Tecnologías

Constructed wetland with tile drainage [República Checa]

Umělý mokřad na drenáži

technologies_5939 - República Checa

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1. Información general

1.2 Detalles de contacto de las personas de referencia e instituciones involucradas en la evaluación y la documentación de la Tecnología

Persona(s) de referencia clave

Especialista MST:
Nombre del proyecto que financió la documentación/ evaluación de la Tecnología (si fuera relevante)
OPtimal strategies to retAIN and re-use water and nutrients in small agricultural catchments across different soil-climatic regions in Europe (OPTAIN)
Nombre del proyecto que financió la documentación/ evaluación de la Tecnología (si fuera relevante)
Constructed wetlands on agricultural drainage systems for enhancement of landscape´s water residence time and improvement of water quality (TH02030376)
Nombre de la(s) institución(es) que facilitaron la documentación/ evaluación de la Tecnología (si fuera relevante)
Research Institute for Soil and Water Conservation (VUMOP) - República Checa

1.3 Condiciones referidas al uso de datos documentados mediante WOCAT

El compilador y la/s persona(s) de referencia claves aceptan las condiciones acerca del uso de los datos documentados mediante WOCAT:

1.4 Declaración de la sostenibilidad de la Tecnología descrita

¿La Tecnología aquí descrita resulta problemática en relación a la degradación de la tierra, de tal forma que no puede considerársela una tecnología sostenible para el manejo de la tierra?

No

Comentarios:

The described constructed wetland is a sustainable land management technology.

2. Descripción de la Tecnología MST

2.1 Breve descripción de la Tecnología

Definición de la Tecnología:

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).

2.2 Descripción detallada de la Tecnología

Descripción:

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.

2.3 Fotografías de la Tecnología

Comentarios generales sobre las fotos:

A retention pond is intended to capture high water flows and release it slowly to the wetland.

2.5 País/ región/ lugares donde la Tecnología fue aplicada y que se hallan comprendidos por esta evaluación

País:

República Checa

Región/ Estado/ Provincia:

Czech Highlands (Vysočina)

Especifique más el lugar :

Velký Rybník u Pelhřimova

Especifique la difusión de la Tecnología:
  • aplicada en puntos específicos/ concentrada en un área pequeña
¿El/los sitio(s) de la Tecnología se ubica(n) en un área de protección permanente?

No

Comentarios:

Not in this specific case but it might be in some other cases.

2.6 Fecha de la implementación

Indique año de implementación:

2018

Si no se conoce el año preciso, indique la fecha aproximada:
  • hace menos de 10 años (recientemente)

2.7 Introducción de la Tecnología

Especifique cómo se introdujo la Tecnología:
  • durante experimentos/ investigación

3. Clasificación de la Tecnología MST

3.1 Propósito(s) principal(es) de la Tecnología MST

  • 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

3.2 Tipo(s) actuales de uso de la tierra donde se aplica la Tecnología

Mezcla de tipos de uso de tierras dentro de la misma unidad de tierras: :

No


vías fluviales, masas de agua, humedales

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

Tierra no productiva

Especifique:

CW on unproductive land below drained cropland.

Comentarios:

CW on unproductive land below drained cropland.

3.3 ¿Cambió el uso de tierras debido a la implementación de la Tecnología?

¿Cambió el uso de tierras debido a la implementación de la Tecnología?
  • No (Continúe con la pregunta 3.4)
Mezcla de tipos de uso de tierras dentro de la misma unidad de tierras: :

No

vías fluviales, masas de agua, humedales

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

Tierra no productiva

Especifique:

CW on unproductive land below drained cropland.

Comentarios:

CW on unproductive land below drained cropland.

