Lukanga Swamps
Samenvatting project
Rationale
The Lukanga Swamps area is an example of a wetland area within a large river system, that acts as a
sponge and fulfills a range of functions for the local and regional communities. Not only is the area a
wetland of major importance (Ramsar Site), it also plays a key role in water retention (flood water
storage), water storage (for agriculture, consumption and hydropower) and the livelihood of communities. These kind of wetlands play a large role in maintaining the resiliency of landscapes, a
resiliency that is strongly needed for climate adaptation. However, they can only play this role when in a
healthy state.
Various functions of the Lukanga Swamps are under threat by the influx of sediments into the basin and
by the abundant growth of vegetation. As a result, large floods occur during the wet season, while more
and more droughts occur during the dry season. In addition to Nature-Based Solutions (NBS) in the
hinterland (which are already being studied, see also section 3), the extraction of sediment and
vegetation could help to restore the full retention capacity and aid all functions that are coupled to the
water body (e.g. fishing, irrigation, drinking water, transport and energy supply). The sediments and
vegetation from the swamps may find beneficial applications, for instance in raising agricultural areas,
improve the fertility of soils, use as mitigation measures for erosion or in the production of clay blocks
or bricks.
The Lukanga swamps are a key example of where Nature-based solutions are necessary to protect
livelihoods, stable economics, and biodiverse ecosystems. The swamps, by their nature, play a critical
economic role to the population and industry in the lower Kafue River basin. For instance, the Kafue River
is the source on which the energy factory downstream is running, but the Kafue River is also the source
for agricultural development, fisheries and transport. Through its sponge effect, the swamps hold water
from the upper Kafue River and slowly release it back into the system to the lower Kafue river system.
During this period of storage, the water is purified through natural processes and vegetation. By restoring
and protecting the Lukanga Swamps as a natural water sponge system, we can ensure that there will be
continued energy and water supply to Lusaka and Kafue town downstream. Economically, if we don’t act,
if only 10% of the Lukanga’s sponge capacity is reduced, there is an estimated yearly loss of over 41.5
million USD (Deltares, 2021).
The Project
Full-scale extraction of sediments and vegetation from the Lukanga Swamps for beneficial use requires,
first of all, a good understanding of all aspects in the system (natural system ánd societal system). In
order to understand how to extract the sediments and how to use them in the best way we need to
understand the physics of the swamp and the soil characteristics, but we also need to understand the
local needs and issues in which sediments could help, the local legislation and governance context and
how to achieve longevity related to the use of sediments and the way of living of the local community.
An overview of the key knowledge gaps is a first step towards implementation. The next step then
consists of developing the required know-how by research and pilots. The final step should focus on
upscaling and implementation. The, for this TKI, proposed research study covers the first step and the
second step up to pilot implementation.
Knowledge development for upscaling
The new knowledge that is developed through this project is not only favorable for enabling further
implementation at Lukanga Swamps but also favorable for the partners within this project as it enables
upscaling and implementation worldwide. Worldwide, there are various wetlands systems, like Lukanga
Swamps, and most of them face similar challenges, with a variety of issues (sedimentation, land use
changes, climate change) that threaten their functioning and their values/services within the larger
scale systems they interact. Nature-based Solutions and interventions are necessary to revamp the
natural functioning of these systems and assure a future-proof continuation of the values they deliver.
The problems within the Lukanga Swamps area and the approach towards the solutions (NBS) that are
being considered and developed provide the potential to further the knowledge development on
learning how to deal with these situations. Developing this knowledge by furthering the Lukanga
Swamps example for NBS implementation is the core of the project proposed.
Doel van het project
Doel van het project is het uitvoeren van een onderzoeksstudie om te komen tot kennisontwikkeling
richting mogelijkheden tot implementatie (industrieel onderzoek en experimentele ontwikkeling)
gericht op de volgende punten:
- Het opdoen van kennis m.b.t. fysische, sociale en governance aspecten.
Specifieke kennisvergaring: (1) informatie over de overstromingen, waar deze plaatsvinden, wie
daar last van ondervinden, (2) wat de samenstelling en de milieukwaliteit is van het
bodemmateriaal en de vegetatie, (3) hoe het gebied nu wordt gebruikt, (4) welke governance
structuren nodig zijn/ingezet kunnen worden om de problematiek aan te pakken.
