رصد مائي مستمر للمغذيات والرواسب في مستجمعات المياه الزراعية

Summary

مع تقدم التكنولوجيا وارتفاع توقعات المستخدم النهائي، زادت الحاجة واستخدام أعلى الأزمنة البيانات لتقدير حمل الملوثات. ويصف هذا البروتوكول طريقة مستمرة في الموقع رصد نوعية المياه للحصول على بيانات الاستبانة الزمنية أعلى لعلم المياه القرارات المتعلقة بإدارة الموارد.

Abstract

تركيزات الملوثات والأحمال في مستجمعات المياه تختلف اختلافاً كبيرا مع الزمان والمكان. معلومات دقيقة وفي الوقت المناسب بشأن الحجم الملوثات في المياه شرط أساسي لفهم القوى المحركة لكميات الملوثات وجعل المياه علم قرارات إدارة الموارد. الأسلوب "الاستيلاء على أخذ العينات" استخداماً يوفر تركيزات الملوثات في وقت أخذ العينات (أي تركيز لقطة) وقد ظل-أو أوفيربريديكت بتركيزات الملوثات والأحمال. الرصد المستمر للمغذيات والرواسب مؤخرا تلقي مزيدا من الاهتمام بسبب التقدم في الحوسبة، والاستشعار عن التكنولوجيا، وأجهزة التخزين. هذا البروتوكول يوضح استخدام أجهزة الاستشعار، بارامترات والأجهزة باستمرار رصد النترات في الموقع والأمونيوم والتعكر، درجة الحموضة، الموصلية، ودرجة الحرارة والأوكسجين الذائب (DO) وحساب الأحمال من اتجاهين (خنادق) في اثنين مستجمعات المياه الزراعية. مع المعايرة الصحيحة، والصيانة، وتشغيل أجهزة الاستشعار وبارامترات، يمكن الحصول على بيانات نوعية المياه الصالحة للشرب عن طريق التغلب على الظروف الصعبة مثل تراكم الحشف والحطام. الأسلوب يمكن أيضا استخدامها في مستجمعات المياه من مختلف الأحجام وتتميز بالأراضي الزراعية والحرجية، و/أو الحضرية.

Introduction

ويقدم معلومات عن تركيزات الملوثات على مستويات مكانية مختلفة، اعتماداً على حجم المنطقة المساهمة التي يمكن أن تتراوح بين مؤامرة أو حقل فاصلاً رصد نوعية المياه. ويجري هذا الرصد على مدى فترة من الزمن، مثل حدث واحد، يوم، هذا موسم، أو سنة. يمكن أن تكون المعلومات التي حصل من رصد نوعية المياه، وتتعلق أساسا بالعناصر الغذائية (مثل النيتروجين والفوسفور) والرواسب، المستخدمة ل: 1) فهم العمليات الهيدرولوجية والنقل والتحويل من الملوثات في تيارات، مثل خنادق الصرف الزراعي؛ 2) تقييم كفاءة الممارسات الإدارية المطبقة على مستجمعات المياه لتقليل الحمل المغذيات والرواسب وزيادة نوعية المياه؛ 3) تقييم إيصال من الرواسب والمواد المغذية للمياه المصب؛ و 4) تحسين نماذج من العناصر الغذائية والرواسب نفهم الهيدرولوجية والمائية نوعية العمليات التي تحدد ديناميات ونقل الملوثات عبر مجموعة جداول زمنية ومكانية.

هذه المعلومات حاسمة لاستعادة النظم الإيكولوجية المائية والتخطيط المستدام وإدارة موارد المياه¹.

الأسلوب الأكثر استخداماً للمغذيات والرواسب الرصد في فاصلاً هو الاستيلاء على أخذ العينات. يمثل الاستيلاء على أخذ العينات بدقة تركيز لقطة في الوقت عينة². فإنه يمكن أيضا تصور تلاف تركيزات الملوثات مع مرور الوقت إذا كان يتم تكرار أخذ العينات. ومع ذلك، أخذ عينات متكررة الوقت مكثفة ومكلفة، وكثيراً ما يجعله غير عملي². بالإضافة إلى ذلك، يجوز الاستيلاء على أخذ العينات تحت-أو المبالغة في تقدير تركيزات الملوثات الفعلية خارج وقت أخذ العينات^2،3،4. ونتيجة لذلك، قد لا تكون الأحمال المحسوبة باستخدام مثل هذه التركيزات دقيقة.

الرصد المستمر يوفر بدلاً من ذلك، معلومات دقيقة وفي الوقت المناسب على نوعية المياه في فترة زمنية محددة سلفا، مثل دقيقة، ساعة، أو يوميا. يمكن للمستخدمين تحديد الفواصل الزمنية المناسبة على أساس احتياجاتها. الرصد المتواصل تمكن الباحثين والمخططين والمديرين لتحسين جمع العينات؛ وضع ورصد مقاييس الوقت متكاملة، مثل مجموع الأحمال اليومية القصوى (تمدلس)؛ تقييم استخدام الترفيهية هيئة المياه؛ تقييم أوضاع تيار خط الأساس؛ ومكانيا وزمنياً تقييم اختلاف الملوثات تحديد العلاقات السببية ووضع خطة إدارة^5،6. الرصد المستمر للمغذيات والرواسب تلقت مؤخرا اهتماما متزايداً بسبب التقدم في تكنولوجيا الحوسبة، وأجهزة الاستشعار، وتحسين قدرة أجهزة التخزين، وتزايد الاحتياجات من البيانات اللازمة لدراسة عمليات أكثر تعقيداً ^{1 , 5 , 7}-في دراسة استقصائية عالمية لما يزيد على 700 المياه المهنيين، استخدام بارامترات معلمة متعددة زادت من 26 في المائة إلى 61 في المائة من عام 2002 إلى عام 2012، ومن المتوقع أن تصل إلى 66% قبل عام 2022⁵. في نفس الدراسة، أشار 72 في المائة من المجيبين إلى الحاجة إلى توسيع شبكة الرصد الخاصة بهم لتلبية تلك البيانات يحتاج إلى⁵. ومن المتوقع بنسبة 53% و 64%، على التوالي، قبل عام 2022⁵عدد المحطات في شبكة رصد والعدد من المتغيرات التي ترصد كل محطة في عام 2012.