Comentarios:

The current land use might change; e.g. if there was a meadow / cropland before and after implementation there is a wetland (i.e. water body or other surface)

3.4 Provisión de agua

Provisión de agua para la tierra donde se aplica la Tecnología:
  • de secano
Comentarios:

Drainage fed wetland

3.5 Grupo MST al que pertenece la Tecnología

  • diversión y drenaje de agua
  • manejo de agua superficial (manantial, río, lagos, mar):
  • protección/manejo de humedales

3.6 Medidas MST que componen la Tecnología

medidas estructurales

medidas estructurales

  • S3: Acequias graduadas, canales, vías fluviales
  • S4: Acequias niveladas, fosas
  • S11: Otros

3.7 Principales tipos de degradación del suelo encarados con la Tecnología

degradación del agua

degradación del agua

  • Hs: cambio en la cantidad de aguas superficiales
  • Hq: reducción de la calidad de subterráneas
Comentarios:

Worsened drainage water quality (polluted by nitrates and pesticides). Accelerated (undue) subsurface runoff from farmland due to free-drainage.

3.8 Prevención, reducción o restauración de la degradación del suelo

Especifique la meta de la Tecnología con relación a la degradación de la tierra:
  • restaurar/ rehabilitar tierra severamente degradada

4. Especificaciones técnicas, actividades de implementación, insumos y costos

4.1 Dibujo técnico de la Tecnología

Especificaciones técnicas (relacionadas al dibujo técnico):

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.

Autor:

Petr Fučík

Fecha:

17/03/2022

4.2 Información general sobre el cálculo de insumos y costos

Especifique cómo se calcularon los costos e insumos:
  • por unidad de Tecnología
Especifique unidad:

m2

Especifique las dimensiones de la unidad (si fuera relevante):

50 - 300

Especifique la moneda usada para calcular costos:
  • USD
Si fuera relevante, indique la tasa de cambio de dólares americanos a la moneda local (ej. 1 U$ = 79.9 Reales Brasileros): 1 U$ =:

22,0

Indique el costo promedio del salario de trabajo contratado por día:

Around 1 500 USD per person per month; i.e. 75 USD/person/day

4.3 Actividades de establecimiento

Actividad Momento (estación)
1. Identification of tile drainage (tiles, outlets). anytime; project documentation, aerial images, field survey
2. Water sampling (discharge + water quality) + Curve Number method application. 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) anytime; based on soils, land use, old maps, land owner/user situation, morphology, etc
4. Assessment of CW hydraulic retention time (HRT) needed. 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 preparation of the whole documentation
6. Administration and engineering of the CW land owner issues, permissions, etc
7. Construction of the CW best in drier conditions
8. Setting the plants In central Europe - from April to September; at 0,5 - 1 m distance
9. Finalization of the CW grassing the banks, ground works, etc
Comentarios:

When designing the measures on land drainage at larger areas, there is a paper by Zajíček et al. (2022). How to Select a Location and a Design of Measures on Land Drainage – A Case Study from the Czech Republic. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/146270

4.4 Costos e insumos necesarios para el establecimiento

Si no puede desglosar los costos especificados en la tabla anterior, proporcione un estimado de los cálculos totales en los que se incurrió para establecer la Tecnología:

48000,0

Si el usuario de la tierra no cubrió el 100% de los costos, indique quién financió el resto del costo:

Municipality

Comentarios:

The cost for implementation of a CW is between 18 000 - 85 000 USD (48 000 on average), depending on the size, construction, equipment, etc.

4.5 Actividades de establecimiento/ recurrentes

Actividad Momento/ frequencia
1. General Inspection 4-6 times per year (every two or three months)
2. Removal / cleaning of sediment / cloggings 1-2 times per year (every six or twelve months)
3. Removal of grass / biomass (if necessary) 2-6 times per year (every twelve or three months)

4.6 Costos e insumos necesarios para actividades de mantenimiento/ recurrentes (por año)

Si no puede desglosar los costos especificados en la tabla anterior, proporcione un estimado de los cálculos totales en los que se incurrió para mantener la Tecnología:

500,0

Si el usuario de la tierra no cubrió el 100% de los costos, indique quién financió el resto del costo:

In our case research support; in practice could be Munucipality, Regional government, River Basin Management Authority

Comentarios:

The cost for maintenance/ recurrent activities of a CW is between 300 - 700 EUR per year (500 on average), depending on the size, construction, equipment, etc.