Generieke kennisvergaring: Het verzamelen en ontwikkelen van deze kennis zorgt er voor dat er
een uitgebreide systeembeschrijving kan worden opgesteld en inzicht wordt verkregen welke
basis-informatie minimaal noodzakelijk is voor een afdoende systeembeschrijving zodat in
vergelijkbare systemen ook NbS ontwikkelingen kunnen worden ingezet.
- Het opdoen van kennis over geschikte procedés en producten, leidend tot een beter inzicht in
kosten en benefits.
Specifieke kennisvergaring: (1) werkbare processen (o.a. duurzame, baggertechnieken) in laag
technische en afgelegen omgeving, (2) welke nuttige producten ontwikkeld kunnen worden op
basis van de beschikbare materialen, (3) werkbare cooperaties of handelsmethoden om de te
ontwikkelen producten duurzaam in te zetten ten behoeve van de locale omgevin, (4) op basis
van bovenstaande punten inzicht in de kosten en baten.
Generieke kennisvergaring: Het verzamelen en ontwikkelen van deze kennis zorgt ervoor dat op
andere locaties deze methodes ingezet kunnen gaan worden omdat meer inzicht is ontwikkeld in
de mogelijkheden en de kosten en baten en er zodoende een business case kan worden
ontwikkeld, benodigd voor opschaling van de Lukanga methode.
- Het organiseren van stakeholderbijeenkomsten op verschillende niveaus, van lokale gebruikers tot
overheidsniveau. om mogelijke oplossingsrichtingen te verkennen, te filteren en prioriteren om
zodoende oplossingen te vinden die echt gedragen worden en tot werkelijke vooruitgang leiden.
Dit gebeurt in samenhang en in samenwerking met de stakeholder bijeenkomsten die binnen het
bredere programma worden uitgevoerd.
Specifieke kennisvergaring leidend tot generieke kennisvergaring: kennis over stakeholders en de
institutionele processen is altijd zeer context en land specifiek. Elke specifieke kennisvergaring
omtrent dit thema is waardevol omdat het, doormiddel van het bundelen van vele ervaring in
verschillende landen, bijdraagt aan generieke kennisontwikkeling op dit vlak. Gezien het feit dat
governance en instutionele aspecten grote barriëres zijn bij het opschalen van NbS is het
waardevol om juist op dit punt meer specifieke kennisontwikkeling te genereren.
Het initiëren van een fysieke pilot die de overgebleven vragen kan gaan beantwoorden.
Specifieke kennisvergaring: (1) inzicht in de haalbaarheid van fysieke pilots, een belangrijke eerste
stap in opschaling, (2) inzicht in de kennislacunes die niet doormiddel van studie kunnen worden
opgepakt maar waarvoor echt een fysieke pilot nodig is (als voorbeeld: Dit kunnen vragen zijn
over toepasbaarheid en winbaarheid van het materiaal maar ook vragen over financierbaarheid
bij toepassing op grote schaal en samenwerkingsvormen voor implementatie op grote schaal.
N.B. het doel van dit project loopt tot en met het initiëren van de pilot. Het uitvoeren van de pilot
valt buiten de pre-feasibility studie. Generieke kennisvergaring: inzicht in het type vragen dat middels een pilot (of een eerste stap in
een project) opgelost dient te worden. Bij opschaling en toepassing van de methodieken in
andere landen gaat dit helpen om het proces tot opschaling te versnellen.
- Inzicht in lange termijn oplossingen voor een duurzame instandhouding van grootschalige
wetland/moerassystemen.
Specifieke kennisvergaring: Voor Lukanga Swamps levert het project inzicht in de methodes en
benodigheden voor een duurzame ontwikkeling van het gebied met benefits voor zowel
economie als ecologie zodat opschaling/verdere implementatie mogelijk is.
Generieke kennisvergaring: Wereldwijd zijn er vele wetland systemen met een vergelijkbare
problematiek. Overal wordt gezocht naar duurzame ontwikkelingsmogelijkheden voor deze
gebieden waarbij, in het licht van klimaatverandering, het herstellen van de bufferfunctie
essentieel is. Een goed herstel van dit type gebieden is een zeer relevante klimaat adaptieve
maatregel. De kennis die wordt opgedaan door uitvoering van het project is direct in te zetten in
systemen elders.
