Water retention area at the primary sea wall with the delineation of the retention area and the land use as developed in a participatory process with local experts (Research project 'COMTESS')

Water retention polders to improve water management (Германия)

Polder zum Wassermanagement entwickelt durch lokale Experten (Nordsee Region)

Описание

Water retaining polders to reduce flood risk due to heavy rainfall or runoff at high tide in embanked coastal lowlands. Delineation of the retention area and land use within the retention area was developed in a participatory process with local experts.

In the 19th and 20th century land was reclaimed from the sea to make use of the exposed fertile soils for agriculture through a process known as ‘impoldering’. The reclaimed land is now characterized by intensive grazing and cropland. This is a region where agriculture is the most important form of land use. However, the land needs to be regularly drained. Given the expected increase in precipitation in winter due to climate change, the corresponding increase in freshwater discharge needs to be managed. Furthermore, the periods when natural discharge into the sea oc-curs are likely to decrease – because of rising sea levels also caused by climate change. Consequently, in winter and spring, greater quantities of freshwater will need to be pumped into the sea rather than discharged naturally at the low or ‘ebb’ tide. Specially embanked water retention polders will be required to temporarily impound water as part of a multifunctional approach to coastal zone management.

Purpose of the Technology: These retention polders could be a cost-effective alternative to expensive invest-ments in extra pumping capacities to prevent submergence of low-lying cultivated areas. The primary aim is to restrict floods to the retention polders when the drain-age network is overburdened and cannot deal with the predicted extra demands in the future. The high evapotranspiration from the open waterbody, and the reeds growing within, will also help with reducing the amount of water. During dry sum-mers, the water in the retention polder could also be put to creative use as a source of irrigation. Another potential advantage is that subsurface saltwater intrusion in the region could be prevented by the freshwater-filled polders. During extreme storm surges and in the rare case of breaches in the sea wall, the retention polders would serve as an extra line of defence by holding seawater.

Establishment / maintenance activities and inputs: An embankment enclosing approx. 500 ha will be able to store up to 2,500,000 m³ of water. This will improve the drainage of an area of approx. 49,000 ha. The invest-ment for building this water retention area is high – but for the reasons stated it serves a necessary purpose at a cost which is lower than the alternative – increased pumped drainage installations. Maintenance costs will be lower than the drainage alternative as only the integrity of the embankment needs to be monitored regularly. Currently, agricultural land use within the polders is adapted to higher water levels and occasional flooding. Within the embanked area there will be a change from the current use of mainly crop land to extensive grazing, open water and reed stands.

Natural / human environment: Some parts within the retention polder will be used for agricultural purposes, while the wetter parts will be set aside. In these latter sections, undisturbed natural regen-eration will take place. A landscape comprising various different elements, without any extreme forms of intensive land use such as large areas of monocultures will be the result. Thus requirements for agricultural use and tourism will be addressed.

Местоположение

Местоположение: Landkreis Aurich, Germany, Lower Saxony, Германия

Число исследованных участков, где применяется Технология:

Географическая привязка выбранных участков
  • 7.07806, 53.44667

Пространственное распространение Технологии:

На постоянно охраняемой территории?:

Продолжительность применения Технологии: 10-50 лет назад

Тип внедрения/ применения
Detailed view within the water retention area with the delineation of the retention area and the land use as developed in a participatory process with local experts (Research project 'COMTESS')

Классификация Технологии

Основная цель
  • повышение производства
  • снижение или предотвращение деградации земель, восстановление нарушенных земель
  • сохранение экосистем
  • защита бассейнов рек (приводораздельной части/ нижнего течения) – в сочетании с другими Технологиями
  • сохранение/ повышение биоразнообразия
  • снижение риска стихийных бедствий
  • адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
  • смягчение последствий изменения климата
  • создание благоприятных экономических условий
  • создание благоприятных социальных условий
Землепользование
Комбинированное землепользование в пределах одной и той же земельной единицы: Да - Агро-пастбищное хозяйство ( включая растениеводство-животноводство)

  • Пахотные угодья и плантации
  • Пастбищные угодья
    • Стойловое содержание/ нулевой выпас
    • Улучшенные пастбища
    Вид животных: крупный рогатый скот - молочный, крупный рогатый скот - немолочная говядина
    Продукты и услуги: мясо, молоко

