Tecnologias

Constructed wetland with tile drainage [República Tcheca]

Umělý mokřad na drenáži

technologies_5939 - República Tcheca

Completude: 92%

1. Informação geral

1.2 Detalhes do contato das pessoas capacitadas e instituições envolvidas na avaliação e documentação da tecnologia

Pessoa(s) capacitada(s)

Especialista em GST:
Nome do projeto que facilitou a documentação/avaliação da Tecnologia (se relevante)
OPtimal strategies to retAIN and re-use water and nutrients in small agricultural catchments across different soil-climatic regions in Europe (OPTAIN)
Nome do projeto que facilitou a documentação/avaliação da Tecnologia (se relevante)
Constructed wetlands on agricultural drainage systems for enhancement of landscape´s water residence time and improvement of water quality (TH02030376)
Nome da(s) instituição(ões) que facilitou(ram) a documentação/ avaliação da Tecnologia (se relevante)
Research Institute for Soil and Water Conservation (VUMOP) - República Tcheca

1.3 Condições em relação ao uso da informação documentada através de WOCAT

O compilador e a(s) pessoa(s) capacitada(s) aceitam as condições relativas ao uso de dados documentados através do WOCAT:

Sim

1.4 Declaração de sustentabilidade da tecnologia descrita

A tecnologia descrita aqui é problemática em relação a degradação da terra de forma que não pode ser declarada uma tecnologia de gestão sustentável de terra?

Não

Comentários:

The described constructed wetland is a sustainable land management technology.

2. Descrição da tecnologia de GST

2.1 Descrição curta da tecnologia

Definição da tecnologia:

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 Descrição detalhada da tecnologia

Descrição:

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 Fotos da tecnologia

Observações gerais sobre as fotos:

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

2.5 País/região/locais onde a tecnologia foi aplicada e que estão cobertos nesta avaliação

País:

República Tcheca

Região/Estado/Província:

Czech Highlands (Vysočina)

Especificação adicional de localização:

Velký Rybník u Pelhřimova

Especifique a difusão da tecnologia:
  • Aplicado em pontos específicos/concentrado numa pequena área
O(s) local(is) tecnológico(s) está(ão) localizado(s) em uma área permanentemente protegida?

Não

Comentários:

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

2.6 Data da implementação

Indique o ano de implementação:

2018

Caso o ano exato seja desconhecido, indique a data aproximada:
  • menos de 10 anos atrás (recentemente)

2.7 Introdução da tecnologia

Especifique como a tecnologia foi introduzida:
  • durante experiências/ pesquisa

3. Classificação da tecnologia de GST

3.1 Principal/principais finalidade(s) da tecnologia

  • Preserva ecossistema
  • Protege uma bacia/zonas a jusante – em combinação com outra tecnologia
  • Preservar/melhorar a biodiversidade
  • Reduzir riscos de desastre
  • Adaptar a mudanças climáticas/extremos e seus impactos

3.2 Tipo(s) atualizado(s) de uso da terra onde a tecnologia foi aplicada

Uso do solo misturado dentro da mesma unidade de terra:

Não


Vias navegáveis, corpo d'água, zonas úmidas

Vias navegáveis, corpo d'água, zonas úmidas

  • Linhas de drenagem, vias navegáveis
  • Pântanos, zonas úmidas
Principais produtos/serviços:

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)

Terra improdutiva

Terra improdutiva

Especifique:

CW on unproductive land below drained cropland.

Observações:

CW on unproductive land below drained cropland.

3.3 O uso do solo mudou devido à implementação da Tecnologia?

O uso do solo mudou devido à implementação da Tecnologia?
  • Não (Continuar com a pergunta 3.4)
Uso do solo misturado dentro da mesma unidade de terra:

Não

Vias navegáveis, corpo d'água, zonas úmidas

Vias navegáveis, corpo d'água, zonas úmidas

  • Linhas de drenagem, vias navegáveis
  • Pântanos, zonas úmidas
Principais produtos/serviços:

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)

Terra improdutiva

Terra improdutiva

Especifique:

CW on unproductive land below drained cropland.

Observações:

CW on unproductive land below drained cropland.