بيد أن نوعية المياه المستمر ورصد كمية في مستجمعات المياه الزراعية يمثل تحديا. أحداث الأمطار كبيرة يغسل الرواسب والتخزين، تسهم في تراكم الترسبات عالية الحمولة والحطام في أجهزة الاستشعار وبارامترات. جولة الإعادة من فائض النيتروجين والفوسفور تطبيقها على الحقول الزراعية يخلق ظروفا مثالية لنمو الكائنات الحية المجهرية والعيانية وقاذورات مجسات مائي وبارامترات، لا سيما خلال فصل الصيف. يمكن أن يسبب تراكم الحشف والرواسب مجسات لتفشل، والانجراف، وإنتاج بيانات غير موثوق بها. وعلى الرغم من هذه التحديات، أدق الأزمنة (منخفض حسب دقيقة) البيانات المطلوبة لدراسة عمليات الجريان السطحي وتلوث مصادر غير نقطة، كما أنها تتأثر بخصائص مستجمعات المياه (مثل الحجم، والتربة، والمنحدر، إلخ. )، وفي توقيت وكثافة الأمطار⁷. يمكن ضمان المراقبة الميدانية حذراً والمعايرة المتكررة، والتنظيف المناسبة وصيانة البيانات ذات النوعية الجيدة من أجهزة الاستشعار وبارامترات، حتى في القرار الوقت الدقيقة.

وهنا، نحن نناقش أسلوب في الموقع الرصد المستمر لمستجمعات المياه الزراعية هما استخدام بارامترات نوعية المياه معلمة متعددة، المنطقة ذات السرعة وأجهزة استشعار الضغط على المفاتيح، وأوتوسامبليرس؛ هذه المعايرة والصيانة الميدانية؛ وتجهيز البيانات. البروتوكول يوضح طريقة التي يمكن إجراء رصد نوعية المياه المستمر. البروتوكول تنطبق بصورة عامة على نوعية المياه المستمر وكمية الرصد في أي نوع أو حجم مستجمعات المياه.

نفذ البروتوكول في شمال شرق ولاية أركنسو في "حوض خنادق نهر ليتل" (080202040803 هوك، 53.4 كيلومتر² ) وحوض الأدنى سانت فرانسيس (080202030801 هوك، 23.4 كيلومتر² ). هذه المستجمعات المائية اثنين تصب في روافد نهر المسيسيبي. وحددت اللجنة المحافظة على نهر المسيسيبي الأدنى وخليج المكسيك نقص فرقة العمل لوضع خطة لإدارة مستجمعات المياه وتسجيل التقدم المحرز في أنشطة إدارة حاجة إلى رصد روافد نهر المسيسيبي ^{8 , 9}-وعلاوة على ذلك، تتميز هذه المستجمعات المائية كمستجمعات المياه تركز دائرة حفظ الموارد الطبيعية وزارة الزراعة في "الولايات المتحدة" (وزارة الزراعة-سوسيولوجيا)، استناداً إلى إمكانات للحد من تلوث المغذيات والرواسب و تحسين نوعية الماء¹⁰. حافة من الميدان رصد يجري في هذه المستجمعات المائية كجزء من شبكة نهر المسيسيبي حوض مبادرة مستجمعات المياه الصحية (شملهم) على مستوى الولاية¹¹. وترد تفاصيل أكثر لمستجمعات المياه (أي موقع مواقع، وخصائص مستجمعات المياه، إلخ) في اريال وريبا (2017)⁶. وباختصار، "حوض نهر ليتل الخنادق" قد يغلب تربة الطفال الطمي، وفول الصويا والقطن هي المحاصيل الرئيسية، حين الحوض السفلي سانت فرانسيس الغالب شاركي طين التربة، والأرز وفول الصويا من المحاصيل الرئيسية. في كل لمستجمعات المياه، في الموقع مستمرة كمية ونوعية المياه رصد (أي تصريف الحرارة ودرجة الحموضة،، التعكر، الموصلية، النترات والأمونيوم) أجرى في ثلاث محطات في التيار الرئيسي باستخدام هذا البروتوكول إلى فهم التغير المكاني والزماني في كميات المواد الملوثة والعمليات الهيدرولوجية. بالإضافة إلى ذلك، جمعت عينات المياه أسبوعية وتحليلها لشركة الرسوبيات المعلقةنسينتريشن.

Protocol

1-"اختيار الموقع"

1. حدد التحديد مستجمعات المياه
   1. watershed(s) استناداً إلى حجم مشكلة التلوث، الأولوية لمستجمعات المياه، وقربها لمرفق للبحث، والوصول إلى الموقع، و أهداف البيانات.
2. مواقع أخذ العينات تيار
   1. تحديد تيار أخذ العينات المواقع استناداً إلى غرض الدراسة.
      ملاحظة: مواقع أخذ العينات المثلى مختلطة جيدا داخل المقطع العرضي، يمكن الوصول إليها بسهولة وأمان، جيوفيزيائيا مستقرة (أي شريحة ثابتة وداعمة للإسكان محطة صك مصرفي)، والممثل ^{12 13 ، ، 14}. محطات لا المتلقين للمعلومات مباشرة من التقاء تيارات اثنين، وفي مقطع قناة مباشرة، دون شريحة قناة المتقاربة أو المتباعدة، هي أكثر تجانساً والممثل ¹⁴-
   2. مواقع مشتركة والهيدرولوجية والمائية قياسات الجودة في عينة ممثلة لحساب الأحمال.
      ملاحظة: إذا كان تحديد التباين المكاني للمغذيات والرواسب في نقطة تحول، تحديد مراكز متعددة لاستهداف مصادر محتملة في جميع أنحاء مستجمعات المياه-

