연속 Instream 영양분과 농업 Watersheds에 앙금의 모니터링

요약

기술 및 최종 사용자 기대에 상승의 발전 필요 및 오염 부하 추정에 대 한 더 높은 시간 해상도 데이터의 사용 증가 했다. 이 프로토콜 연속 제자리에 수 질 모니터링 데이터를 얻기 위해 더 높은 시간 해상도 정보 물에 대 한 리소스 관리 결정 하는 방법을 설명 합니다.

초록

오염 물질 농도 및 watersheds 로드 시간과 공간으로 상당히 다릅니다. 수 자원 오염 물질의 크기에 대 한 정확 하 고 시기 적절 한 정보 및 결정 정보 물 자원 관리에 대 한 오염 부하의 드라이버를 이해 하기 위한 전제 조건입니다. 일반적으로 사용 되는 "샘플링 잡아" 방법 (즉, 스냅숏 농도) 샘플링 시간에 오염 물질의 농도 제공 하 고 아래 수 있습니다-또는 오염 물질 농도 및 로드 overpredict. 양분과 앙금의 지속적인 모니터링 최근 받았습니다 진보로 인해 더 많은 관심 컴퓨팅, 기술 및 저장 장치를 감지. 이 프로토콜에 센서, sondes, 계측 지속적으로 제자리에 질산염, 암모늄, 탁도, pH, 전도도, 온도 및 용 존된 산소 (DO)를 모니터링 하 고 두 개의 스트림 (도 랑)에서 부하 계산의 사용을 보여 줍니다. 2 농업 watersheds입니다. 적절 한 교정, 유지 보수, 및 센서 및 sondes 파울와 파편 형성 등 어려운 상황을 극복 하 여 좋은 수 질 데이터를 얻을 수 있습니다. 메서드 또한 다양 한 크기의 watersheds에서 사용 하 고 농업, 숲, 그리고/또한 도시 토지에 의해 특징 수 있습니다.

서문

수 질 모니터링 분수령 음모 또는 필드에서 범위 수 있습니다 기여 영역의 크기에 따라 다양 한 공간 스케일에서 오염 물질의 농도에 정보를 제공 합니다. 이 모니터링 수행 시간, 단일 이벤트, 하루, 계절, 또는 1 년의 기간 동안 됩니다. (예: 질소와 인) 영양분과 침전 물, 주로 관련 된 수 질 모니터링에서 획득 정보를 사용할 수 있습니다: 1) hydrological 프로세스와 전송 스트림, 오염 물질의 변화를 이해 등 농업 배수도 랑; 2) 양분 및 앙금 부하 감소 및 증가 수 질; 분수령에 적용 하는 관리 관행의 효율성을 평가 3) 평가 하류; 물에 침전 물과 영양분의 배달 그리고 4) 영양분과 토사는 hydrological 이해 및 물 오염 물질 수송 및 역학의 시간적, 공간적 범위 결정 하는 품질 프로세스의 모델링 개선.

이 정보는 수생 생태계 복원, 지속 가능한 계획, 및 물 자원¹의 관리에 매우 중요 합니다.

가장 일반적으로 사용 되는 방법은 영양소에 대 한 그리고 침전 물 분수령에 모니터링 잡아 샘플링. 잡아 샘플링 샘플링²시 스냅숏 농도를 정확 하 게 나타냅니다. 자주 샘플링 한다면 그것 또한 시간 오염 물질 농도의 변화를 묘사할 수 있다. 그러나, 자주 샘플링은 집중 하 고 비싼, 자주 허무²그것을 만드는 시간 이다. 또한, 잡아 샘플링 아래 수 있습니다-또는 샘플링 시간^2,,34외부 실제 오염 물질 농도과 대 평가. 따라서, 이러한 농도 사용 하 여 계산 하는 중 정확 하지 않을 수 있습니다.

