De Vlaamse landbouw heeft, vooral in relatief vlakke gebieden, een uitgebreid netwerk aan grachten en beken om de percelen te draineren in natte periodes. Deze drainage verdroogt het landschap en zorgt voor bijkomende opbrengstverliezen bij droogte. Gezien de acute droogteproblematiek is het belangrijk dat het landbouwkundig waterbeheer verduurzaamt waarbij de impact van landbouw op het watersysteem wordt ingeperkt. Door regelbare landbouwstuwen te installeren in grachten kunnen landbouwers zelf de lokale waterhuishouding beheren. Landbouwstuwen houden het water in het fijnmazige grachtenstelsel langer op, wat zorgt voor een langere infiltratietijd. Hierdoor verhoogt het bodemvochtgehalte en ook de grondwaterstanden in de omliggende percelen. Op lange termijn wordt er aan drukopbouw gedaan en worden grondwaterreserves minder snel uitgeput. Vanuit de Bodemkundige Dienst van België wordt er onderzoek gedaan naar de geschiktheid van landbouwstuwen en naar hun impact op het omliggende landschap en de gewasopbrengst. Een gedetailleerde terrein- en bodemstudie, op basis van het Digitaal Hoogtemodel en de Belgische Bodemkaart, bepaalt de geschiktheid van landbouwstuwen op perceelsniveau. Aanvullend worden, met behulp van tijdsreeksanalyse, grondwaterstanden gesimuleerd voor een ongestuwd en gestuwd scenario. Vanuit een bodemwaterbalans-model worden vervolgens voor een ongestuwd en gestuwd scenario gewasopbrengsten berekend. Dit laat toe om advies te geven op basis van kwalitatieve en kwantitatieve criteria om zo landbouwstuwen optimaal in te zetten om de effecten van droogte te bestrijden. Voor landbouwstuwen in het domein van De Liereman te Oud-Turnhout werd, voor het desbetreffende VLM project, een meerwaarde tot 7% in de gewasopbrengst geschat. Voor Bocholt Stuwt, een project gefinancierd door het Droogte Innovatie Fonds van provincie Limburg, worden aan de hand van de bovenvermelde analyse er 20 landbouwstuwen geïnstalleerd op strategische locaties. Deze worden gemonitord aan de hand van grondwatermetingen in de omgeving van de stuw en metingen van waterstanden in grachten. Aan de Prinsenloop in Noord-Limburg werd via een RTK-GPS het grachtenstelsel nauwkeurig in kaart gebracht. Een uitvoerige analyse op basis van deze resultaten identificeerde potentieel droge en natte gebieden. Er zullen nieuwe stuwen worden geplaatst om het bestaande netwerk van stuwen dat dateert van begin jaren 2000 te optimaliseren aan de huidige omstandigheden. Bovenvermelde onderzoeken streven naar lokaal waterbeheer doormiddel van stuwen te plaatsen op de meest geschikte locatie, om de meeste impact te hebben. Deze landbouwstuwen hebben een groot potentieel om water op te houden in het fijnmazig grachtenstelsel en droogte-effecten te mitigeren.

1. Agricultural weirs to
retain water in
Flanders
Valkenborg B.(1), Janssens P.(1), De Bièvre D.(1),
Coussement T. (1), Palmans S. (2), Keppens S. (2), Wolfs V.
(3), Meuris S. (4), Verellen K. (4), Raman M. (4)
(1) Bodemkundige Dienst van België
(2) Proef en vormingscentrum voor de Landbouw
(3) Sumaqua
(4) Boerennatuur Vlaanderen

2. Water management in Flanders
Agricultural weirs to retain water in Flanders 2
Drainage of water
• Winter: too wet
• Drainage of field
• ditches in agricultural fields
Dynamical and Sustainable
retention of water
• Winter: wet
• Summer: dry (or too wet: 2021)
• Store water for future generations
• Reduce waterflow
• Increase infiltration: area and time

3. Content
1. Agricultural weirs in Flanders
2. Strategic placing of weirs
1. Regional scale
2. Local scale
3. Theoretical yield increments
4. Monitoring of weirs
5. Furture research
Agricultural weirs to retain water in Flanders 3