4.7 Factores más determinantes que afectan los costos:

Describa los 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.

5. Entorno natural y humano

5.1 Clima

Lluvia anual
  • < 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
Especifique el promedio anual de lluvia (si lo conoce), en mm:

600,00

Especificaciones/ comentarios sobre la cantidad de lluvia:

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).

Indique el nombre de la estación metereológica de referencia considerada:

Pelhřimov

Zona agroclimática
  • Sub-húmeda

The more often torrential rains are anticipated, the more attention is needed to pay the design of the retention pond located prior the CW.

5.2 Topografía

Pendientes en promedio:
  • 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
Zona altitudinal:
  • 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
Indique si la Tecnología se aplica específicamente en:
  • situaciones cóncavas

5.3 Suelos

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):
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Textura del suelo (> 20 cm debajo de la superficie):
  • mediana (limosa)
  • fina/ pesada (arcilla)
Materia orgánica de capa arable:
  • media (1-3%)
  • baja (<1%)
Si se halla disponible, adjunte una descripción completa de los suelos o especifique la información disponible, por ej., tipo de suelo, pH/ acidez de suelo, capacidad de intercambio catiónico, nitrógeno, salinidad, etc. :

Soil characteristics are not relevant, with an exception of the retention pond bottom and dam (best clay or low permeable soils).

5.4 Disponibilidad y calidad de agua

Agua subterránea:

5-50 m

Disponibilidad de aguas superficiales:

mediana

Calidad de agua (sin tratar):

agua potable de mala calidad (requiere tratamiento)

La calidad de agua se refiere a:

agua subterránea y superficial

¿La salinidad del agua es un problema?

No

¿Se está llevando a cabo la inundación del área? :

Frecuencia:

frecuentemente

Comentarios y especificaciones adicionales sobre calidad y cantidad de agua:

The more often torrential rains are anticipated, the more attention is needed to pay to the design of the retention pond located prior the CW.

5.5 Biodiversidad

Diversidad de especies:
  • mediana
Diversidad de hábitats:
  • mediana

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

Sedentario o nómada:
  • Sedentario
Orientación del mercado del sistema de producción:
  • mixta (subsistencia/ comercial)
Ingresos no agrarios:
  • menos del 10% de todos los ingresos
Nivel relativo de riqueza:
  • promedio
Individuos o grupos:
  • cooperativa
Nivel de mecanización:
  • mecanizado/motorizado
Género:
  • mujeres
  • hombres
Edad de los usuarios de la tierra:
  • jóvenes
  • personas de mediana edad
  • ancianos

5.7 Área promedio de la tierra usada por usuarios de tierra que aplican la Tecnología

  • < 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
¿Esto se considera de pequeña, mediana o gran escala (refiriéndose al contexto local)?
  • pequeña escala
Comentarios:

One CW area is usually between 50 - 300 m2; 0,2-0,3% of the catchment (s.c. catchment/wetland ratio; CWR). 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.

5.8 Tenencia de tierra, uso de tierra y derechos de uso de agua

Tenencia de tierra:
  • comunitaria/ aldea
  • individual, sin título
Derechos de uso de tierra:
  • comunitarios (organizado)
  • arrendamiento
Derechos de uso de agua:
  • acceso abierto (no organizado)
  • comunitarios (organizado)
¿Los derechos del uso de la tierra se basan en un sistema legal tradicional?

Especifique:

land use / land owner might be different and must be taken into account (administrate)

5.9 Acceso a servicios e infraestructura

salud:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
educación:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
asistencia técnica:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
empleo (ej. fuera de la granja):
  • pobre
  • moderado
  • bueno
mercados:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
energía:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
caminos y transporte:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
agua potable y saneamiento:
  • pobre
  • moderado
  • bueno
servicios financieros:
  • pobre
  • moderado
  • bueno

6. Impactos y comentarios para concluir

6.1 Impactos in situ demostrados por la Tecnología

Impactos socioeconómicos

Producción

manejo de tierras

obstaculizado
simplificado
Comentarios/ especifique:

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

Disponibilidad y calidad de agua

calidad de agua potable

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

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

Impactos ecológicos

Ciclo de agua/ escurrimiento de sedimento

cantidad de agua

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

Enhancement of water residence time on agricultural land.

calidad de agua

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

Improvement of water quality due to the implementation of CW.

drenaje de agua en exceso

disminuyó
mejoró
Comentarios/ especifique:

Retention of drainage water runoff from land.