Motivatie
Nature-based Solutions zijn beproefde methoden om socio-economische vraagstukken op te lossen en
daarbij meerdere voordelen ‘benefits’ te creëren. Voorbeelden zijn zachte kustverdediging zoals
duinsystemen en mangrovesystemen, het aanleggen van natuureilanden met overtollig gebaggerd
materiaal en ruimte voor de rivier maatregelen. Het denkkader voor het toepassen van dit soort
oplossingen is grotendeels beschikbaar, maar grootschalige implementatie komt niet voldoende op
gang. Bij grootschalige implementatie gaat het niet alleen om het op grote schaal toepassen van één
specifieke ingreep, maar ook om op landschapsschaal een oplossing te ontwikkelen die uit verschillende
NbS onderdelen bestaat.
Moeraslandschappen zoals Lukanga Swamps hebben een sterke behoefte aan combinaties van NbS
oplossingen op landschapsschaal. Met dergelijke oplossingen kan de bufferfunctie worden hersteld van
de swamps in het watersysteem, zodat zowel droogte- als overstromingsproblemen worden beperkt en
daarbij kan het opbaggerde materiaal bijdrages leveren aan de landbouw- en natuurontwikkeling in het
achterland. Binnen de Lukanga Swamps casus wordt al gewerkt aan verschillende NbS onderdelen: in de
catchment, wordt al met de lokale en regionale stakeholders goed gekeken naar specifieke NbS die in
samenhang dienen te worden geïmplementeerd. Wat er verder nog aan ingrepen mogelijk is, wordt op
dit moment in verschillende activiteiten onderzocht en afgewogen. Daarbij is van belang hoe deze
samenhangen met de oplossingen in de catchment en wat er allemaal nodig is aan kennis over het
totale systeem (fysisch, ecologisch, socio-economisch, governance) om dit succesvol te kunnen
oppakken. Kennisontwikkeling is hier nodig voordat vervolgstappen kunnen worden gedaan en deze
kennisontwikkeling is zowel specifiek (geeft informatie over hoe dit zou kunnen in de Lukanga Swampscasus)
en generiek (geeft informatie over hoe je zo’n probleemstelling moet aanpakken, ook op andere
plekken in de wereld). De kans om die dubbelslag in kennisontwikkeling te verwezenlijke is de
hoofdreden voor EcoShape om met dit project aan de slag te willen gaan; de (lokale) partners leveren
hun bijdrage vanuit het Lukanga Swamps-perspectief en EcoShape gebruikt haar middelen en TKImiddelen
voor de input in generieke kennis ontwikkeling.
Uitgevoerde acties
Activiteit 1: System description, industrieel onderzoek – Q3 2024.
Narratief: Compleet overzicht van functies en de relaties van functies met het fysische en biologische
systeem, inclusief een overzicht van de stakeholders en hun relatie met het systeem en de functies. Een
uitgebreide systeem beschrijving is de basis van elke NbS oplossing op landschapsschaal. Hiertoe
behoort ook het verkrijgen van inzicht in materiaal (veldbemonstering en laboratorium onderzoek),
materieel en toepassingsmogelijkheden (validatie van technieken) in de lokale context. Naast een
resultaat voor de Lukanga Swamps casus komen er ook lessons learned naar voren voor toepasbaarheid
elders.
Product 1: Notitie Systeembeschrijving & lessons learned; 2024
Activiteit 2: Scenario ontwikkeling, industrieel onderzoek, QQ3 – Q4 2024.
Narratief: Op basis van activiteit 1 en verschillende stakeholdersessies wordt een overzicht gemaakt van
potentiële oplossingsrichtingen. Hierbij worden ook kennisleemtes aangeduid welke in een latere fase
via pilotonderzoek worden opgepakt. De scenario-ontwikkeling is gericht op een duurzame inrichting
van het grootschalige systeem rond de Lukanga Swamps waarbij mogelijk nieuwe verdienmodellen
ontstaan voor de lokale bevolking. Als basis voor dit instrument wordt de ‘landscape proposition’-
methode gebruikt, welke na de sessie zal worden geëvalueerd en aangescherpt voor het ontwikkelen
van een aanpak spons-moerasgebieden in rivieren.