Водоснабжение
  • богарные земли
  • сочетание богарных и орошаемых земель
  • полное орошение

Цель, связанная с деградацией земель
  • предотвращение деградации земель
  • снижение деградации земель
  • восстановление/ реабилитация нарушенных земель
  • адаптация к деградации земель
  • не применимо
Тип деградации, на борьбу с которым направлена
  • ухудшение химических свойств почв - Хс: засоление/ подщелачивание
  • деградация водных ресурсов - Вуп: изменение объема поверхностного стока, Вуг: изменения уровня грунтовых вод/ водоносных горизонтов, Взг: снижение качества грунтовых вод
Категория УЗП
  • управление поверхностными водами (родники, реки, озёра, моря)
  • Охрана/ управление водно-болотными угодьями
  • Flood prevention
Мероприятия УЗП
  • инженерные мероприятия - И5: Дамбы, водохранилища, пруды
  • управленческие мероприятия - У1: Смена типа землепользования, У2: Изменение формы/ интенсивности хозяйствования

Технический рисунок

Технические характеристики
The figure shows the study region, located on the North Sea coast. The whole area is protected by a sea wall (grey). Crop fields (yellow), grasslands (green) and the drainage system (light blue) char-acterize the region. In contrast to T_GER001en and T_GER002en small water bodies (blue) surrounded by reeds (brown) act as water retention polders. Agricultural land use in some retention areas is adapted to the ground water levels and flooding frequencies. This results in parts of the retention areas being taken out of agricultural production and undisturbed development of natural habitats occurring. In other parts of the retention areas extensive grazing or reed farming will be practiced. This leads to a mosaic of different land uses in the landscape. Retention areas of 500 ha are able to store up to 2,500,000 m³ water. The height of the dams depends on the elevation of the landscape but in general a height of less than 2 m is sufficient.

Location: Krummhörn. County of Aurich, Lower Saxony

Technical knowledge required for field staff / advisors: high (To generate income in the retention area (without existing agricultural methods))

Technical knowledge required for water board: high (To build a new adapted drainage system with retention areas)

Main technical functions: control of dispersed runoff: retain / trap, control of concentrated runoff: retain / trap

Secondary technical functions: increase / maintain water stored in soil, increase of groundwater level / recharge of groundwater, spatial arrangement and diversification of land use

Dam/ pan/ pond
Height of bunds/banks/others (m): 1
Width of bunds/banks/others (m): 2
Length of bunds/banks/others (m): 13000

Construction material (earth): sand core and clay cover

Specification of dams/ pans/ ponds: Capacity 2500000m3

Catchment area: 49000ham2

Beneficial area: 49000ham2

Other specifications: size of retention area (embanked area): 500.00 ha

Change of land use type: Within the retention area the conditions are wetter than before. Therefore the agricultural land use needs to be changed to an adapted land use.

Change of land use practices / intensity level: Under the wetter conditions only a less intensive land use is possible, e.g. no crop fields but instead extensive grazing or cessation of agricultural land use.
Author: Udo Schotten

Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты

Подсчет вложений и затрат
  • Подсчитанные затраты:
  • Денежные единицы, использованные для подсчета затрат: Euro
  • Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 0.94 Euro
  • Средний размер дневного заработка для нанятых работников: 100.00
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
The establishment costs are for the whole retention area (500 ha). The establishment period will be half a year. Mainly the elevation in the region determines the costs as the height of the dams depend on the elevation. Typical heights are 1 m up to 2 m with a slope of 1:3.
Мероприятия, необходимые для начала реализации
  1. Building of dams (Сроки/ повторяемость проведения: during winter months)
Стоимость вложений и затрат по запуску
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (Euro) Общая стоимость на единицу (Euro) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Labour Dam 1,0 10000000,0 10000000,0
Оборудование
Machine use Dam 1,0 4000000,0 4000000,0
Строительные материалы
Earth Dam 1,0 112000,0 112000,0
Общая стоимость запуска Технологии 14'112'000.0
Общие затраты на создание Технологии в долларах США 15'012'765.96
Текущее обслуживание
  1. Control of dams (Сроки/ повторяемость проведения: once a year)
  2. Maintenance of dams (Сроки/ повторяемость проведения: once a year)
  3. Maintenance of drainage system (Сроки/ повторяемость проведения: once a year (mean of many years))
Стоимость вложений и затрат по эксплуатации
Опишите затраты Единица Количество Затраты на единицу (Euro) Общая стоимость на единицу (Euro) % затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда
Labour Dam 1,0 500,0 500,0
Оборудование
Machine use Dam 1,0 200,0 200,0
Строительные материалы
Earth Dam 1,0 100,0 100,0
Другие
Maintenance per km ditch Dam 1,0 2270,7 2270,7
Общая стоимость поддержания Технологии 3'070.7
Общие затраты на поддержание Технологии в долларах США 3'266.7