2. الصك والتحديد استشعار

1. اختر أدوات وأجهزة استشعار لقياس أداء ونوعية المياه، وجمع عينات من المياه في الفترة الزمنية المتوخاة. اختيار الصك، وأجهزة استشعار تستند إلى الحاجة إلى البيانات، ومستجمعات المياه، والموارد المتاحة-
   ملاحظة: أجهزة الاستشعار مثالية هي موثوقة ودقيقة وحساسة، ودقيقة، منخفضة التكلفة ومناسبة للبيئة تيار وتتطلب صيانة محدودة وقدر ضئيل من التدريب الفني الميداني ¹³. في مستجمعات المياه زراعية، هي تراكم الحشف والحطام أسباب أعظم من الشواغل. ونتيجة لذلك، بارامترات مجهزة ميزات التنظيف الذاتي والقاذورات المفضلة. استشعار
   1. الاستخدام أوتوسامبلير، بارامترات، منطقة ذات سرعة، ضغط على المفاتيح، ومقياس التدفق محمولة.
      ملاحظة: مسبار ينبغي ممسحة لتنظيف أجهزة الاستشعار التعكر وفرشاة لتنظيف درجة الحموضة، والأمونيوم، ونترات، والقيام بأجهزة استشعار.
      ملاحظة: هذا الصك في هذا البروتوكول يشير إلى وحدة أخذ عينات المائية تتكون من أوتوسامبلير وخرطوم ومصفاة أو تدفق وحدة نمطية واستشعار السرعة مجال.
2. نوعية المياه تحديد معلمات استناداً إلى هدف البيانات، وتكلفة أجهزة الاستشعار، وتوافر. قياس درجة الحرارة ودرجة الحموضة وتفعل، الموصلية، التعكر، الأمونيوم والنترات كل 15 دقيقة
   ملاحظة: درجة الحرارة، درجة الحموضة، دو، والتوصيل يتم اختيار المعلمات الأكثر شيوعاً ويتم قياسها في مراكز هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية، بينما نترات الأمونيوم والتعكر أقل شيوعاً لكنها تكتسب شعبية ^{1 ، 14}.
   ملاحظة: أهداف البيانات تعتمد على خصائص مستجمعات المياه. على سبيل المثال، النيتروجين والفوسفور رصد قد يكون أكثر أهمية في مستجمعات المياه الزراعية مقارنة برصد الفوسفور في مستجمعات المياه في المناطق الحضرية-