또는 지속적인 모니터링 제공 정확 하 고 시기 적절 한 정보를 수 질 분, 시간, 또는 하루 등 미리 정해진된 시간 간격으로. 사용자는 그들의 요구에 따라 적절 한 시간 간격을 선택할 수 있습니다. 연구원, 계획자 및 관리자 샘플 컬렉션을 최적화할 수 있습니다 지속적인 모니터링 개발 하 고 모니터 시간 통합 통계, 총 최대 매일 같은 로드 (TMDLs); 평가 물 몸;의 레크리에이션 사용 평가 기준 스트림 조건; 그리고 공간 및 일시적으로 평가 원인-효과 관계를 확인 하 고 개발 관리 계획^5,6에 오염 물질의 변형. 양분과 앙금의 지속적인 모니터링 최근 수신 진보로 인해 증가 관심 컴퓨팅 및 센서 기술, 저장 장치, 향상 된 용량 및 더 복잡 한 과정을 공부 하는 데 필요한 증가 데이터 요구 사항 ^{1 , 5 , 7}. 700 물 전문가의 세계적인 조사에서 sondes 여러 매개 변수를 사용 하 여 26%에서 2012 년 2002에서 61%로 증가 하 고 2022⁵66%에 도달할 것으로 예상 된다. 같은 조사에서 응답자의 72%는 그들의 데이터에 맞게 그들의 모니터링 네트워크의 확장에 대 한 필요⁵필요 표시. 2012 년에 역 당 모니터링 변수의 수와 모니터링 네트워크에서 방송국의 수 2022⁵각각 53%, 64%로 증가 예상 된다.

그러나, 지속적인 수 질 및 수량 농업 watersheds에서 모니터링 도전 이다. 큰 강 우 이벤트 침전 물 및 macrophytes, 센서 및 sondes에 높은 퇴적 부하와 파편 형성에 기여 하 고 씻어. 초과 질소와 인 농업 분야에 적용의 결선 현미경과 거시적인 생물의 성장에 대 한 그리고 특히 여름에 instream 센서와 sondes, 파울에 대 한 이상적인 조건을 만듭니다. 오염 및 침전 물 형성 실패, 드리프트, 신뢰할 수 없는 데이터를 생산 하는 센서를 발생할 수 있습니다. 이러한 어려움에도 불구 하 고 미세한 (분 당 낮은)으로 일시적인 해상도 데이터는 필요한 결선 프로세스 및 포인트 소스 오염, 공부 하 유역 특성 (예: 크기, 토양, 경사면, 등에 의해 영향을 받습니다. ) 타이밍 및 강 우⁷의 강도. 주의 필드 관찰, 자주 교정, 그리고 적절 한 청소 및 유지 보수는 센서와 미세한 시간 해상도 에서도 sondes에서 좋은-품질 데이터를 보장할 수 있습니다.

여기, 우리는 제자리에서 연속 다중 매개 물 품질 sondes, 지역 속도 및 압력 트랜스듀서 센서, autosamplers;을 사용 하 여 두 개의 농업 watersheds의 모니터링 하는 방법 토론 그들의 교정 및 유지 보수 분야; 그리고 데이터 처리입니다. 프로토콜에는 지속적인 수 질 모니터링 수행 될 수 있는 방법을 보여 줍니다. 프로토콜은 일반적으로 지속적인 수 질과 수량 어떤 종류 또는 크기 분수령의 모니터링에 적용 됩니다.

프로토콜은 작은 랑 유역 (HUC 080202040803, 53.4 km² 지역)에 동북 아칸소 낮은 세인트 프랜시스 분 지 (HUC 080202030801, 23.4 km² 지역)에서 실시 됐다. 이 두 watersheds 미시시피 강의 속국으로 배수. 미시시피 강의 지류를 모니터링 하기 위한 필요 더 낮은 미시시피 강 보존 위원회, 멕시코 Hypoxia 태스크 포스의 걸프 유역 관리 계획을 개발 하 고 관리 작업의 진행 상황을 기록 하 여 확인 되었다 ^{8 , 9}. 또한, 이러한 watersheds 초점 watersheds 미국 농 무부의 자연 자원 보존 서비스 (NRCS 미국 농 무부)에 의해 양분과 앙금 오염 감소에 대 한 잠재력을 기반으로 특징 수 질¹⁰개선. 가장자리의 필드 모니터링 되 고 수행 됩니다 이러한 watersheds에¹¹주 미시시피 강 분 지 건강 한 분수령 이니셔티브 (MRBI) 네트워크 일환으로. (즉, 사이트 위치, 유역 특성, 등) watersheds의 자세한 내용은 (2017)⁶Aryal Reba에 제공 됩니다. 즉, 작은 강 버렸다고 분 지는 주로 갯벌 명 개 토양, 하 고 면화, 콩은 주요 작물, 반면 낮은 세인트 프랜시스 분 지는 주로 Sharkey 점토 토양, 그리고 쌀과 콩은 주요 작물. 각 유역에서 제자리에서 지속적인 물 수량 및 품질 (즉, 방전 온도, pH, 할, 탁도, 전도도, 질산염, 및 암모늄) 모니터링 실시 되었다 3 개의 역이 프로토콜을 사용 하 여 주류에서 오염 부하와 hydrological 과정에서 공간과 일시적인 가변성을 이해 합니다. 또한, 주간 물 샘플 수집 되었고 부유 토사 co에 대 한 분석ncentration입니다.

