Detention pond (LISt Gesellschaft für Verkehrswesen und ingenieurtechnische Dienstleistungen mbH, Bereich Kompensationsmaßnahmenmanagement)

Detention ponds (Германия)

Rückhaltebecken

Описание

Detention ponds are artificially excavated basins that collect stormwater runoff and eroded sediment from the upstream catchment. The water stored in these ponds is slowly released into a water body or it infiltrates into the groundwater – or both. Their primary functions are flood control, erosion control and water quality improvement.

This documentation focuses on a detention basin constructed to hold surface runoff at the lowest point of an agricultural catchment. A well-designed detention pond is an effective flood control and landscape management measure. It stores surface runoff and releases it through controlled flow, infiltration, or evaporation (or a combination), and reduces nutrient inputs to the adjacent water body by filtering out sediment and nutrients through particle deposition, or nutrient uptake by plants. On average, water treatment in a detention pond can remove about 50-60% of suspended solids, 30-35% of total phosphorus and total nitrogen, and 25-65% of metals. Ponds also provide habitat for terrestrial, riparian and aquatic species. In addition to their ecological impact, they have an aesthetic and cultural value to society, for example, as a demonstration of effective sustainable water management.
The detention basin described here was constructed by excavating a new depression and ditch system. It consists of a 450 m long inlet channel, a 250 m² pond, and an overflow channel that diverts excess water downstream to the nearest river (Schwarzer Schöps). However, there are no outlet structures for draining water that is captured in the pond (apart from the overflow). All the collected water seeps into the ground and soil particles settle. As a general rule, the size of such a pond should be 3-7% of the upstream catchment and should be able to hold at least the precipitation of a 1 in 30 year rainfall event. However, as the infiltration of the collected water is rather slow, the efficiency is reduced for successive events and overflowing is common. The depth should be between 1.2 m and 2.0 m. A deeper pond can lead to stratification and anoxic conditions, while a shallower pond may cause algal blooms and high biological activity in the summer. Water stored in the pond should remain for at least 20 days to ensure biological treatment.
The construction of the detention pond in this documentation was initiated as a compensation and replacement measure for the construction of a new road in 2016. Accordingly, the road construction authority, the landscape conservation association and a farmer were involved in the implementation.
As usual with such measures there are drawbacks as well as positive impact for landowners. The measure consumes a lot of land, which automatically results in yield losses. It is expensive to build and not easy to construct - and requires the help of an engineering firm while also being time-consuming to maintain. Maintenance is required to sustain the benefits of the technology. For a pond such as that documented here, the following maintenance activities are necessary: during the first three years, maintenance includes mowing the surrounding green area and the dried out pond and channel three times per year. After the fourth year, maintenance includes (a) an annual function check, (b) a check for pest infestation every two years, and (c) suppression of excess woody growth every eight to ten years. Twice a year (mid-June and late August), the grass around the pond and in the intake channel is mowed and the clippings are removed. Shrubs and woody plants are maintained, especially by pruning woody plants (every 8 to 10 years) and coppicing sections of shrubs (every 10 to 15 years). In the long term, it may be necessary to remove the deposited sediments in order to maintain the retention capacity.

Местоположение

Местоположение: Reichenbach, Saxony, Германия

Число исследованных участков, где применяется Технология: отдельный участок

Географическая привязка выбранных участков
  • 14.7681, 51.1411

Пространственное распространение Технологии: примененяется точечно/ на небольших участках

На постоянно охраняемой территории?: Нет

Продолжительность применения Технологии: 10-50 лет назад

Тип внедрения/ применения
Overgrown inlet channel, three years after the opening title photo (in section 1.1) (Felix Witing)
Overflow channel (LISt Gesellschaft für Verkehrswesen und ingenieurtechnische Dienstleistungen mbH, Bereich Kompensationsmaßnahmenmanagement)

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: Нет

  • Другие - Поясните: extensively farmed grassland

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
  • водная эрозия почв - ВЭп: поверхностная эрозия/смыв верхних почвенных горизонтов , ВЭл: овражная эрозия / оврагообразование
  • деградация водных ресурсов - Вуп: изменение объема поверхностного стока, Вуг: изменения уровня грунтовых вод/ водоносных горизонтов
Категория УЗП
  • сбор атмосферных осадков
  • снижение риска природных стихийных бедствий на основе экосистемного подхода
Мероприятия УЗП
  • инженерные мероприятия - И5: Дамбы, водохранилища, пруды

Технический рисунок

Технические характеристики
Securing dam stability by willow sticks.
Author: LISt Gesellschaft für Verkehrswesen und ingenieurtechnische Dienstleistungen mbH, Bereich Kompensationsmaßnahmenmanagement
A detention pond (in genreral) consists of a sediment forebay (pretreatment system), a permanent pool that is intended to remain wet throughout the year (but may dry out), a temporary storage pond for flood attenuation, and a shallow zone or aquatic bench along the edge of the permanent pool to support wetland planting that provides ecological and safety benefits. It should be wedge-shaped with a length to width ratio of between 3:1 and 5:1. The side slope shouldn’t be steeper than 1:3 for public safety and maintenance access.
Author: Hunt et al. (2020)