Природные условия

Среднегодовое количество осадков
  • < 250 мм
  • 251-500 мм
  • 501-750 мм
  • 751-1000 мм
  • 1001-1500 мм
  • 1501-2000 мм
  • 2001-3000 мм
  • 3001-4000 мм
  • > 4000 мм
Агроклиматическая зона
  • влажная
  • Умеренно-влажная
  • полузасушливая
  • засушливая
Дополнительные характеристики климата
Thermal climate class: temperate
Склон
  • пологие (0-2%)
  • покатые (3-5%)
  • покато-крутые (6-10%)
  • крутые (11-15%)
  • очень крутые (16-30%)
  • чрезвычайно крутые (31-60%)
  • обрывистые (>60%)
Формы рельефа
  • плато/ равнины
  • гребни хребтов/холмов
  • склоны гор
  • склоны холмов
  • подножья
  • днища долин
Высота над уровнем моря
  • 0-100 м над уровнем моря
  • 101-500 м н.у.м.
  • 501-1000 м н.у.м.
  • 1001-1500 м н.у.м.
  • 1501-2000 м н.у.м.
  • 2001-2500 м н.у.м.
  • 2501-3000 м н.у.м.
  • 3001-4000 м н.у.м.
  • > 4 тыс. м н.у.м.
Технология применяется в
  • в условиях выпуклого рельефа
  • в ситуациях вогнутого рельефа
  • не имеет значения
Мощность почв
  • поверхностные (0-20 см)
  • неглубокие (21-50 см)
  • умеренно глубокие (51-80 см)
  • глубокие (81-120 см)
  • очень глубокие (> 120 см)
Гранулометрический состав (верхнего горизонта)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Гранулометрический состав (на глубине более 20 см)
  • грубый крупнозернистый/ лёгкий (песчаный)
  • средние фракции (суглинистый, супесчаный)
  • тонкодисперсный/ тяжёлый (глинистый)
Содержание органического вещества в верхнем почвенном горизонте
  • высокое (> 3%)
  • среднее (1-3%)
  • низкое (< 1%)
Уровень грунтовых вод
  • на поверхности
  • < 5 м
  • 5-50 м
  • > 50 м
Доступность поверхностных вод
  • избыток
  • хорошая
  • средняя
  • недостаточны/ отсутствуют
Качество воды (без обработки)
  • питьевая вода хорошего качества
  • питьевая вода плохого качества (необходима обработка)
  • исключительно для сельскохозяйственного использования (орошение)
  • непригодная для использования
Качество воды относится к:
Является ли солёность воды проблемой?
  • Да
  • Нет

Повторяемость затопления
  • Да
  • Нет
Видовое разнообразие
  • высокое
  • средняя
  • низкое
Разнообразие местообитаний
  • высокое
  • средняя
  • низкое

Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

Рыночная ориентация
  • натуральное хозяйство (самообеспечение)
  • смешанный (натуральный / коммерческий)
  • товарное/ рыночное хозяйство
Доходы из других источников
  • < 10% всех доходов
  • 10-50% всех доходов
  • > 50% всех доходов
Относительный уровень достатка
  • очень плохой
  • плохой
  • средний
  • обеспеченный
  • весьма обеспеченный
Уровень механизации
  • ручной труд
  • тягловая сила
  • механизировано/ есть автотранспорт
Осёдлый или кочевой
  • Осёдлый
  • Полукочевой
  • Кочевой
Индивидуальное или коллективное хозяйство
  • частное/ домовладение
  • группа/ община
  • кооператив
  • использующее наемных работников (компания, государство)
Пол
  • женщины
  • мужчины
Возраст
  • дети
  • молодёжь
  • средний возраст
  • пожилой
Площадь, используемая домохозяйством
  • < 0,5 га
  • 0,5-1 га
  • 1-2 га
  • 2-5 га
  • 5-15 га
  • 15-50 га
  • 50-100 га
  • 100-500 га
  • 500-1000 га
  • 1000-10000 га
  • > 10000 га
Масштаб
  • мелкое
  • среднего размера
  • крупное
Собственность на землю
  • государственная
  • частной компании
  • общинная/ поселковая
  • коллективная
  • индивидуальная, не оформленная в собственность
  • индивидуальная, оформленная в собственность
Права на землепользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Права на водовользование
  • неограниченное (неконтролируемое)
  • общинное (контролируемое)
  • аренда
  • индивидуальное
Доступ к базовым услугам и инфраструктуре
медицинское обслуживание

плохой
хорошая
образование

плохой
хорошая
технические консультации

плохой
хорошая
занятость (вне хозяйства)

плохой
хорошая
рынки

плохой
хорошая
электроснабжение

плохой
хорошая
транспорт и дорожная сеть

плохой
хорошая
водоснабжение и канализация

плохой
хорошая
финансовые услуги

плохой
хорошая

Влияние

Социально-экономическое воздействие
Продуктивность сельскохозяйственных культур
снизил.
увеличил.


Under wet conditions in the retention area a crop production is not possible any more.

производство кормов
снизил.
увеличил.


Under wet conditions in the retention area an intensive fodder production is not possible any more.

качество кормов
снизил.
увеличил.


Under wet conditions in the retention area the optiomal fodder quality can not ensured any more.

риск потери продуктивности
увеличил.
снизил.


Regarding crops: The retention area is used for excess water and may be flooded during growing season.

сельскохозяйственные издержки
увеличил.
снизил.


Only adjusted land use takes place, therefore the expenses are reduced nearly to 0.

доходы хозяйства
снизил.
увеличил.

разнообразие источников дохода
снизил.
увеличил.


Due to land use adapted to the conditions the typical land use is not possible and a diversitfication will take place with reed mowing and extensive grazing in the retention area.

Intrusion by saline groundwater
decreased
increased

Социальное и культурное воздействие
возможности отдыха и рекреации
снизил.
улучшил.


Diversification of landscape by building the retention area will increase the attractivity for recreation and tourists.

смягчение конфликтов
ухудшил.
улучшил.

Экологическое воздействие
количество воды
снизил.
увеличил.


Typical for the region are wet situations. These typical wet conditions are restored by cessation of drainage system within the retention area.

качество воды
снизил.
увеличил.


Updwelling of saline groundwater is prevented by increased water level in the retention area.

уровень грунтовых/ подземных вод
снизился
восстановился


By water in the retention are the recharge of groundwater will increase and prevent salinization.

испарение
увеличил.
снизил.


Instead of pumping water into the sea a higher amount is evapotranspirated naturally.

влажность почв
снизил.
увеличил.


Typical for the region are wet situations. These typical wet conditions are restored by cessation of drainage system within the retention area.

засоленность
увеличил.
снизил.


By water in the retention are the recharge of groundwater will increase and prevent salinization.

почвенное / подземное органическое вещество/ углерод
снизил.
увеличил.


By wetter conditions the soil organic matter will be increased.

разнообразие флоры
снизил.
увеличил.


By diversification of land use the number of species will be increased, especially due to extensive land use.

разнообразие фауны
снизил.
увеличил.


By diversification of land use the number of species will be increased, especially due to extensive land use.

разнообразие местообитаний
снизил.
увеличил.


By diversification of land use the number of habitats will be increased.

выбросы углекислого газа и парниковых газов
увеличил.
снизил.


Modelled is the global warming potential by gas emissions. Not yet clear if it is benefit or disadvantage. Model will show.

Влияние за пределами территории применения
доступность воды (подземные воды, источники)
снизил.
увеличил.

надежность и постоянство водотоков (включая слабые водотоки)
снизил.
увеличил.


Water stored in retention area can be used for irrigation during dry summer months.

затопление участков ниже по течению (нежелательное)
увеличил.
сократил.