프로토콜

1. 사이트 선택

1. 분수령 선택
   1. 오염 문제, 분수령의 우선 순위, 연구 시설, 사이트에 대 한 액세스에 근접의 크기에 따라 watershed(s)을 선택 하 고 데이터 목표.
2. 스트림 샘플링 위치
   1. 스트림 샘플링 위치 연구 목적에 따라 선택.
      참고: 최적의 샘플링 위치는 횡단면, 안전 하 고 쉽게 액세스할 수, geophysically 안정 되어 있는 (즉, 일정 한 횡단면 및 은행 악기 역 주택 지원), 그리고 대표 내에서 잘 혼합 ^{12 , , 13 14}. 역 하지 즉시 합류 두 스트림 및 스트레이트 채널 섹션에서에서 다운스트림 수렴 또는 분기 채널 횡단면 없이 더 많은 동종 및 대표 ¹⁴.
   2. Hydrological 배치 및 부하를 계산 하는 횡단면에서 품질 측정 물.
      참고: 영양분과 분수령에 앙금의 공간 변화 파악, 잠재적인 소스는 유역 전체를 대상으로 여러 스테이션 선택.

2. 계측기 및 센서 선택

1. 선택 기기 및 센서 출력을 측정 하 고 수 질을 의도 간격에서 물 샘플을 수집. 악기 및 센서 데이터 필요, 분수령, 및 사용 가능한 리소스에 따라 선택.
   참고: 이상적인 센서 신뢰할 수 있는, 정확 하, 과민 한, 정확한, 낮은-비용, 고 스트림 환경에 적합 하 고 제한 된 유지 보수 및 현장 기술자 ¹³의 최소한의 교육 요구. 농업 유역에서 파울와 파편 형성 관심사의 큰 원인이 있다. 따라서, 자동 세척 및 안티 파울 링 기능을 갖춘 sondes 선호 됩니다.
   1. 사용 autosampler, sondes, 지역 속도는 센서, 압력 변환기, 그리고 휴대용 유량 계.
      참고:는 sonde 한다 탁도 센서 및 pH, 암모늄, 질산염, 청소 브러쉬 청소와 퍼가 고 센서.
      참고:이 프로토콜에 악기는 autosampler, 호스, 여과기 또는 흐름 모듈 및 영역 속도 센서의 구성 물 샘플링 단위를 말합니다.
2. 선택 수 질 매개 변수는 데이터 목표, 센서 비용 및 가용성에 따라. 온도, pH, DO, 전도도, 탁도, 암모늄와 질산염 15 분 마다 측정
   참고: 온도, pH, DO, 전도도 가장 일반적인 매개 변수 선택 및 질산염, 암모늄, 고 탁도 덜 일반적인 있지만 인기 ^{1 ,}를 얻고 있다 반면 지질 역에 측정 된다 ¹⁴.
   참고: 데이터 목표 유역 특성에 따라 달라 집니다. 예를 들어 질소와 인 모니터링에 있을 수 있습니다 더 중요 한 인 도시 watersheds에서 모니터링에 비해 농업 watersheds.

