Retention of soil particles, phosphorus, nitrogen and pesticides in small constructed wetlands in agricultural watersheds

Like dokumenter
TILTAK I VASSDRAG FANGDAMMAR, EROSJONSTILTAK OG FLOMDEMPING. MÅLRETTING AV TILTAK OG MER KOSTNADSEFFEKTIVE TILTAK

TILTAK I VASSDRAG FANGDAMMAR, EROSJONSTILTAK OG FLOMDEMPING. MÅLRETTING AV TILTAK OG MER KOSTNADSEFFEKTIVE TILTAK

Fangdammar og erosjonstiltak. Korleis hindre at den beste jorda går tapt? Atle Hauge, forsker NIBIO, Klima og Miljø

Planlegging av rensedammer Jærmuseet 13.februar Atle Hauge, forsker - Bioforsk Jord og Miljø

Tilbakeholding av partikler i konstruerte våtmarker/fangdammer

4 nye metoder for å holde tilbake partikler og fosfor i landbrukets drenssystemer foreløpige resultater

Seminar om renseløsninger. Vannområde Leira-Nitelva, Thon Hotel Arena i Lillestrøm, 14. juni 2017 STOPP JORDA!

Landbrukshelga i Akershus 26.januar Vedlikehold og dimensjonering av hydrotekniske tiltak 2. Drenering

Tiltak i landbruket Overvåking, årsaker og effekter

Rensesystemer i nedbørfelt

FOKUSBioforsk Vol 3 Nr

Tiltak i landbruket Effekter og kostnader

Partikler i drensvann- tiltak Lillian Øygarden Bioforsk bidrag fra Atle Hauge, Anne Falk Øgaard

Fangdamsedimenter på Jæren

Jordarbetning og skyddszoner Hur påverkar det fosforförlusterna?

Sett inn bilde her 20 x 7,5-8 cm

Tiltak i landbruket Effekter og kostnader

Fosfornivåer i jord og sedimenter samt estimert P-transport til Årungen

Kunstig våtmark som avløpsvannbehandling

REGULERINGSPLAN ØVRE TORP OVERVANN

By Bioforsk RECOCA Team Per Stålnacke Csilla Farkas Johannes Deelstra

Avrenningsprosesser i jordbrukslandskapet. Sigrun H. Kværnø

SYNERGIES BETWEEN MEASURES FOR ADAPTATION, EMISSIONS TO AIR AND WATER QUALITY IN AGRICULTURE

Tilbakeholding av fosfor og jordpartikler i fangdammene rundt Akersvannet

Drenering og nydyrking av grovforarealer Fagmøte i Tynset 24.januar 2013

FORSLAG TIL RENSEPARK I NESBØ HELLEGNEISSONE

Kan vi drenere oss bort fra effekter av klimaendringer? Johannes Deelstra

Innparametre, beregninger og forutsetninger:

FORSLAG TIL RENSEPARK I NESBØ HELLEGNEISSONE

Evaluering av fangdammer som miljøtiltak i SMIL

Kantvegetasjon og fangdammer som rensetiltak mot næringsstoff og plantevernmidler

Jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA)

Rensing av overvann i byområder

KOMMUNDELPLAN FOR VANNMILJØ I SKI TETTSTEDSAVRENING TIL BEKKER

Modellering av hydrologiske prosesser med høy oppløsning i tid og rom. Stein Beldring Norges vassdrags- og energidirektorat

Hydrotekniske problemer, grøfting og lystgassutslipp. Foredrag på KOLA VIKEN i Kongsberg 30.oktober Atle Hauge. Bioforsk

Drenering. Drammen 5. april 2013

Kritiske nivåer av P i jord og sedimenter relatert til risiko for eutrofiering - innvirkning av klima

Terranimo a model for estimation of the risk for soil compaction.

Algevekst innvirkning av klima, næringsstoffer og lys et langtiddstudie fra en landbrukspåvirket innsjø ( )

NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES. EXFLOOD EXFLOOD (Bioforsk, UMB, NVE, Minnesota, KTH, Insurance companies, 3 municipalities)

Resultater fra Program for jord- og vannovervåking i landbruket (JOVA) for

Presentasjon av masteoppgaven:

Skalaproblematikk. Tar vi de riktige valg? Har vi forstått prosessene? Hvorfor bedres ikke vannkvalitet tross tiltak

LIMNO-SOIL I. UMB og LIMNO-CONSULT Tore Krogstad og Øivind Løvstad. Integrert vann og jordovervåking - Jord og rennende vann LIMNO-CONSULT