3. البرمجة ومعايرة مسبار

1. معايرة أجهزة الاستشعار على مسبار وفقا لتوصيات الشركة المصنعة. تعديل بروتوكول المعايرة حسب الحاجة استناداً إلى الظروف البيئية المحلية-
   ملاحظة: تكرار المعايرة يعتمد على البيئة التي يتعرض فيها أجهزة الاستشعار. وبصفة عامة، فإنه يندرج ضمن 2-4 أسابيع. هنا، بارامترات هي معايرة كل أسبوعين خلال موسم النمو وكل 3 أسابيع في غير زراعة الموسم (تشرين الثاني/نوفمبر إلى نيسان/أبريل)-
2. في المختبر، تنظيف مسبار جيدا قبل المعايرة. تنظيف السطوح الاستشعار باستخدام الفرش الناعمة (مثل فرشاة الأسنان) والصابون أو منظف جميع الأغراض. إزالة ممسحة مدوار وفرشاة باستخدام مفتاح ألن سداسية؛ تنظيف ممسحة وفرشاة.
3. صب الكهرباء في مسرى إشارة الأس الهيدروجيني وإعادة ملء ذلك مع الحل اﻻلكتروﻻيت الطازجة وإضافة من كلوريد البوتاسيوم بيليه ملح للحفاظ على الموصلية الحل المنحل بالكهرباء. إغلاق الغطاء بحيث أنها محكم؛ سوف تسرب بعض اﻻلكتروﻻيت خارجاً بينما الغطاء هو يجري مشدود على. شطف مسبار مع المياه-
4. تعليق مسبار على دعم قوي حتى أسفل مسبار تقع على حوالي 20-30 سم فوق أعلى الجدول، مما يسمح لقابلية سهلة. الاتصال مسبار إلى الكمبيوتر باستخدام كبل اتصال. بدء تشغيل الشركة المصنعة ' ق البرمجيات. الصحافة " تشغيل مسبار " للدخول في برنامج مسبار.
5. تعيين عدد معايير المعايرة في " إعداد المعلمة " علامة التبويب. معايرة أجهزة الاستشعار في الترتيب التالي: الموصلية والأس الهيدروجيني وتفعل، التعكر، النترات والأمونيوم.
   ملاحظة: ترتيب المعايرة مهم، كنترات الأمونيوم، واستخدام أجهزة الاستشعار قيم الموصلية ودرجة الحموضة.
   ملاحظة: عدد معايير المعايرة هي 2 للتوصيل و 2 أو 3 لدرجة الحموضة، 1 للقيام، 2 أو 4 التعكر، 2 لنترات، و 2 الأمونيوم.
6. شطف sensor(s) مع المياه دي عدة مرات والجاف surface(s) sensor(s) مع مناديل قبل الأخذ بمعيار لاستشعار لمنع التلوث عبر.
   ملاحظة: قبل معايرة كل أجهزة الاستشعار، لاحظ قيم الاستشعار يقرأ للمعايير التالية: القيام، الرقم الهيدروجيني 7، التعكر دي و 50 NTU، نترات 50 مغ/لتر، والأمونيوم ل 50 مغ/لتر. يمكن استخدام هذه القيم لتقييم ما إذا كانت أجهزة الاستشعار الدقيقة في الميدان. أنها قد أيضا استخدام حكمه لتصحيح قيم الحقل.
7. بعد معايرة كل أجهزة الاستشعار (خطوات 3.8-3.13) لمعيار، " المعايرة الناجحة " سوف تظهر؛ إذا فشل المعايرة وإعادة تعيين أجهزة الاستشعار وحاول مرة أخرى. إذا فشل جهاز استشعار لا يزال، المواد الاستهلاكية قد تحتاج إلى استبدال أو أجهزة الاستشعار قد تحتاج إلى إصلاح مصنع-
   ملاحظة: إعادة تعيين جهاز استشعار النترات أو الأمونيوم سيتم إعادة تعيين كل من أجهزة الاستشعار-
8. معايرة أجهزة الاستشعار الموصلية استخدام 2-نقطة المعايرة؛ 0 المايكروثانيه/سم بالنسبة لجهاز استشعار جافة والمايكروثانيه 1,412/سم للحل القياسية. اختر " سبكوند [المايكروثانيه/سم] " في " المعايرة " علامة التبويب. الجاف للجزء البيضاوي من أجهزة الاستشعار تماما مع مناديل. أدخل " 0.0 " في المايكروثانيه/سم وأدخل " معايرة. "
   1. إدراج المعيار في حقيبة لتغطية تماما الجزء البيضاوي من أجهزة الاستشعار. الانتظار حتى استشعار قراءة تستقر (~ 2-5 دقائق)، أدخل " 1412 " في المايكروثانيه/سم، وأدخل " معايرة. " " المعايرة الناجحة " سوف تظهر؛ إذا فشل المعايرة، إعادة تعيين أجهزة الاستشعار، وحاول مرة أخرى.
9. معايرة أجهزة الاستشعار الأس الهيدروجيني باستخدام الرقم الهيدروجيني 7 ومستويات الأس الهيدروجيني 10 وتحقق الخطي للمعايرة مع الأس الهيدروجيني 4. حدد " درجة الحموضة [وحدات] " علامة التبويب في علامة التبويب المعايرة إدراج الرقم الهيدروجيني 7 القياسية في حقيبة تغطي كلا من تقاطع الأس الهيدروجيني ومسرى مرجع. انتظر حوالي 5 دقائق لذلك لتحقيق الاستقرار. أدخل " 7.0 " كدرجة الحموضة قيمة وأدخل " معايرة. "
   1. شطف أقطاب كهربائية وتجفيفها باستخدام مناديل. إدراج الرقم الهيدروجيني 10 واتبع نفس الإجراء فيما يتعلق بدرجة الحموضة 7. إدراج الرقم الهيدروجيني 4 للتحقق من استيفاء الخطي منحنى المعايرة؛ معايرة أجهزة الاستشعار وينبغي قراءة 4 ± 0.2 لل pH 4.0 القياسي.
10. معايرة استشعار هل استخدام المياه استقرت درجة حرارة الهواء مشبعة، منزوع (م 18 Ω-سم) كمعيار نقطة واحدة.
    1. حدد " المتعددة % [سبت] " التبويب ملء كوب المعايرة مع المياه دي على مستوى كامل تقريبا ووضع الكأس على مسبار. عكس مسبار للتأكد من أن استشعار درجة الحرارة والأغشية هل مشمولة تماما بالمياه-
    2. انتظر حوالي 5 دقائق لتحقيق استقرار في القراءة نسبة التشبع. ومتى استقرت، يبدأ " 100 " للتشبع المئة. أدخل الضغط الجوي في مم زئبق بالتحقق من محطة الأرصاد الجوية محلية وأدخل " معايرة. "
       ملاحظة: المياه دي استقرار درجة الحرارة والهواء مشبع بترك المجال مفتوحاً للغلاف الجوي على الأقل بين عشية وضحاها في المختبر لتبادل الغازات، التشبع، واستقرار درجة الحرارة. الضغط الجوي بحاجة إلى تقديمها، حيث تشبع هل يعتمد على الضغط الجوي بالإضافة إلى درجة الحرارة (مقاسة بمسبار نفسها)-
    3. التحقق من عامل المقياس، التي ينبغي أن تكون 0.5-1.5، لمعايرة مقبولة. إنهاء برنامج المعايرة، والدخول في وضع المحطة الطرفية، استخدم الأسهم لتسليط الضوء على " "في السجل"، " واضغط " أدخل. " تسليط الضوء على " المستوى 3 " واضغط " أدخل. " تسليط الضوء على " الإعداد " واضغط " أدخل. " تسليط الضوء على " أجهزة الاستشعار " واضغط " أدخل. " تسليط الضوء على " هل " واضغط " أدخل. " تسليط الضوء على " % هل جلس " واضغط " أدخل. " ملاحظة عامل مقياس.
    4. الصحافة " Esc " الخروج والدخول " تشغيل مسبار " مرة أخرى. حدد " علامة التبويب المعايرة " مواصلة المعايرة.
    5. عكس مسبار إلى الوراء وتعليق أنه حيث أن أجهزة الاستشعار تواجه الأرض.
11. معايرة أجهزة الاستشعار التعكر باستخدام معايير 4: دي و 50 NTU 100 NTU 200 NTU. حدد " تعكر [نتوس] " علامة التبويب. كوب معايرة، وضع ما يكفي من المياه دي لتغطية الجزء السفلي من جهاز استشعار التعكر على الأقل. تسمح القراءة تعكر استقرار. أدخل نقطة " 1 " لمعيار دي، " 0.6 " قيمة التعكر NTU، و " معايرة. "
    1. وبالمثل، معايرة أجهزة الاستشعار التعكر للمعايير الأخرى. منع تشكيل فقاعة بالتجانس في المعايير، وتحول الزجاجة صعودا وهبوطاً (لم يهز) وصب المعايير على طول الكأس.
    2. بعد معايرة جميع المعايير، تحقق من القراءات استشعار دي و 50 NTU لمعرفة ما إذا كانت المعايرة مقبول (أي داخل ± 1%).
12. معايرة أجهزة الاستشعار النترات باستخدام اثنين من المعايير: عالية (50 مغ/لتر لا ₃ ^–-N) ومنخفضة (5 مغ/لتر لا ₃ ^–-N). حدد " لا ₃ ^– [مغ/لتر-ن] " علامة التبويب.
    1. من أجل القياسية لملء كأس المعايرة وما يصل إلى ثلاثة أرباع 50 مغ/لتر كامل ووضع الكأس على مسبار، إجراء اتصال محكم. عكس مسبار حيث أن أجهزة الاستشعار النترات ودرجة الحرارة وتغطي تماما. الانتظار لمدة 15 دقيقة (أو حتى القراءة مستقر). تستقر، أدخل المستوى " 1 " وقيمة " 46.2. " بتسجيل قراءات درجة الحرارة والمتوسط في دفتر ملاحظات. أدخل " معايرة. "
       ملاحظة: يستخدم جهاز استشعار نترات استشعار درجة الحرارة بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار الموصلية ودرجة الحموضة.
    2. شطف أجهزة الاستشعار مع المياه دي عدة مرات وتجفيفها مع مناديل. كرر الإجراء نفسه لمستوى منخفض. ينبغي أن يكون الفرق بين قراءات الجهد هما أم 50-65، ولا ينبغي أن يتجاوز الفرق بين قراءات درجة حرارة 5 درجة فهرنهايت للمعايرة يكون مقبولاً.
13. معايرة جهاز استشعار الأمونيوم وبالمثل لاستشعار نترات.
14. تثبيت ومعايرة ممسحة وفرشاة. اختر " سيلفكلين [رؤيا] " التبويب اختر " 1 " التناوب وأدخل " معايرة. "
    ملاحظة: سيتم تدوير ممسحة والفرشاة مرة واحدة.
برنامج
15. حالما يتم معايرة جميع أجهزة الاستشعار، مسبار. أدخل " تعيين ساعة الكمبيوتر الوقت " في " نظام " علامة التبويب للمزامنة. حذف ملف السجل الأقدم إذا كان هناك 4 ملفات السجل الموجودة وإنشاء ملف سجل جديد. حالما يتم إنشاء ملف السجل، حدد معايير الرصد والمعلمات لتسجيل الدخول. حدد مدة الرصد (أي حتى معايرة المقبل، عادة ما تكون من 2-3 أسابيع في مستجمعات المياه الزراعية) والفاصل الزمني (15 دقيقة) عن طريق اختيار البداية ونهاية الوقت من ملف السجل والفاصل الزمني لقطع الأشجار. حفظ ملف السجل-
    ملاحظة: في أي وقت، مسبار يمكن تخزين ملفات السجلات تصل إلى 4-
16. التحقق من الجهد البطارية الداخلية واستبدال البطاريات الداخلية إذا لزم الأمر.
    1. حدد " على الإنترنت الرصد " علامة التبويب وبدء مراقبة الإنترنت.
    2. التحقق من قراءة الجهد البطارية الداخلية. إذا كان أقل 10.5 الخامس، يحل محله مع ثماني بطاريات جديدة ج.
       ملاحظة: مسبار توقف تسجيل البيانات إذا تنخفض فولطية البطارية الداخلية ~9.0 ف.
    3. استخدام تسرب السيليكون لختم الغطاء للبطارية لإجراء اتصال محكم.
17. إرفاق الحرس الاستشعار ووضعها في دلو نصف كاملة للمياه-
    ملاحظة: بارامترات في الدلو مستعدون للنقل والتركيب في المواقع (إعادة). يجب أن تغمرها المياه بارامترات لمسرى الأس الهيدروجيني بشكل صحيح.