4. Agricultural weirs
• Retain water in ditches
• Increase the infiltration time
• Higher groundwater table
depths
• Increased yield
• Good drainage downstream of
the weirs
4
Agricultural weirs to retain water in Flanders
High water
level
Low water
level

5. Illustrative example
Without weir
With weir

6. Illustrative example – vegetation
Weir doesn’t provide any additional retention of water
+ farmer lost control of water level on its field

7. Strategic placing – regional scale
• Topography: location within the landscape
• Soils
• Texture
• Drainage
• Ditches
• Direction of waterflow
• Depth of ditches
• Land use
Agricultural weirs to retain water in Flanders 7

8. Agricultural weirs to retain water in Flanders 8
Weirs
Area of interest
Connection
Ditch
Groundwater measurement
Phreatic network
INBO network

9. Agricultural weirs to retain water in Flanders 9
Weirs
Area of interest
Connection
Ditch

10. Agricultural weirs to retain water in Flanders 10
Weirs
Area of interest
Connection
Ditch
Drainageclass
Other

11. Optimal placing at field scale
• Where to place the weir in the ditch?
• Best placing = largest impact on water table depth
• Topography
Agricultural weirs to retain water in Flanders 11

12. Optimal placing at field scale
• Where to place the weir in the ditch?
• Best placing = largest impact on water table depth
• Topography
Agricultural weirs to retain water in Flanders 12

13. Optimal placing at field scale
• Where to place the weir in the ditch?
• Best placing = largest impact on water table depth
• Topography
Agricultural weirs to retain water in Flanders 13
Slope of the ditch

14. Optimal placing at field scale
Agricultural weirs to retain water in Flanders 14
Parcel
Weirs
Ditch
Connection
Flow direction

15. Optimal placing at field scale
Agricultural weirs to retain water in Flanders 15
Weirs
Ditch
Connection
Flow direction
Maximal impact
of one weir

16. Theoretical yield increments
Agricultural weirs to retain water in Flanders 16
• Ground water measurements
• Precipitation
• Evapotranspiration
SoilWaterBalance
Water table depth:
Park & Parker Weir
No weir
vd: deep percolation
Calibration: 𝛼, k, ℎ0
ℎ𝑖+1 = ℎ𝑖𝑒𝑘 +
𝛼 𝑒𝑘
− 1 ∗ 𝑣𝑑
1000𝑘
Time series analysis
Water
level
(m
TAW)
Water
level
(m)
No weir
Weir
Measurements

17. Theoretical yield increments
17
Crop yield
SoilWaterBalance
• Ground water measurements
• Precipitation
• Evapotranspiration
SoilWaterBalance
Water table depth:
Park & Parker Weir
No weir
vd: deep percolation
Calibration: 𝛼, k, ℎ0
No exact estimation relative comparison
between sites
(Allen et al., 1998)
1 −
𝑌𝑎
𝑌𝑚
= 1 −
𝐸𝑇𝑎
𝐸𝑇𝑚
𝐾𝑦
Yield deficit
Evapotranspiration
deficit
Ya: Actual yield
Ym: Maximal yield
ETa: Actual evapotranspiration
ETm: Maximal evapotranspiration
Ky: Yield response factor
Water
level
(m
TAW)
Water
level
(m)
No weir
Weir
Measurements
Yield
increment
(%)

18. Monitoring of weirs
• Sensor: water level measurements in ditches
• Monitoring well: ground water table depth
measurements
• Intercomparability: between different locations
of weirs
• Slope
• Soil texture and drainage
• Intracomparability: multiple monitoring wells
at one weir
Agricultural weirs to retain water in Flanders 18

19. Agricultural weirs to retain water in Flanders 19
Effect of weir
No effect of weir
Monitoring of water
level in ditches
Comparison in
place and in time
Suitable
Moderately suitable
Not suitable
Rejected
Controlled drainage
Weirs
Connection
Ditch
Flow direction
Ditches
Monitoring well
Water level measurements
IO-Things sensor
Monitoring
Water level estimation (m, ref. weir)

20. Future
• Inventarisation of agricultural ditches (StuwViewer met impact)
• Management plans -> advice to farmers
• Design of weirs
• 2D modeling of groundwater table
Agricultural weirs to retain water in Flanders 20

21. Questions?