10%)
  • ondulada (11-15%)
  • accidentada (16-30%)
  • empinada (31-60%)
  • muy empinada (>60%)
Formaciones telúricas
  • meseta/ planicies
  • cordilleras
  • laderas montañosas
  • laderas de cerro
  • pies de monte
  • fondo del valle
Altura
  • 0-100 m s.n.m.
  • 101-500 m s.n.m.
  • 501-1,000 m s.n.m
  • 1,001-1,500 m s.n.m
  • 1,501-2,000 m s.n.m
  • 2,001-2,500 m s.n.m
  • 2,501-3,000 m s.n.m
  • 3,001-4,000 m s.n.m
  • > 4,000 m s.n.m
La Tecnología se aplica en
  • situaciones convexas
  • situaciones cóncavas
  • no relevante
Profundidad promedio del suelo
  • muy superficial (0-20 cm)
  • superficial (21-50 cm)
  • moderadamente profunda (51-80 cm)
  • profunda (81-120 cm)
  • muy profunda (>120 cm)
Textura del suelo (capa arable)
  • áspera/ ligera (arenosa)
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Textura del suelo (> 20 cm debajo de la superficie)
  • áspera/ ligera (arenosa)
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Materia orgánica de capa arable
  • elevada (>3%)
  • media (1-3%)
  • baja (<1%)
Agua subterránea
  • en superficie
  • < 5 m
  • 5-50 m
  • > 50 m
Disponibilidad de aguas superficiales
  • excesiva
  • bueno
  • mediana
  • pobre/ ninguna
Calidad de agua (sin tratar)
  • agua potable de buena calidad
  • agua potable de mala calidad (requiere tratamiento)
  • solo para uso agrícola (irrigación)
  • inutilizable
La calidad de agua se refiere a: agua subterránea y superficial
¿La salinidad del agua es un problema?
  • Sí
  • No

Incidencia de inundaciones
  • Sí
  • No
Diversidad de especies
  • elevada
  • mediana
  • baja
Diversidad de hábitats
  • elevada
  • mediana
  • baja

Las características de los usuarios de la tierra que aplican la Tecnología

Orientación del mercado
  • subsistencia (autoprovisionamiento)
  • mixta (subsistencia/ comercial)
  • comercial/ mercado
Ingresos no agrarios
  • menos del 10% de todos los ingresos
  • 10-50% de todo el ingreso
  • > 50% de todo el ingreso
Nivel relativo de riqueza
  • muy pobre
  • pobre
  • promedio
  • rico
  • muy rico
Nivel de mecanización
  • trabajo manual
  • tracción animal
  • mecanizado/motorizado
Sedentario o nómada
  • Sedentario
  • Semi-nómada
  • Nómada
Individuos o grupos
  • individual/ doméstico
  • grupos/ comunal
  • cooperativa
  • empleado (compañía, gobierno)
Género
  • mujeres
  • hombres
Edad
  • niños
  • jóvenes
  • personas de mediana edad
  • ancianos
Área usada por hogar
  • < 0.5 ha
  • 0.5-1 ha
  • 1-2 ha
  • 2-5 ha
  • 5-15 ha
  • 15-50 ha
  • 50-100 ha
  • 100-500 ha
  • 500-1,000 ha
  • 1,000-10,000 ha
  • > 10,000 ha
Escala
  • pequeña escala
  • escala mediana
  • gran escala
Tenencia de tierra
  • estado
  • compañía
  • comunitaria/ aldea
  • grupal
  • individual, sin título
  • individual, con título
Derechos de uso de tierra
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
  • individual
Derechos de uso de agua
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
  • individual
Acceso a servicios e infraestructura
salud

pobre
bueno
educación

pobre
bueno
asistencia técnica

pobre
bueno
empleo (ej. fuera de la granja)

pobre
bueno
mercados

pobre
bueno
energía

pobre
bueno
caminos y transporte

pobre
bueno
agua potable y saneamiento

pobre
bueno
servicios financieros

pobre
bueno

Impacto

Impactos socioeconómicos
manejo de tierras
obstaculizado
simplificado


A slightly more demanding land management - after implementation of the CW on land, where just grassland prior to the CW construction.

calidad de agua potable
disminuyó
incrementó


Improvement of water quality due to the implementation of CW; could apply for local drinking water resources.