4. الصك وتركيب جهاز استشعار

1. 1. جبل استشعار السرعة المنطقة بشكل أمن على صفيحة فولاذية في طائفة مختارة من منطقة ذات السرعة وحدة الاستشعار وتدفق. جبل الصلب على " ل " قوس ( الشكل 1) التي شنت في تيلسبار وظيفة مدفوعة في خط التيار (أي أعمق جزء من القناة) ( الشكل 1)؛ التمديد " ل " قوس المنبع وظيفة تيلسبار ينبغي أن تكون طويلة بما يكفي حتى لا يتأثر بوجود وظيفة تيلسبار في التيار التدفق. وضع أجهزة الاستشعار على " ل " قوس على السرير تيار أن غيض من أجهزة الاستشعار وتواجه المنبع على طول خطوط التدفق.
      ملاحظة: تأثير وظيفة تيلسبار يمكن تقييم بصريا إذا كان استحداث المنصب يخلق اضطراب التدفق في موقف الاستشعار المنبع أو كمياً باستخدام أجهزة الاستشعار قراءات مع أو بدون وظيفة تيلسبار. في هذا البروتوكول، يعتبر تقلب مستعرضة لا يعتد بها. إذا كان يتم تقييمه، يمكن وضع بارامترات أو أجهزة استشعار متعددة في شريحة. التدابير استشعار السرعة منطقة متوسط السرعة باستخدام طريقة دوبلر بالموجات فوق الصوتية. أنها لا تتطلب عامل التحويل على أساس عمق التدفق أو السرعة التنميط والمعايرة في الموقع. وحدة تدفق يقيس السرعة من-1.5 إلى 6.1 m/s وعمق من 0.01 m إلى 9.15 m. على هذا النحو، وينطبق على مستجمعات المياه مختلفة.
   2. لحساب التصريف، قياس منطقة المقطع العرضي.
      ملاحظة: البرنامج مباشرة حساب المجال إذا قدمت على شكل القناة أو معادلة-
      ملاحظة: يتم تسجيلها مباشرة في الوحدة النمطية لتدفق البيانات من أجهزة الاستشعار ويمكن تحميلها إلى جهاز كمبيوتر باستخدام الشركة المصنعة ' ق البرمجيات وكبل اتصال-

< img alt = فئة "الشكل 1" = "إكسفيجيمج" src = "/الملفات/ftp_upload/56036/56036fig1.jpg "/>
الرقم 1. تخطيط مائي نموذجي رصد محطة (وليس إلى مقياس).
المحطة تحتوي على وظيفة تيلسبار الذي يعلق مسبار باستخدام كبل فولاذية و carabiner الحلقات, و. الحلقات, ولا ترد. L-القوس الذي شنت استشعار المجال ذات السرعة يوضع في السرير تيار وهو المضمون محكم للوظيفة باستخدام الصواميل والمسامير. أوتوسامبلير (غير مبين في الشكل) تسحب عينة الماء من خرطوم يحتوي على مصفاة في التلميح. توصيل الكبل من أجهزة الاستشعار ومنطقة ذات السرعة إلى وحدة تدفق (غير معروضة). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