Product 2: Overzichtsdocument scenario’s & aanscherping methodiek: oplossingsrichtingen; 2024
Activiteit 3: Pilot definitie, industrieel onderzoek, Q4 2024 – Q1 2025
Narratief: Op basis van act. 1 en 2 wordt toegewerkt naar een pilot. De ontwikkelde kennis en kunde
over het fysieke, ecologische en governance systeem wordt gebruikt om een pilot (prototype) te
definiëren. De pilot zal zich moeten richten op verschillende aspecten, waarbij tenminste praktische
haalbaarheid, specifieke kennisontwikkeling op materiaal en hergebruik, beheer en onderhoud worden
beschouwd en tevens het vertrouwen bij lokale bewoners en organisaties en de toegevoegde waarde
aan de orde komen. De pilot is gericht op de lokale specifieke omstandigheden maar juist ook die zaken
die nodig zijn voor implementatie elders zullen onderzocht moeten worden. Dus specifieke
onderzoeksvragen incl. generieke vragen voor opschaling en wereldwijde implementatie. De kennis die
we ontwikkelen tijdens het opzetten van de pilot studie zal worden opgenomen in guidelines (EcoShape
guidelines) zodat deze kennis ook daadwerkelijk gebruikt kan gaan worden bij projecten elders. N.B. het
betreft hier alleen het definiëren van een pilot inclusief onderzoeksvoorstel op hoofdlijnen. Nadere
uitwerking van het ontwerp van de pilot en pilot uitvoering is geen onderdeel van de voorgestelde
studie.
Product 3: Notitie voorstel tot pilot incl. onderzoeksvoorstel op hoofdlijnen; 2025
Product 4: Guidelines voor de ontwikkeling van pilots & projecten in moerasgebieden; 2025
Activiteit 4: Feasibility and outlook, experimentele ontwikkeling, Q3 2024
Narratief: Het opstellen van een short list met mogelijke maatregelen/oplossingsrichtingen waarbij
focus ligt op haalbaarheid en benodigde stappen tot verdere implementatie (incl. Pilots). Hierbij zal ook
worden gekeken in welke andere binnenlandse wetland systemen in aanmerking komen voor
vergelijkbare maatregelen/oplossingsrichtingen. Alle kennis en kunde zoals opgedaan binnen het
project komt samen in de Guidelines voor sustainable wetlands, t.b.v. duplicatie elders en opschaling.
Product 4: Guidelines voor de ontwikkeling van pilots & projecten in moerasgebieden; 2025
Product 5: Eindrapport pre-feasibility ; 2025
Innovativiteit
NbS zijn inmiddels wereldwijd bekend bij de meeste partijen, maar ze worden nog niet op grote schaal
geïmplementeerd. Voorbeeldprojecten van NbS zijn veelal pilot projecten, projecten die blijven steken
in de kleine schaal, onderzoek en experimenteren. Innovaties vinden per definitie plaats in dit soort
pilot projecten (o.a. specifieke kennisopbouw), maar de grootste innovaties voor NbS de komende jaren
zit in het mogelijk maken van grootschalige toepassing, op lokatie maar ook elders in de wereld.
Alhoewel de voorgestelde studie ook bijdraagt aan onderzoek en experimenteren op de kleinere schaal,
is de insteek bij voorbaat gericht op de opschaling. Beoogd wordt dat het onderzoek leidt tot een pilot
die expliciet gericht is op grootschalige toepassing in Lukanga Swamps en vergelijkbare systemen
wereldwijd. Het voorstel tot pilot is een specifiek eindresultaat van de voorgestelde studie dat is gericht
op juist die punten die grootschalige implementatie nu belemmeren.