Impactos socioculturales
Impactos ecológicos
cantidad de agua
disminuyó
incrementó


Enhancement of water residence time on agricultural land.

calidad de agua
disminuyó
incrementó


Improvement of water quality due to the implementation of CW.

drenaje de agua en exceso
disminuyó
mejoró


Retention of drainage water runoff from land.

diversidad vegetal
disminuyó
incrementó


Enhancement

Impactos fuera del sitio
disponibilidad de agua (aguas subterráneas, manantiales)
disminuyó
incrementó


Enhancement of available water in the vicinity of the wetland

contaminación de aguas subterráneas/ de ríos
incrementó
disminuyó


Improvement of water quality in adjacent streams.

Análisis costo-beneficio

Beneficios comparados con los costos de establecimiento
Ingresos a corto plazo:
muy negativo
muy positivo

Ingresos a largo plazo
muy negativo
muy positivo

Beneficios comparados con costos de mantenimiento
Ingresos a corto plazo:
muy negativo
muy positivo

Ingresos a largo plazo
muy negativo
muy positivo

Cambio climático

Extremos (desastres) relacionados al clima
tormenta de lluvia local

nada bien
muy bien
inundación repentina

nada bien
muy bien

Adopción y adaptación

Porcentaje de usuarios de la tierra que adoptaron la Tecnología
  • casos individuales / experimentales
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
De todos quienes adoptaron la Tecnología, ¿cuántos lo hicieron sin recibir incentivos/ pagos materiales?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Número de hogares y/ o área cubierta
This particular technology was applied only at several sites. However, there are dozens of intensive constructed wetlands on land drainage around the world (USA, New Zealand, Denmark, etc)
¿La tecnología fue modificada recientemente para adaptarse a las condiciones cambiantes?
  • Sí
  • No
¿A qué condiciones cambiantes?
  • cambios climáticos / extremos
  • mercados cambiantes
  • disponibilidad de mano de obra (ej. debido a migración)

Conclusiones y lecciones aprendidas

Fortalezas: perspectiva del usuario de tierras
  • Drainage water retention. Slowing down the loss of water from landscape.
  • Improvement water quality. Removal of reactive nitrogen and pesticides from drainage and related surface waters.
  • Enhancement of biodiversity. Promoting suitable sites for wetland flora and fauna.
Fortalezas: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clave
Debilidades/ desventajas/ riesgos: perspectiva del usuario de tierrascómo sobreponerse
  • Higher implementation costs. Use as much local sources as possible. Work with the landscape, use old landsape patterns and experiences.
Debilidades/ desventajas/ riesgos: punto de vista del compilador o de otra persona recurso clavecómo sobreponerse

Referencias

Compilador
  • Petr Fučík
Editors
Revisado por
  • Rima Mekdaschi Studer
  • William Critchley
Fecha de la implementación: 22 de junio de 2021
Últimas actualización: 3 de febrero de 2023
Personas de referencia
Descripción completa en la base de datos de WOCAT
Datos MST vinculados
La documentación fue facilitada por
Institución Proyecto
Referencias claves
  • FUČÍK, P., VYMAZAL, J., HNÁTKOVÁ, T., ŠEREŠ, M. (2018): A trial constructed wetland on agricultural drainage systems for enhancement of landscape´s water residence time and improvement of water quality. In konference 16th IWA International Conference Wetland Systems for Water Pollution Control (http://icws2018.webs.upv.es/conference/about-conference/ ), 29.9. - 4.10.2018, Valencie, Spain.:
  • VYMAZAL, J., SOCHACKI, A., FUČÍK, P., ŠEREŠ, M., KAPLICKÁ, M., HNÁTKOVÁ, T., CHEN, Z. (2020): Constructed wetlands with subsurface flow for nitrogen removal from tile drainage. Ecological Engineering 155 (2020) Article number 105943: 1-10. ISSN 0925-8574. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2020.105943:
  • Fučík P., Vymazal, J., Šereš, M., Hejduk, T., Hnátková, T., Sochacki, A., Kulhavý, Z., Zajíček, A., Zhen, Z., Duffková, R., Kaplická, M., Sítková, V., Poláková, V., Kukačka, J. 2021. Constructed wetlands on land drainage – principles for design, placement and operation for enhancement of water residence time and improvement of water quality – A certified methodology. Prague. ISBN 978-80-88323-50-1 (print version), ISBN 978-80-88323-51-8 (online pdf). In Czech.:
Vínculos a la información relevante disponible en línea
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International