Comentários:

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 Abastecimento de água

Abastecimento de água para a terra na qual a tecnologia é aplicada:
  • Precipitação natural
Comentários:

Drainage fed wetland

3.5 Grupo de GST ao qual pertence a tecnologia

  • Desvio e drenagem de água
  • Gestão de água de superfície (nascente, rio, lagos, mar)
  • Gestão/proteção de zonas úmidas

3.6 Medidas de GST contendo a tecnologia

Medidas estruturais

Medidas estruturais

  • S3: Valas graduadas, canais, vias navegáveis
  • S4: Valas de nível, fossos
  • S11: Outros

3.7 Principais tipos de degradação da terra abordados pela tecnologia

Degradação da água

Degradação da água

  • Hs: mudança na quantidade de água de superfície
  • Hp: declínio da qualidade de água de superfície
Comentários:

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

3.8 Redução, prevenção ou recuperação da degradação do solo

Especifique o objetivo da tecnologia em relação a degradação da terra:
  • Recuperar/reabilitar solo severamente degradado

4. Especificações técnicas, implementação de atividades, entradas e custos

4.1 Desenho técnico da tecnologia

Especificações técnicas (relacionada ao desenho 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

Data:

17/03/2022

4.2 Informação geral em relação ao cálculo de entradas e custos

Especifique como custos e entradas foram calculados:
  • Por unidade de tecnologia
Especifique a unidade:

m2

Especificar as dimensões da unidade (se for relevante):

50 - 300

Especifique a moeda utilizada para os cálculos de custo:
  • USD
Se for relevante, indique a taxa de câmbio do USD para moeda local (por exemplo, 1 USD = 79,9 Real): 1 USD =:

22,0

Indique a média salarial da mão-de-obra contratada por dia:

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

4.3 Atividades de implantação

Atividade Periodicidade (estação do ano)
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
Comentários:

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 Custos e entradas necessárias para a implantação

Se você não conseguir discriminar os custos na tabela acima, forneça uma estimativa dos custos totais para estabelecer a Tecnologia:

48000,0

Se o usuário da terra arca com menos que 100% dos custos, indique quem cobre os custos remanescentes:

Municipality

Comentários:

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 Atividades recorrentes/manutenção

Atividade Periodicidade/frequência
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 Custos e entradas necessárias pata a manutenção/atividades recorrentes (por ano)

Se você não conseguir discriminar os custos na tabela acima, forneça uma estimativa dos custos totais de manutenção da Tecnologia:

500,0

Se o usuário da terra arca com menos que 100% dos custos, indique quem cobre os custos remanescentes:

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

Comentários:

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 Fatores mais importantes que afetam os custos

Descreva os fatores mais determinantes que afetam os custos:

CW size, construction, equipment. Design of the whole CW - if designed as a more natural or rather a technical unit.

5. Ambiente natural e humano

5.1 Clima

Precipitação pluviométrica 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 a média pluviométrica anual em mm (se conhecida):

600,00

Especificações/comentários sobre a pluviosidade:

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 o nome da estação meteorológica de referência considerada:

Pelhřimov

Zona agroclimática
  • Subúmido

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 Topografia

Declividade média:
  • Plano (0-2%)
  • Suave ondulado (3-5%)
  • Ondulado (6-10%)
  • Moderadamente ondulado (11-15%)
  • Forte ondulado (16-30%)
  • Montanhoso (31-60%)
  • Escarpado (>60%)
Formas de relevo:
  • Planalto/planície
  • Cumes
  • Encosta de serra
  • Encosta de morro
  • Sopés
  • Fundos de vale
Zona de altitude:
  • 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 se a tecnologia é aplicada especificamente em:
  • Posições côncavas

5.3 Solos

Profundidade do solo em média:
  • Muito raso (0-20 cm)
  • Raso (21-50 cm)
  • Moderadamente profundo (51-80 cm)
  • Profundo (81-120 cm)
  • Muito profundo (>120 cm)
Textura do solo (solo superficial):
  • Médio (limoso, siltoso)
  • Fino/pesado (argila)
Textura do solo (>20 cm abaixo da superfície):
  • Médio (limoso, siltoso)
  • Fino/pesado (argila)
Matéria orgânica do solo superficial:
  • Médio (1-3%)
  • Baixo (<1%)
Caso disponível anexe a descrição completa do solo ou especifique as informações disponíveis, p. ex. tipo de solo, PH/acidez do solo, nitrogênio, capacidade de troca catiônica, salinidade, etc.

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

5.4 Disponibilidade e qualidade de água

Lençol freático:

5-50 m

Disponibilidade de água de superfície:

Médio

Qualidade da água (não tratada):

Água potável precária (tratamento necessário)

A qualidade da água refere-se a:

tanto de águas subterrâneas quanto de superfície

A salinidade da água é um problema?

Não

Ocorre inundação da área?