3. Sonde 교정 및 프로그래밍

1. 보정 센서 제조업체 권장 사항에 따라 sonde에. 로컬 환경 조건에 따라 필요한 경우에 교정 프로토콜을 수정.
   참고: 교정의 주파수는 센서 노출 되는 환경에 따라 달라 집니다. 일반적으로, 그것은 2-4 주 이내 내린다. 여기는 sondes 성장 하는 시즌 동안 2 주마다 교정 및 비 성장 3 주마다 시즌 (11 ~ 4 월).
2. 실험실에서 철저 하 게 교정 하기 전에 sonde를 청소. 소프트 브러쉬 (예를들면, 칫 솔) 및 soap 또는 다용도 청소기를 사용 하 여 센서 표면 청소. Circulator와이 퍼 및 6 각형 알 렌 키;를 사용 하 여 브러시 제거 와 퍼 브러시 청소.
3. PH 참조 전극에 전해질을 부 어 하 고 신선한 전해질 솔루션, 리필 전해질 용액의 전도도 유지 하기 위해 염화 칼륨 소금 펠 릿을 추가 합니다. 밀폐; 되도록 뚜껑을 닫습니다 모자에 망 되는 하는 동안 일부 전해질 밖으로 유출 된다. 이온된 수와 sonde 린스.
4. 는 sonde 하단의 달려있다 쉬운 가공 허용 테이블 탑 위에 약 20-30 cm를 튼튼한 지원에는 sonde를 일시 중단 합니다. 통신 케이블을 사용 하 여 컴퓨터에 있는 sonde를 연결 합니다. 제조 업체를 시작 ' s 소프트웨어. 보도 " sonde 작동 " sonde 프로그램에 입력 하.
5. 설정에서 교정 표준의 수는 " 매개 변수 설치 " 탭. 다음 순서에 따라 센서 보정: 전도도, pH, DO, 탁도, 질산염, 및 암모늄.
   참고: 교정의 순서는 중요 한, 질 산 암모늄으로 센서 사용 전도성 및 pH 값.
   참고: 교정 표준 수는 전도도 대 한 2, 2 또는 pH에 대 한 3에 대 한 1, 2 또는 탁도 대 한 4, 질산염, 2 및 염화 2.
6. 나타난 디 물으로 여러 번 씻어 하 고 건조 표준 교차 오염을 방지 하기 위해 센서를 도입 하기 전에 물티슈로 나타난 사용.
   참고: 각 센서 보정 하기 전에 참고 센서 읽고 다음 표준에 대 한 값:, pH 7, 디와 50 NTU 탁도 50 mg/L, 및 50 mg/l.에 대 한 염화 질 산 이 값은 센서 분야에서 정확 했다 여부를 평가 사용할 수 있습니다. 그들은 또한 사용할 수 있습니다 신중 하 게 필드 값을 수정 하.
7. 표준, 각 센서 (단계 3.8-3.13)의 교정 후 " 성공적인 교정 " 표시; 보정 실패 하면 센서를 재설정 하 고 다시 시도 하십시오 것입니다. 만약 센서 여전히 실패는 소모품 교체 해야 할 수도 있습니다 또는 센서 공장 수리를 할 수 있습니다.
   참고: 두 센서 재설정 됩니다 재설정 질산염 이나 암모늄 센서.
8. 2-포인트 캘리브레이션; 건조 센서에 대 한 0 μ s/cm와 1412 µs/c m를 사용 하 여 표준 솔루션에 대 한 전도도 센서 보정. 선택 " SpCond [µs/c m] "에 있는 " 교정 " 탭. 완전 하 게 잎사귀와 센서의 타원형 부분 건조. 입력 " 0.0 " µs/c m에서 입력 " 보정. "
   1. 삽입 주머니에 표준 센서의 타원형 부분을 완전히 커버. 센서 안정화 독서 (~ 2-5 분)까지 기다려, 입력 " 1412 " μ s/cm, 입력 " 보정. " " 성공적인 교정 " 나타납니다; 보정 실패 하면 센서를 재설정 하 고 다시 시도 하십시오.
9. PH 7 사용 하 여 pH 10 표준 pH 센서를 교정 하 고 ph 4 교정의 선형성을 확인 하십시오. 선택은 " pH [단위] " 보정 탭에서 탭 파우치 pH 접합 및 참조 전극으로 pH 7 표준 삽입. 그것에 대 한 안정화를 약 5 분 기다립니다. 입력 " 7.0 "으로 pH 값 및 입력 " 보정. "
   1. 전극 헹 구 고 건조 물티슈를 사용 하 여. PH 10 삽입 하 고 따라는 pH 7에 관해서는 동일한 절차. PH 보정 곡선의 선형성은 충족; 확인 4 삽입 보정된 센서는 pH 4.0 표준에 대 한 4 ± 0.2를 읽어야 한다.
10. 온도 안정, 공기 포화, 이온 수를 사용 하 여 DO 센서 보정 (18 M Ω-cm) 단일 표준으로.
11. 선택
    는 " LDO % [토] " 탭 디 물 거의 전체 수준에와 교정 컵을 작성 하 고는 sonde에 컵을 놓습니다. 온도 센서 및도 막 물에 의해 덮여 완전히 되도록 sonde 반전.