Pilotanlegg med bekkevoller og sedimentasjonsdammer på Jæren

Fosforutvasking fra organisk jord

Norske tilførsler av næringssalter til nordlige Skagerrak trender og kilder

Jordbrukets nitrogen- og fosforutslipp status og trender

Sedimentasjon av partikler etter snøsmeltingen. Flere konsepter Avrenning gjennom marksonen/grunnvannssonen

Vannets veier over og under bakken

Mulige tiltak mot avrenning fra jordbruket i Rogaland

FAGDAG GRØFTING, HYDROTEKNIKK OG JORDPAKKING

Fosfor i vestre Vansjø effekt av tiltak

Sampling frequency and uncertainty: Examples from Norwegian case studies

UNIVERSITETET I OSLO

Vannteknikk for landskapsingeniører THT 200 Åpne kanaler, erosjon, tiltak, dimensjonering

Fig.1: Kartskisse over Værnesos- vassdraget, med stasjoner. kilde Vann- Nett

Overvåking i jordbruksdominerte nedbørfelt. Johannes Deelstra, Marianne Bechmann, Rikard Pedersen,

Sterkt modifiserte vannforekomster (SMVF), ferskvann. Fagseminar om Vannforvaltningsforskriftens krav til overvåking av vann.

Kantvegetasjon langs bekker og elver i jordbrukslandskapet

Avrenning fra sure bergarter etter vegbygging Erfaringer fra Kaldvellfjorden

betydningen for tiltaksgjennomføring Johannes Deelstra

Sedimentenes betydning som fosforkilde i Årungen

Examples and experience from restorations along Tana river on the norwegian side. Knut Aune Hoseth Head of northern region

Erfaringer fra JOVA-felt. Johannes Deelstra og Hans Olav Eggestad

AVLØPSRENSING FRA TURISTANLEGNING JENTOFTBUKTA GRUNNUNDERSØKELSER OG BEREGNINGER

Klimaendringer betydningen for dimensjoneringsgrunnlaget for hydrotekniske systemer i. landbruket Atle Hauge Bioforsk

Drenering. Drammen 5. april 2013 v/ Torgeir Tajet, NLR Viken

Vannkvalitetsmål i leirjordsområder er de satt riktig

Variasjon og usikkerhet i effekter av tiltak Fagsamling Vanndirektivet Selbu 28. oktober 2010 Svein Skøien

Fig.1: Kartskisse over Indrelva med stasjoner I- 1 til I- 5, kilde Vann- nett.

Gjenåpning av lukka bekker

Bruk av regnbed for rensing av overvann i kaldt klima

Development of the Norwegian WFD classification system for eutrophication

Laboratorieanalyser av suspendert stoff, fosfor og nitrogen i turbide vannprøver usikkerhet og metodeutfordringer

Blir vannkvaliteten i elvene våre bedre?

Vannforeningen og Jordforeningens seminar 8. oktober 2015 om flom, ras og jordtap. Eva Skarbøvik, NIBIO

Dimensjonering Lukkinger, stikkrenner og avløp. Hvorfor?

Et kritisk blikk på overvåkingsprogram for kjemiske støtteparametre i elver og bekker: Gir de den informasjon vi trenger?

Vegfylling på kalk- og sementpeler

Fagdag i grøfting Atle Hauge NIBIO

NOTAT FLOMBEREGNING FOR STEINERUDBEKKEN

NOTAT ETABLERING AV BRØNN NR. 3

DRENERINGSSEMINAR. Bodø 6. mai Marka 8. mai. Are Johansen. Norsk Landbruksrådgiving Lofoten

Bruk av avrenningsmodeller i tiltaksanalyser utfordringer for å nå klassegrensene

MARKDAG I STEIGEN Are Johansen. Norsk Landbruksrådgiving Lofoten

Sedimenttransport i vassdrag og erosjon av forurenset materiale. Jim Bogen Norges vassdrag og energidirektorat. 100 års flommen i Glomma 3.06.

Drenering og hydrotekniske tiltak hvordan få ut vannet, men ikke jord og fosfor? - trenger vi nye anbefalinger til bonden? Atle Hauge Bioforsk

Tor Haakon Bakken. SINTEF Energi og NTNU

Kantvegetasjon. Anne Grete Rostad

Anne Kristine Søvik, Kinga Àdam, Adam M. Paruch

Regnbed som tiltak for bærekraftig overvannshåndtering i kaldt klima

Närsaltkoncentrationer och

Vegetasjonssoner bidrar til renere vann i vassdrag og innsjøer

Figur 1. Kartskisse som viser grøfter (turkis strek) og dreneringsforhold ut fra skytebanen (kilde: Asplan Viak, 2007).