Sim

Regularidade:

Esporadicamente

Comentários e outras especificações sobre a qualidade e a quantidade da água:

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 Biodiversidade

Diversidade de espécies:
  • Médio
Diversidade de habitat:
  • Médio

5.6 Características dos usuários da terra que utilizam a tecnologia

Sedentário ou nômade:
  • Sedentário
Orientação de mercado do sistema de produção:
  • misto (subsistência/comercial)
Rendimento não agrícola:
  • Menos de 10% de toda renda
Nível relativo de riqueza:
  • Média
Indivíduos ou grupos:
  • Cooperativa
Nível de mecanização:
  • Mecanizado/motorizado
Gênero:
  • Mulheres
  • Homens
Idade dos usuários da terra:
  • Jovens
  • meia-idade
  • idosos

5.7 Área média de terrenos utilizados pelos usuários de terrenos que aplicam a Tecnologia

  • < 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
É considerado pequena, média ou grande escala (referente ao contexto local)?
  • Pequena escala
Comentários:

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 Propriedade de terra, direitos de uso da terra e de uso da água

Propriedade da terra:
  • Comunitário/rural
  • Indivíduo, não intitulado
Direitos do uso da terra:
  • Comunitário (organizado)
  • Arrendado
Direitos do uso da água:
  • Acesso livre (não organizado)
  • Comunitário (organizado)
Os direitos de uso da terra são baseados em um sistema jurídico tradicional?

Sim

Especifique:

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

5.9 Acesso a serviços e infraestrutura

Saúde:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Educação:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Assistência técnica:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Emprego (p. ex. não agrícola):
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Mercados:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Energia:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Vias e transporte:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Água potável e saneamento:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom
Serviços financeiros:
  • Pobre
  • Moderado
  • Bom

6. Impactos e declarações finais

6.1 Impactos no local mostrados pela tecnologia

Impactos socioeconômicos

Produção

Gestão de terra

Impedido
Simplificado
Comentários/especificar:

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

Disponibilidade e qualidade de água

Qualidade da água potável

diminuído
aumentado
Comentários/especificar:

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

Impactos ecológicos

Ciclo hídrico/escoamento

Quantidade de água

diminuído
aumentado
Comentários/especificar:

Enhancement of water residence time on agricultural land.

Qualidade de água

diminuído
aumentado
Comentários/especificar:

Improvement of water quality due to the implementation of CW.

Drenagem de excesso de água

Reduzido
Melhorado
Comentários/especificar:

Retention of drainage water runoff from land.

Biodiversidade: vegetação, animais

Diversidade vegetal

diminuído
aumentado
Comentários/especificar:

Enhancement

6.2 Impactos externos mostrados pela tecnologia

Disponibilidade de água

diminuído
aumentado
Comentários/especificar:

Enhancement of available water in the vicinity of the wetland

Poluição de água subterrânea/rio

aumentado
Reduzido
Comentários/especificar:

Improvement of water quality in adjacent streams.

6.3 Exposição e sensibilidade da tecnologia às mudanças climáticas graduais e extremos/desastres relacionados ao clima (conforme o ponto de vista dos usuários da terra)

Extremos (desastres) relacionados ao clima

Desastres meteorológicos
Como a tecnologia lida com isso?
Temporal local bem
Desastres hidrológicos
Como a tecnologia lida com isso?
Inundação súbita bem
Comentários:

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 Análise do custo-benefício

Como os benefícios se comparam aos custos de implantação (do ponto de vista dos usuários da terra)?
Retornos a curto prazo:

levemente negativo

Retornos a longo prazo:

muito positivo

Como os benefícios se comparam aos custos recorrentes/de manutenção(do ponto de vista dos usuários da terra)?
Retornos a curto prazo:

levemente negativo

Retornos a longo prazo:

neutro/balanceado

6.5 Adoção da tecnologia

  • casos isolados/experimental
Se disponível, determine a quantidade (número de unidades familiares e/ou área abordada):

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 aqueles que adotaram a Tecnologia, quantos o fizeram espontaneamente, ou seja, sem receber nenhum incentivo/ pagamento material?
  • 0-10%

6.6 Adaptação

A tecnologia foi recentemente modificada para adaptar-se as condições variáveis?

Não

6.7 Pontos fortes/vantagens/oportunidades da tecnologia

Pontos fortes/vantagens/oportunidades na visão do usuário da terra
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 Pontos fracos, desvantagens/riscos da tecnologia e formas de superá-los

Pontos fracos/desvantagens/riscos na visão do usuário da terra Como eles podem ser superados?
Higher implementation costs. Use as much local sources as possible. Work with the landscape, use old landsape patterns and experiences.

7. Referências e links

7.1 Métodos/fontes de informação

  • visitas de campo, pesquisas de campo

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

  • compilação de relatórios e outra documentação 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

Quando os dados foram compilados (no campo)?

31/12/2020

Comentários:

End of the project

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

Paper - https://tinyurl.com/yc5wwzsm

7.2 Referências às publicações disponíveis

Título, autor, ano, 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, ano, 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, ano, 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 Links para informações on-line relevantes

Título/ descrição:

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 Comentários gerais

This is the end.

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