2. الضغط على المفاتيح (PT استشعار)
   1. كلما استشعار السرعة المجال غير متوفر، قياس العمق باستخدام محول ضغط.
   2. تثبيت أجهزة الاستشعار حزب العمال داخل الوظيفة تيلسبار وتأمينه من أسلاك الفولاذ والحلقات, و؛ وينبغي عليك فقط لمس غيض من أجهزة الاستشعار السرير تيار. برنامج حزب العمال جهاز استشعار لقياس عمق المياه في فترات زمنية 15 دقيقة.
3. دليل الاضطلاع بالقياس
   1. لجعل محطات مع جهاز استشعار PT إبراء ذمة جهاز، قياس منحنى مرحلة تصريف بقياس أداء يدوياً عبر مجموعة من التدفقات، تغطي على الأقل منخفضة ومتوسطة وعالية التدفقات. تقسيم مساحة مقطعية إلى عدة قطاعات (30-60 سم)، اعتماداً على عرض التدفق. قياس السرعة يعني في خط الوسط للجزء المتعلق باستخدام مقياس التدفق محمولة. إذا كان العمق < 10 سم، قياس السرعة القصوى وقم بضرب 0.9 للحصول على سرعة يعني. إذا كان عمق 10-75 سم، قياس السرعة في 0.6 العمق لتحديد متوسط السرعة ¹⁵. لأعماق أكبر من 75 سم، قياس السرعات في أعماق ثلاثة (0.2 و 0.6 و 0.8 من العمق من سطح الماء) ومنهم في المتوسط ¹⁵-
   2. حساب الاضطلاع بشريحة باستخدام متوسط السرعة، والعرض، وعمق الجزء ومجموع التصريف من جميع شرائح للحصول على إبراء ذمة مجموع.
   3. اتبع الإجراء للنطاقات للتدفقات تغطي المنخفضة والمتوسطة، وارتفاع تدفقات.
   4. تحديد العلاقة بين المرحلة (أي عمق تدفق تقاس الضغط على المفاتيح في وقت قياس التفريغ اليدوي) والتصريفات المقاسة.
      ملاحظة: إذا كان أداء مرتفع جداً لقياس السرعة يدوياً، جهاز استشعار سرعة منطقة مؤقتة يمكن استخدامها تجعل وجود علاقة بين أداء يقاس بجهاز استشعار السرعة المنطقة وعمق تقاس باستشعار PT-
4. نوعية المياه متعددة المعلمة مسبار
   1. جبل مسبار على وظيفة تيلسبار من أسلاك الفولاذ والحلقات, و carabiner لسلامة مسبار وسهلة التركيب والإزالة ( الشكل 1). مكان مسبار الجانب المصب لهذا المنصب تيلسبار لمنع الضرر الناجم عن الحطام أو الخشب من السجلات التي يمكن أن تأتي العائمة مع تيار الماء، لا سيما خلال الفيضانات. ضع الجزء السفلي من مسبار الأقل 1-10 سم فوق سرير تيار للحد من احتمال تراكم الرواسب على مسبار.
      ملاحظة: ينبغي أن تكون مغمورة مسبار دائماً في الماء. ولذلك، ينبغي مسبار في تيار مع تدفقات متفاوتة، مرتفعة بما يكفي للحد من تراكم الرواسب على مسبار ومنخفضة بما يكفي للحيلولة دون الحصول على المعرضة للهواء مسبار. ومع ذلك، لقناة مع التدفق المتغير أقل، مسبار يمكن وضعها مثل أن أجهزة الاستشعار حوالي 10 سم تحت سطح الماء-
      ملاحظة: إذا كان مسبار جهاز استشعار عمق، ينبغي قياس الارتفاع استشعار عمق من السرير القناة على حساب عمق تركيب جهاز استشعار عمق فوق سرير قناة.
   2. السلطة مسبار مع البطاريات الداخلية و/أو بطاريات خارجية. استخدم مربع بطارية محمولة لإيواء بطارية خارجية وكبل اتصال للاتصال مسبار. برنامج مسبار جمع البيانات كل 15 دقيقة، وتحميل البيانات مباشرة إلى الكمبيوتر باستخدام كابل اتصال.
5. أوتوسامبلير
   1. تثبيت أوتوسامبلير في السكن واقية من الطقس في الجزء العلوي من الضفة تيار على أرضية مستقرة. السلطة أوتوسامبلير ببطارية حمض الرصاص. تثبيت لوحة الشمسية 20-W لتوجيه الاتهام في الموقع البطارية.
   2. تأمين أنابيب مصفاة تحت الماء مع وظيفة تيلسبار أو L-القوس وتوصيله إلى أوتوسامبلير بخرطوم.
      ملاحظة: أوتوسامبلير تسحب المياه من التدفق عبر مصفاة وخرطوم.
      ملاحظة: وضع الأنبوب مصفاة مهم للحصول على بيانات تمثيلية. في هذا البروتوكول، فإنه تم وضع افتراض لا تقلب مستعرضة.
   برنامج
   3. أوتوسامبلير للماء عينة الأسبوعية أو استناداً إلى الحاجة. أرجع إلى دليل أوتوسامبلير توفيرها من قبل الشركة المصنعة.
      ملاحظة: يمكن برمجتها أوتوسامبلير لعينات المياه استناداً إلى هطول الأمطار، وتدفق، والوقت، أو مزيج. العينات يمكن برمجتها للعينة عينة واحدة إلى العديد من زجاجات، العديد من عينات إلى أحد زجاجة (مركب)، أو مزيج.
      ملاحظة: أوتوسامبلير جمع كمية من المياه (2,000 مل) اللازمة لتحليل معلمات إضافية في المختبر. بالإضافة إلى رصد نوعية المياه المستمر باستخدام مسبار في، يتم تحليل العينات على أساس أسبوعي لتركيز الرسوبيات المعلقة.