Modeller for landbruk i Norge

Kartlegging av fosfor og nitrogen i grøftevann i Figgjoelvas nedbørfelt

Hvor finner vi flått på vårbeiter? - og betydning av gjengroing for flåttangrep på lam på vårbeite

Dimensjonering av blågrønne løsninger for håndtering av overvann

Transkript:

Retention of soil particles, phosphorus, nitrogen and pesticides in small constructed wetlands in agricultural watersheds Atle Hauge Norwegian Institute for Agricultural and Environmental Research

What is the problem? Soil and Phosphorus leak to the river and lakes algae growth JOVA yearly lost from agricultur Soil particles: 10 300 kg/daa Fosfor: 50-950 g/daa

Bent C. Braskerud NVE Atle Hauge Bioforsk, jord og miljø

A typical Norwegian constructed wetland: Inlet a b c d Outlet Components used in Norwegian constructed wetlands: (a)sedimentation pond, (b) vegetation filter, (c) overflow zone covered with vegetation or stones and (d) outlet basin. Often low dams separate CW-components. Depths were originally 1 m in a, 0.5 m in b and d, 0 m in c.

Particles in sediment Delta (d) # Inlet Sedimentation basin (s) Wetland filter (f) 4 5 6 Threshold with V-notch # Outlet 1 2 3 400 Sediment (kg/m2) 300 200 100 Leir: < 0.002 mm Silt: 0.002-0.06 mm Sand: 0.06-2.0 mm Grus: > 2.0 mm Particle size - Meter from inlet 0 0 20 40 60 80 100 Meter fra innløpet s. 14

Vegetation 120 100 Vegetasjonsdekning (%) 80 60 40 20 A C 0 0 1 2 3 4 5 6 Alder (år) B D Vegetation cover in 4 constructed wetlands 6 first years.

Vegetation filter and depth 80 Tilbakeholdt fosfor (%) 60 40 20 0 Grunne våtmarker Dype våtmarker/dammer 0 0.1 0.2 0.3 0.4 Anleggets andel av nedbørfeltets areal (%) Shallow wetlands hold back more Phosphorus s. 15

Name of pond: Grautholen 1-2 m dyp Svært lite sed.kammer

Vegetation prevent resuspension s. 6

Important for phosphorus retention Constructed wetlands work best in polluted creeks, with high amount of particles Near to pollution source Do not mix with clean water Constructed wetlands should have Deep sedimentation pond in the start Shallow vegetation zone Vegetation cover 0,1 % of watershed size

Partikkeltransport i bekker 150 First flush Hysterese 400 Jordpartikler (mg/l) 100 50 Partikler i bekk Partikler i utløp Vannføring 300 200 100 Vannføring (l/s/km 2) 0 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63 66 69 72 75 Timer Figur 2. Partikkelkonsentrasjonen i bekken endrer seg ofte raskt med tida. 0 Erosjonsrate fra 0,4 til 2,7 tonn, tilbakeholdt fra 40 til 95 % Erosjonsraten var: 1,5 tonn, tilbakeholdingen: 50 %

Algetilgjengelig fosfor Alge-P Berg (A) Kinn (C) Flatabekken (F) Symbolforklaring = Løst reaktivt fosfor + = Totalt reaktivt fosfor Grautholen (G) + = Partikkelbundet fosfor s. 9

Hydraulisk belastning: QA -1 Q A Hydraulic load (m d -1 ) 20 15 10 5 0 200 509 818 Wetland BERG 1998 1999 2000 2001 Snitt Q/A: 2.3 m d -1. Oppholdstid: 4.3 timer s. 11

Hvor mye fosfor holdes tilbake? Best når det gjelder TP retention (%) 80 60 40 20 0-20 y = 6.4x + 21.3; r 2 = 0.09; P<0.004 0 1 2 3 4 Hydraulic load (m d) Legend CW-A CW-C CW-F CW-G1 CW-G2 Mod1

Aggregater gjør at leire oppfører seg som silt og sand

Hvor mye fosfor holdes tilbake? 80 Tilbakeholdt fosfor (%) 60 40 20 Løst fosfor Partikkelbundet fosfor 0 0 1 2 3 4 Hydraulisk belastning (m/d) Figur 7. Tilbakeholding av fosfor i fangdammer s. 12

Tilbakeholding av jord og fosfor Tabell 2. Gjennomsnittlig tilbakeholding av jordpartikler og fosfor i fire fangdammer Q/A Jord partikler Total fosfor Nr (m/d) Relativ (%) Spesifikk (kg/m 2 /år) Relativ (%) Spesifikk (g/m 2 /år) A 1,7 66 83 42 51 C 1,9 45 89 27 58 F 1,8 62 36 23 37 G 0,8 68 22 42 46 Q/A hydraulisk belastning. s. 11