Запуск и текущее обслуживание: мероприятия, необходимые ресурсы и затраты

Подсчет вложений и затрат
  • Подсчитанные затраты: на технологическую единицу (единица: Detention pond (as documented here) volume, length: 225 m², ca. 337,5 m³ (water depth of 1,5m))
  • Денежные единицы, использованные для подсчета затрат:
  • Обменный курс (к доллару США): 1 USD = 0.91 €
  • Средний размер дневного заработка для нанятых работников: 18.70 € per hour
Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат
From the government perspective: A budget must be set aside annually for necessary maintenance to ensure functional efficiency.
Мероприятия, необходимые для начала реализации
  1. remove topsoil (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  2. profile water body according to site plan (Standing water 1.5 m deep, ditch 0.5-1.5m deep) (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  3. installing of inlet channel (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  4. installing erosion protection on embankments (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  5. cover the topsoil / terrain profiling (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  6. planting of shrubs & aquatic plants along the shoreline (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  7. ditch connection to Schwarzer-Schöps (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  8. reprofiling ditches (90m) (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  9. desilting of drainage ditch to Schwarzer-Schöps (Сроки/ повторяемость проведения: None)
  10. subsequent installation of a spillway (beak structure: 'Schnabelbauwerk') and willow sticks as an erosion control measure for the ditch connection to Schwarzer-Schöps. (Сроки/ повторяемость проведения: None)
Общие расходы по запуску (приблизительно)
25250,0
Текущее обслуживание
  1. completion and development maintenance (mowing of the green area and the water-free water body) (Сроки/ повторяемость проведения: first three years: three times per year)
  2. functional check (Сроки/ повторяемость проведения: after the fourth year: every year)
  3. check for pest infestation (Сроки/ повторяемость проведения: after the fourth year : every other year)
  4. check to suppress unwanted woody growth (Сроки/ повторяемость проведения: after the fourth year: every 8 to 10 years)
  5. grass around the pond and in the intake channel is mowed and the clippings are removed (Сроки/ повторяемость проведения: after the fourth year: twice a year (mid-June and late August))
  6. pruning woody plants (Сроки/ повторяемость проведения: every 8 to 10 years)
  7. putting sections of shrubs on stock (Сроки/ повторяемость проведения: every 10 to 15 years)
Суммарная стоимость эксплуатации (оценка)
618,0

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
Average annual rainfall in mm: 750.82 mm/a
Name of the meteorological station: https://whh-kliwes.de/mapview
Length of growing period (LGP): 209 days
(https://www.umwelt.sachsen.de/dauer-der-vegetationsperiode-30631.html)
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: поверхностные воды
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
доступность оросительных вод
снизил.
увеличил.

сельскохозяйственные издержки
увеличил.
снизил.


not on agricultural inputs, but establishment and maintenance consume a lot of money.

объем работ
увеличил.
снизил.

Социальное и культурное воздействие
Экологическое воздействие
качество воды
снизил.
увеличил.


Improved water quality of subsequent river Schwarzer-Schöps.

водный дренаж
снизил.
улучшил.

влажность почв
снизил.
увеличил.


Soil moisture next to the retention pond increased due to infiltration.

разнообразие флоры
снизил.
увеличил.


More plant diversity compared to normal farmed grassland.

разнообразие фауны
снизил.
увеличил.

разнообразие местообитаний
снизил.
увеличил.

последствия наводнений
увеличил.
снизил.

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

загрязнение подземных/ речных вод
увеличил.
сократил.

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

Изменение климата

Постепенное изменение климата
среднегодовое количество осадков снизилось

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

очень плохо
очень хорошо
сильная жара

очень плохо
очень хорошо

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
  • temporary water-bearing habitat
  • biotopic network
  • buffer effect
Сильные стороны: по мнению составителя или ответственных специалистов
  • effective flood control and landscape management measure
  • Stores surface runoff, slows it down, and releases it incrementally through controlled runoff, infiltration, or evaporation. Reduces nutrient inputs to adjacent water bodies.
  • aesthetic and cultural value for the society
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению землепользователейвозможные пути преодоления
  • Danger of siltation and succession if not maintained regularly and professionally.
  • Difficult maintenance due to inaccessible terrain.
Слабые стороны/ недостатки/ риски: по мнению составителя или ответственных специалистоввозможные пути преодоления
  • Consumes a lot of land, which means a loss of yield.
  • expensive to build and not easy to construct
  • requires the help of an engineering firm
  • time-consuming to maintain

Справочные материалы

Составитель
  • Felix Witing
Editors
  • Michael Strauch
  • Mona Pauer
Рецензент
  • William Critchley
  • Rima Mekdaschi Studer
Продолжительность применения Технологии: 11 мая 2022 г.
Последнее обновление: 3 ноября 2023 г.
Ответственные специалисты
Полное описание в базе данных ВОКАТ
Связанные данные по УЗП
Документирование осуществлялось при участии
Организация Проект
Ссылки на материалы по теме, доступные онлайн
This work is licensed under Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareaAlike 4.0 International