Naast bovenstaande is ook de context voor dit project nieuw en innovatief. De setting van Lukanga
Swamps is een landelijk gebied met laag-technologische mogelijkheden. NbS projecten en
ontwikkelingen hebben zich nog maar in heel beperkte mate gericht op zeer landelijke gebieden met
laag-technologische mogelijkheden. Het is een uitdaging om voor dit type gebied zinvolle en
waardevolle NbS te ontwikkelen inclusief bijbehorende verdienmodellen voor lokale bewoners en
organisaties. Echter, op het moment dat het lukt om zinvolle en waardevolle NbS te ontwikkelen voor
landelijke gebieden met laag-technologische mogelijkheden, en ook zicht te krijgen op de
financierbaarheid hiervan, dan kan de NL-sector hier als frontrunner mee aan de slag.
De kennis en kunde die wordt opgedaan door uitvoering van het voorgestelde project biedt handvaten,
maar ook waardevolle referenties, voor de Nederlandse sector voor toepassing in projecten wereldwijd.
Het project levert belangrijke inzichten voor mogelijk en onmogelijke NbS-oplossingen in binnenlandse
moerasgebieden met een bufferende functie in het grootschalige watersysteem. Dergelijke systemen
zijn wereldwijd aanwezig (denk aan de Pantanal in Zuid-Amerika, Tonlé Sap in Zuidoost Azië en de
Okavango in Afrika), hebben een grote ruimtelijke schaal en zijn belangrijk vanwege hun
ecosysteemdiensten. Valorisatie omvat zowel het aanbod van diensten, in de vorm van consultancy en
engineering, als de levering van equipment en het uitvoeren van baggerwerkzaamheden.
Valorisatie
De belangrijkste uitkomst van het project in termen van valorisatie is dat door het project NbSoplossingen
op een landschapsschaal beschikbaar komen voor binnenlandse wetland systemen. Deze
NbS-oplossingen zullen door alle EcoShape-projectpartners wereldwijd worden toegepast in
consultancy, engineering en uitvoering in vergelijkbare settings. De EcoShape infrastructuur voor de
disseminatie van de resultaten (website, presentaties wereldwijd, bijdragen aan boeken en papers)
zullen worden gebruikt om de uitkomsten wereldwijd te delen.
Product 1 Systeembeschrijving: De systeembeschrijving is de basis voor de volgende stappen in het
project. Daarnaast wordt de systeembeschrijving gebruikt voor het opstellen van een wetenschappelijke
paper over het watersysteem van Lukanga Swamps in samenhang met de rest van het stroomgebied.
Product 2 Oplossingsrichtingen incl. kennisleemtes: Product 2 levert aan de ene kant gebiedspecifieke
input die nodig is voor product 3. Anderzijds levert het belangrijke inzichten voor mogelijk en
onmogelijke NbS-oplossingen in binnenlandse moerasgebieden met een bufferende functie in het
grootschalige watersysteem. Dergelijke systemen zijn wereldwijd aanwezig (denk aan de Pantanal in
Zuid-Amerika, Tonlé Sap in Zuid-Amerika en de Okavango in Afrika), hebben een grote ruimtelijke schaal
en zijn belangrijk vanwege hun ecosysteemdiensten. De omvang van de potentiële markt zal bij het
opstellen van product 2 nader in beeld worden gebracht.
Product 3 Voorstel tot pilot: Het voorstel is primair toepasbaar voor de specifieke situatie in Lukanga
Swamps en gericht op het beantwoorden van de belangrijkste praktische kennisvragen voor verdere
implementatie. Echter, gezien de wens tot opschaling en wereldwijde implementatie zal bij het
opstellen van voorstel tot pilot ook rekening worden gehouden met wat er precies nodig is om
wereldwijde implementatie een stap dichter bij te brengen
Intellectueel eigendom
Het EcoShape projectteam werkt volgens de EcoShape consortiumovereenkomst. Hierin zijn alle
afspraken omtrent IP en toegankelijkheid opgenomen. Doelstelling is zoveel mogelijk kennis (in de
guidelines) publiek beschikbaar te maken. Voor verdere informatie wordt verwezen naar de EcoShape
consortiumovereenkomst welke is toegevoegd aan de aanvraag
Informatievoorziening project
Communicatie is key in dit project.
Voor de specifieke communicatie wordt afgestemd met en gebruik gemaakt van de ontwikkelingen van
het Lukanga Swamps project door WWF.
Generieke communicatie over de resultaten van het project en de lessen hierover voor toepassingen
elders zullen via de EcoShape-kanalen verspreid worden en aandacht krijgen in EcoShape-events.