Biodiversidad: vegetación, animales

diversidad vegetal

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

Enhancement

6.2 Impactos fuera del sitio demostrados por la Tecnología

disponibilidad de agua

disminuyó
incrementó
Comentarios/ especifique:

Enhancement of available water in the vicinity of the wetland

contaminación de aguas subterráneas/ de ríos

incrementó
disminuyó
Comentarios/ especifique:

Improvement of water quality in adjacent streams.

6.3 Exposición y sensibilidad de la Tecnología al cambio climático gradual y a extremos relacionados al clima/ desastres (desde la percepción de los usuarios de tierras)

Extremos (desastres) relacionados al clima

Desastres climatológicos:
¿Cómo es que la tecnología soporta esto?
tormenta de lluvia local bien
Desastres hidrológicos
¿Cómo es que la tecnología soporta esto?
inundación repentina bien
Comentarios:

The design of a CW should consider to some extent also these risks - local rainstorms, soil erosion, etc. I.E. the technology must be designed and implemented with a regard to these phenomena; i.e. without loosing its effectiveness in such situations.

6.4 Análisis costo-beneficio

¿Cómo se comparan los beneficios con los costos de establecimiento (desde la perspectiva de los usuarios de tierra)?
Ingresos a corto plazo:

ligeramente negativo

Ingresos a largo plazo:

muy positivo

¿Cómo se comparan los beneficios con los costos de mantenimiento/ recurrentes (desde la perspectiva de los usuarios de tierra)?
Ingresos a corto plazo:

ligeramente negativo

Ingresos a largo plazo:

neutral/ balanceado

6.5 Adopción de la Tecnología

  • casos individuales / experimentales
Si tiene la información disponible, cuantifique (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)

De todos quienes adoptaron la Tecnología, ¿cuántos lo hicieron espontáneamente, por ej. sin recibir nada de incentivos/ materiales:
  • 0-10%

6.6 Adaptación

¿La tecnología fue modificada recientemente para adaptarse a las condiciones cambiantes?

No

6.7 Fuerzas/ ventajas/ oportunidades de la Tecnología

Fuerzas/ ventajas/ oportunidades desde la perspectiva del usuario de la tierra
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.

6.8 Debilidades/ desventajas/ riesgos de la Tecnología y formas de sobreponerse a ellos

Debilidades/ desventajas/ riesgos desde la perspectiva del usuario de la tierra ¿Cómo sobreponerse a ellas?
Higher implementation costs. Use as much local sources as possible. Work with the landscape, use old landsape patterns and experiences.

7. Referencias y vínculos

7.1 Métodos/ fuentes de información

  • visitas de campo, encuestas de campo

At least one visit per a month during a four-year project

  • compilación de informes y otra documentación existente

Data and information taken prom project: Constructed wetlands on agricultural drainage systems for enhancement of landscape´s water residence time and improvement of water quality (2017 - 2020); no. TH02030376; provided by Technology Agency of the Czech Republic

¿Cuándo se compilaron los datos (en el campo)?

31/12/2020

Comentarios:

End of the project

Methodology (in Czech with English abstract) - https://tinyurl.com/yckmn95m

Paper - https://tinyurl.com/yc5wwzsm

7.2 Vínculos a las publicaciones disponibles

Título, autor, año, ISBN:

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.

Título, autor, año, ISBN:

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

Título, autor, año, ISBN:

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.

7.3 Vínculos a la información relevante disponible en línea

Título/ descripción:

Constructed wetlands on agricultural drainage systems for enhancement of landscape´s water residence time and improvement of water quality

URL:

https://starfos.tacr.cz/en/project/TH02030376

7.4 Comentarios generales

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