5. أجهزة الاستشعار وصيانة مسبار

1. استشعار السرعة منطقة نظيفة في كل زيارة للحد من الحطام في أو بالقرب من السطوح استشعار.
2. كثيرا ما معايرة أجهزة الاستشعار في مسبار.
   ملاحظة: التردد يعتمد على الموسم والهيدرولوجيا، ومستجمعات المياه، واستشعار نوع ومعدل الترسب. يشترط في مستجمعات المياه اختياره هنا، معايرة كل أسبوعين لجمع البيانات ذات النوعية الجيدة.
3. استبدال الأجزاء المستهلكة كما أوصت به الشركة المصنعة.
   ملاحظة: يتضمن هذا الرقم الهيدروجيني مرجع قطب/قبعة، قبعة (غشاء) لاستشعار دو وأيون-نصيحة أجهزة الاستشعار (أجهزة الاستشعار، ونترات الأمونيوم)، وممسحة تعميم وفرش.
4. إرسال مسبار لإصلاح مصنع إذا لزم الأمر (أي، إذا كان الاستشعار عدم قراءة القيم المقبولة لهذه المعايير، حتى بعد إعادة تعيين وإعادة ضبط، أو إذا فشلت أجهزة الاستشعار المعايرة).

6. مجال أخذ العينات والتحليل المختبري

1. التحضير مسبقاً للرحلة الميدانية للحفاظ على أجهزة الاستشعار وجمع عينات المياه التي يتم جمعها تلقائياً أو عينات يدوياً العينة وجمع المياه إذا لم يتوفر أوتوسامبلير في الموقع. تأكد من أن تشمل البنود المدرجة في هذه القائمة المرجعية (الجدول 1).
2. جمع عينات المياه في بيئة نظيفة (أي، حمض تغسل وتشطف) وجاف جرة (10 لتر)، وتسميتها ونقلها على الجليد إلى أقرب مختبر التحليل.
   ملاحظة: عينة المياه المجمعة عينة تمثيلية تحت الظروف الفعلية في وقت أخذ العينات، وفي موقع معين؛ وينبغي المحافظة على سلامة العينة التي تم جمعها ضد التلوث والتغيرات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية ¹²-
   ملاحظة: قد تكون الحاوية المواد المطلوبة مختلفة لبعض التحاليل للفائدة، بينما التحميض و/أو الترشيح قد تكون مطلوبة في الموقع.
تحليل
3. عمودالمياه اختيار العينات في المختبر باستخدام الأساليب القياسية قبل عقد المعتمدة مرات ¹⁶.
   ملاحظة: عينات من المياه يمكن تحليلها باستخدام 353.2 وكالة حماية البيئة؛ 4500-NO3 لنترات، 353.2 وكالة حماية البيئة؛ 4500-NO2 للنترات، 365.1 وكالة حماية البيئة؛ 4500-PI للفوسفات، 350.1 وكالة حماية البيئة؛ 4500-PJ لمجموع النيتروجين، 365.4 وكالة حماية البيئة؛ 4500-PJ لمجموع الفوسفور، 2540-د لمجموع المواد الصلبة العالقة، 2540-C لمجموع المواد الصلبة الذائبة، ومد 3977-97 لل ^{16 ،} تركيز الرسوبيات المعلقة ¹⁷-
اتبع
4. بمراقبة الجودة المناسبة والشيكات، مثل الفراغات، المعايير، replicates، إلخ، أثناء التحليل. اتبع خطة مشروع ضمان الجودة (كاب).
5. ملء سلسلة أوراق حضانة لهواة جمع العينة والعاملين في المختبرات، والاحتفاظ بنسخة من كل منها. ملاحظة أي أحداث غير عادية أو البارزة الملاحظة في الميدان في سلسلة أوراق حضانة.

7. جمع البيانات والتحليل

1. المياه جمع البيانات النوعية والكمية من بارامترات والوحدة النمطية للتدفق، ومختبر-
2. حفظ نسخة من جميع البيانات الخام قبل العمل مع تصحيح البيانات والتحليل-
3. بعناية تفقد البيانات التي تم جمعها في التعكر وإزالة أي صفر (مثلاً، 0.0 NTU)، نان، أو القيم غير معقول (مثلاً، 3,000 NTU؛ والحد الأعلى للكشف من أجهزة الاستشعار) قبل إجراء مزيد من التحليل.
   ملاحظة: يجب توخي الحذر عند إزالة أية بيانات. يتم إزالتها فقط عند تحديد الشروط الخاصة بالموقع في حقل الملاحظات وتحديد أن البيانات ليست معقولة.
4. استخدام العلاقة مرحلة التفريغ لحساب التصريف من أجهزة الاستشعار PT-
   ملاحظة: يجب أن يكون العمق يقاس بجهاز استشعار PT ضغط تعويض.
   1. استخدام الشركة المصنعة (في الموقع وشركة) البرمجيات، " باروميرجي، " لما بعد تصحيح البيانات استشعار PT.
      ملاحظة: يمكن تصحيح البيانات بقيمة ضغط الجوي ثابتة عن طريق إدخال العديد من الضغط الجوي القيم يدوياً وتلقائياً بإنشاء ملف سجل باروترول. هذا البروتوكول يستخدم ملف سجل باروترول المنتشرة في مكان قريب تلقائياً تصحيح بيانات استشعار PT-
5. للمنطقة ذات السرعة استشعار البيانات، إزالة أي تدفق السلبية التي يمكن أن تكون قطعة أثرية الاستشعار-
   تنبيه: في بعض الأحيان في الواقع يمكن التدفق السلبي، اعتماداً على الموقع. وفي هذه الحالة، لا تتجاهل سرعة السلبية.
6. حساب مفقود تفريغ البيانات استخدام انحدار خطي بين التفريغ المنبع أو المصب، والاضطلاع في المحطة-
   ملاحظة: يجب أن تكون العلاقة يعتد به إحصائيا، مما هو الحال بين التصريف لأي محطات المنبع والمصب عادة. في مستجمعات المياه اختبار هنا، كانت العلاقة كبيرة (ف < 0.01) وكان معامل الارتباط أكثر من 93%. ولكن تفريغ البيانات المفقودة يمكن سدها إلا باستخدام هذه الطريقة إذا كانت المسافة بين مواقع قصيرة وخصائص مستجمعات المياه تظل مماثلة.
7. لا ملء بيانات نوعية المياه المفقودة.
   ملاحظة: بيانات نوعية المياه تتأثر بالعديد من المتغيرات (أي توقيت والتطبيق للأسمدة، ما إذا كان هو التصريف متزايدة أو متناقصة، وظروف محددة الموقع، إلخ).
8. إجراء تحليل انحدار بين تركيز الرسوبيات المعلقة (SSC) من النتائج المختبرية والتعكر (NTU) تقاس في الدفق.
   ملاحظة: هذا انحدار حساسة لتوزيع حجم الرواسب، أن هذه الرمال يشكل جزء كبير ولكن المتغير من محكمة أمن الدولة، الانحدار في حال الفقراء. بيد أنه يمكن تحسين إذا يتم فصل الرمال وغرامات أثناء تحليل العينة وترتبط الغرامات إلى محكمة أمن الدولة. استخدام الانحدار لحساب القيم SSC المتواصل.
9. حيث تتباين تركيزات الملوثات بالتفريغ، حساب تركيزات المرجحة التدفق باستخدام المعادلة 1 ⁶. حساب المرجحة تدفق متوسط تركيزات (فومك) على أساس يومي باستخدام بيانات كل ساعة. وبدلاً من ذلك، حساب ذلك على أساس كل ساعة باستخدام بيانات 15 دقيقة؛ فومكس الوقت-متكامل كذلك.
   