Measured m3 of excess water in the catchment area, leading to floods or needs to be pumped. Exact values from modelling will be added as soon as possible!

ущерб прилегающим полям
увеличил.
сократил.

ущерб объектам инфраструктуры общего/ частного пользования
увеличил.
сократил.

Reduced hazard towards adverse events
reduced
improved

Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Насколько получаемый результат сопоставим с затратами на техническое обслуживание
Эффективность затрат в краткосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

Эффективность затрат в долгосрочной перспективе
крайне отрицательно
очень позитивное

The benefits will be visible in an longer time frame. There will be benefits of the investments when considering sea level rise in the upcoming 100 years.

Изменение климата

Постепенное изменение климата
среднегодовые температуры увеличилось

очень плохо
очень хорошо
Экстремальные явления, связанные с изменением климата (стихийные бедствия)
местные ливневые дожди

очень плохо
очень хорошо
местные ураганы

очень плохо
очень хорошо
засухи

очень плохо
очень хорошо
регулярные наводнения (выход рек из берегов)

очень плохо
очень хорошо
Другие воздействия, связанные с изменением климата
сокращение вегетационного периода

очень плохо
очень хорошо
Ответ: не известно

Внедрение и адаптация

Доля землепользователей (в процентах), применяющих Технологию
  • отдельные случаи/ эксперимент
  • 1-10%
  • 11-50%
  • > 50%
Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?
  • 0-10%
  • 11-50%
  • 51-90%
  • 91-100%
Была ли Технология УЗП модифицирована в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?
  • Да
  • Нет
К каким именно изменяющимся условиям среды?
  • изменения климата/ экстремальные погодные явления
  • изменяющиеся условия рынка
  • доступность рабочей силы (например, из-за миграции населения)

Заключительные положения и извлечённые уроки

Сильные стороны: по мнению землепользователей
  • The retention area will supplement the drainage of the arable fields and pastures outside the retention area

    How can they be sustained / enhanced? Combine with other technical solutions for protection against flooding.
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
  • Prevention of flooding during strong rainfalls and possibility to irrigate during dry periods

    How can they be sustained / enhanced? The larger the retention areas are the more water can be stored
  • Prevention of salt water intrusion in the region

    How can they be sustained / enhanced? Fresh water in the retention areas prevents saline ground water from intrusion. Build polders in areas where saline ground water intrudes.
  • Endangered species might obtain new habitats in the retention area

    How can they be sustained / enhanced? Extensive land use can help to optimize the habitats for endan-gered species and increase attractiveness for tourism.
  • Through investments in building retention polders the very ex-pensive strengthening of the existing drainage system is no longer necessary.

    How can they be sustained / enhanced? By increasing the attractiveness for tourism alternative benefits for land owner can be generated.
  • Multi-functional land use in the catchment and in the retention area

    How can they be sustained / enhanced? Support farmers with land in the retention area (e.g. financially or with additional agricultural land outside the retention area). Sup-port discussions between farmers’ associations and nature con-servation agencies.
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
  • The retention polders will change the landscape and this may reduce the value of the region for tourism Include tourist concerns within the retention area (accessibility, information, attractiveness)
  • Endangered species might lose habitats when building up the retention polders Do not build a retention area where endangered species live
  • Loss of livelihoods Retention areas should be planned for parts of the landscape without settlements
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления
  • Loss of land for agricultural production Create retention polders where the productivity is already low. Encourage alternative land use (for example reed production) in the retention polders.
  • High water levels (especially with changing levels) may generate high emissions of greenhouse gases. Ground water levels should kept stable near to the soil surface.
  • Retention area is probably too small if pessimistic sea level rise predictions come true. Increase size of retention polders.

Справочные материалы

Составитель
  • Martin Maier
Editors
Рецензент
  • Fabian Ottiger
  • David Streiff
  • Alexandra Gavilano
Продолжительность применения Технологии: 10 июня 2015 г.
Последнее обновление: 6 мая 2019 г.
Ответственные специалисты
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Связанные данные по УЗП
Документирование осуществлялось при участии
Организация Проект
Ключевые ссылки
  • http://www.comtess.uni-oldenburg.de/:
Ссылки на материалы по теме, доступные онлайн
  • http://www.comtess.uni-oldenburg.de/: None
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International