Avrenning og tap av alge-fosfor 400 800 Redox i vann (mv) 300 200 100 Mn(IV) NO3 200 100 600 400 0 0 Vannføring (l/s) 0 31 62 93 124 155 186 217 248 279 310 341 A 2001 O2 Vannføring Redox 300 Fe(III) -100 J F M A M J J A S O N D P P P s. 12

Vegetasjonen hindrer utspyling (resuspensjon) 50 100 Resuspensjon (%) 40 30 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Alder (år) Tilbakeholdt partikler (%) 75 50 25 0 0 25 50 75 100 125 Vegetasjon (%) Figur 14. Resuspensjonen av sediment avtok drastisk med økt vegetasjonsdekning s. 16 Figur 12. Tilbakeholdingen av jordpartikler økte med vegetasjonsdekning i fangdammene s. 15

Vegetasjonen hindrer resuspensjon 10 22 cm Sedimentasjon (cm/år) 8 6 4 2 0 A B C D Figur 13. Årlig sedimentasjon i vegetasjonsfiltrene i fangdam A-D over 10 år. Sedimentveksten økte de fire første åra. Deretter var det andre forhold som bestemte tilbakeholdingen s. 16

Forbedring av fangdammkonseptet: Forsøksanlegget i Lier P P P P Filter 1= Grus og sand; 2= Algefilter; 3= Div. filtertyper: Leca, torv, skjellsand, bark, sand; 4= Vegertasjonsfilter (dybde 0.4-0.5 m), STANDARD FANGDAM; Forbedre tilbakeholdingen av Løst P og N, samt pesticider 5= Grunt vegetasjonsfilter (dybde 0.05 m); 6= Skiferheller (IKKE veg. dybde 0-0.05 m); 7= Dypt vegetasjonsfilter (dybde 0.6-0.7 m); 8= Bygghalm. s. 11

Terskler Jordterskel Vannspeil Jord Steindekke 0.5 m Plastikk Fiberduk Hoppeterskel A B Er det fisk som vandrer? Fiber duk Grus/småstein s. 19

Tersklenes akilleshæl Vannspeil Steindekke 0.5 m Jord Plastikk Fiberduk Fiberduk mellom jord og stein Stor nok stein til overdekning s. 19

Plassering og dimensjonering av anlegget

Størrelse avhenger av tilførsler Fra dyrka mark og bekk

Beregning av partikkelfjerning Tilbakeholding (%) 100 80 60 40 20 0 60 µm 20 µm Middel silt Planert Ikke planert Fin silt Grov leir 6 µm 2 µm 0.6 µm 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 A / Q (m 2 /m 3 s) Figur 21. Tilbakeholding av partikler med ulik størrelse i fangdammer avhengig av invers hydraulisk belastning (A/Q). s. 25

Hva er optimalt? Hvor stor skal fangdammen være? TP retention (%) 100 80 60 40 20 0-20 y = 31.714x 0.166 r 2 = 0.102-40 0.001 0.01 0.1 1 10 Ratio A /catchment area (%) specific TP retention (g m -2 yr -1 ) 120 100 80 60 40 20 0? y = 2.3x (-0.83) r 2 = 0.41 <1 %? -20 0.001 0.01 0.1 1 10 Ratio A /catchment area (%)

Kortslutningsstrømmer hydraulisk effektivitet 1 2 3 26 % 76 % 61 % 4 5 90 % 76 % = Vannretning 76 % = Hydraulisk effektivitet Fig. 22. Hydraulisk effektivitet for fem dammer med dybde 1,5 m (Etter Persson m.fl., 1999). s. 27

Sedimentet i fangdammer er matjord 2 G Fosfor i sedimentet (g/kg) 1 C A 1:1 linje F 0 0 1 2 Fosfor i matjordlaget (g/kg) Figur 20. Aggregater Figur 26. Fosfor i sedimentet i fangdammene er ofte høyere enn innholdet i dyrka mark. s. 31

Hva er viktigst å huske på? Nedbørfeltene påvirker virkningsgraden Ta vare på aggregatene; kort veg fra jorde til tiltak Tilbakeholdingen øker med tilførslene; virker best ved høye tap Unngå vann fra utmark; reint vann fortynner Fangdammer skal ha sedimentasjonskammer; forlenge levetida være grunne; kort sedimentasjonsveg ha vegetasjon; hindre utspyling, sprevannet være minst 0,1 % av nedbørfeltets størrelse, gjerne 1 %! Store fangdammer fanger mest og varer lengst! Fra huskeliste for fangdambyggere s. 33