   حيث
   فومك = مرجح تدفق متوسط التركيز على أساس يومي
   ج _أنا = تركيز أنا عينة ^ال
   ر _أنا = الوقت، ح 1
   س _أنا = التصريف لانا عينة ^ال
   أنا = 1 إلى 24
10. تطبيق التقنيات الإحصائية الملائمة للوفاء بأهداف البيانات. عندما تكون البيانات غير طبيعي، تحويل البيانات إلى جعلها عادية أو استخدام نطاق المجال ± متوسط. إجراء اختبارات غير حدودي للبيانات غير طبيعي-

النتائج

في المنشور (2017) اريال وريبا، كان استخدام هذا البروتوكول لدراسة النقل والتحويل من المغذيات والرواسب في اثنين من مستجمعات المياه الزراعية الصغيرة⁶. فيما يلي نتائج إضافية من هذا البروتوكول.

علاقات نوعية المياه الأمطار-الجريان ال...

Discussion

عموما، الرصد المستمر للمغذيات والرواسب قد رصد استخدام أسلوب أخذ العينات الاستيلاء على العديد من المزايا. تتأثر عمليات نوعية المياه والهيدرولوجيا بهطول الأمطار على مدى فترة قصيرة جداً من الزمن. يمكن للمستخدمين الحصول على البيانات الزمانية القرار عالية على المغذيات والرواسب لدراسة المشا...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Multiparameter sonde	Hach Hydrolab	DS5X	measures temperature, pH, conductivity, dissolved oxygen, nitrate, ammonium, turbidity
Area velocity flow module and sensor	Teledyne Isco	2150	measures average stream velocity and flow depth, and calculates flow rate and total flow based on provided cross-section area of the ditch. Stored data can be downloaded directly to computer.
Automatic portable water sampler	Teledyne Isco	ISCO 6712	automatically samples water in the set interval or in conjunction with flow module and sensor
Pressure Transducer	In-situ	Rugged Troll 100	measures presure, level and temperature in the water. Stored data can be directly downloaded to the computer
Portable flow meter	Flo-mate (Hach)	Marsh-McBirney 2000	For manual discharge measurement
Battery, 12 v, rechargeable	UPG	UB 1270	To power sonde
Battery, 12 v, rechargeable	Interstate Batteries	SRM 27	Lead acid battery to power autosampler
Solar panel	Alt E	ALT20-12P	To recharge battery at the site
C-8 batteries
Calibration standards	Hach or Fisher Scientific	mulitple	Standards of pH (4,7,10), conductivity (1412 uS/cm), nitrate (5 and 50 mg/L), ammonium (5 and 50 mg/L), and turbidity (50,100,200 NTU)
High nitrate standard	Hach	013810HY	50 mg/L
Low nitrate standard	Hach	013800HY	5 mg/L
High ammonium standard	Hach	002588HY	50 mg/L
Low ammonium standard	Hach	002587HY	5 mg/L
Turbidity standard	Fisher scientific	R8819050-500G	50 NTU
Turbidity standard	Fisher scientific	88-061-6	100 NTU
Turbidity standard	Fisher scientific	R8819200500 C	200 NTU
Potassium chloride salt pellets	Hach	005376HY	to maintain electrolyte for pH electrode
Potassium chloride standard	Fisher scientific	5890-16	1412 us/cm
Buffer solution, pH 4	Fisher scientific	SB99-1	for pH sensor calibration
Buffer solution, pH 7	Fisher scientific	SB108-1	for pH sensor calibration
Buffer solution, pH 10	Fisher scientific	SB116-1	for pH sensor calibration
Silicon sealant	Hach	00298HY	For sealing sensor battery cover water tight
All purpose cleaner	Sunshine Makers Inc	Simple green
Wipes	Kimberly-Clark
L-bracket
Telsbar post	Unistrut Service Company		Secure sensors and sondes in the stream
Steel wire			supend sonde and PT sensor
Carabiner			supend sonde and PT sensor
Allen wrench
Copper wire mesh	Bird B Gone		Rodent and bird control copper mesh roll
Adhesive Tape	Agri Drain Corporation		Tile tape, works in wet and cold weather