    1. 백분율 채도 독서를 안정화 하기 위해 약 5 분을 기다립니다. 안정, 일단 입력 " 100 " % 채도 대 한. 현지 기상 관측소를 선택 하 여 기 압 mmHg에 입력 하 고 입력 " 보정. "
       참고: 디 물은 온도 안정화 및 공기 포화 가스 교환에 대 한 실험실에 적어도 하룻밤 분위기를 열어 두면 채도, 고 온도 안정화입니다. 압 할 포화 온도 (sonde 자체에 의해 측정 되는) 외에 대기 압력에 달려 있기 때문에, 제공 될 필요가.
    2. 확인 축척 되어야 0.5-1.5, 허용 교정에 대 한. 교정 프로그램을 종료, 터미널 모드를 입력, 화살표를 사용 하 여 강조 표시를 " 로그에 " 누르고 " 입력. " 강조 " 수준 3 " 누르고 " 입력. " 강조 " 설치 "를 누르고 " 입력. " 강조 " 센서 "를 누르고 " 입력. " 강조 " 할 "를 누르고 " 입력. " 강조 " 할 % 토 " 누르고 " 입력. " 축척 비율을 참고.
    3. 보도 " Esc " 종료 입력 하 " sonde 작동 " 다시. 선택은 " 교정 탭 " 계속 보정.
    4. Sonde 다시 반전 하 고 센서 얼굴 지상 있도록 중단.
12. 4 표준을 사용 하 여 탁도 센서 보정: 200 NTU, 100 NTU, 50 NTU, 디. 선택은 " 탁 [NTUs] " 탭. 교정 컵에서 충분 한 디 물 최소한 탁도 센서의 하단 커버를 넣어. 안정화 하는 탁도 독서를 하자. 점을 입력 " 1 " 디 표준는 " 0.6 " NTU 탁도 값, 그리고 " 보정. "
    1. 마찬가지로, 다른 표준에 대 한 탁도 센서를 보정. 표준, 병을 아래로 선회를 조직 하 여 거품 형성을 방지 (동요 하지 않는) 표준 컵 따라 붓는.
    2. 모든 표준 보정 후 디와 50 NTU 보고 보정 허용 (즉, ± 1% 이내)에 대 한 센서 판독값 확인.
13. 2 개의 표준을 사용 하 여 질산염 센서 보정: 높은 (50 mg/L ₃ ^--N) 및 낮은 (5 mg/L ₃ ^--N). 선택은 " ₃ ^- [mg/L-N] " 탭.
    1. 부 50 mg/L 3/4까지 교정 컵을 채우기 위해 표준 완전 하 고 방수 연결 sonde에 컵을 놓습니다. 그렇게 질 산 및 온도 센서는 완전히 덮여 있는 sonde를 반전. 15 분 (또는 독서 안정 될 때까지) 기다립니다. 안정, 일단 입력 표준 수준 " 1 "의 값과 " 46.2. "는 노트북에서 온도 및 mV 수치를 기록. 입력 " 보정. "
       참고: 질산염 센서는 전도성 및 pH 센서 이외에 온도 센서를 사용 하 여.
    2. 린스 센서 디 물으로 여러 번 하 고 잎사귀와 함께 그들을 건조. 낮은 표준에 대해 동일한 절차를 반복 합니다. 두 개의 전압 읽기의 차이 50-65 mV, 고 온도 수치 차이 허용 되도록 보정을 위한 5 ° F을 초과 하지 않아야 합니다.
14. 질산염 센서와 유사 하 게 암모늄 센서 보정.
15. 다시 설치와이 퍼와 브러시를 보정 하 고. 선택은 " SelfClean [레 브] " 탭 선택 " 1 " 회전 입력 " 보정. "
    참고:와 퍼와 브러쉬 한 번 회전.
16. 모든 센서 보정은 일단은 sonde 프로그램. 입력 " pc 시간 설정된 시계 "에 " 시스템 " 동기화 탭. 4 기존 로그 파일이 있는 경우 가장 오래 된 로그 파일을 삭제 하 고 새 로그 파일을 만듭니다. 로그 파일 생성 되 면 모니터링 매개 변수 및 로그온 매개 변수를 선택 합니다. 시작을 선택 하 여 모니터링 기간 (즉, 다음 교정, 농업 watersheds에 보통 2-3 주까지) 및 간격 (15 분)을 선택 하 고 로그 파일의 로깅 간격 시간 종료. 로그 파일 저장.
    참고: 언제 든 지는 sonde 저장할 수 있는 로그 파일을 최대 4.
17. 내부 배터리 전압을 확인 하 고 필요한 경우 내부 배터리를 대체 합니다.
    1. 선택은 " 온라인 모니터링 " 탭 및 온라인 모니터링 시작.
    2. 내부 배터리 전압 읽기를 확인 하십시오. 인 경우 10.5 V 아래 8 개의 새로운 C 배터리와 함께 그것을 대체.
       참고:는 sonde 녹화 중지 내부 배터리 전압 대 ~9.0 떨어지면
    3. 실리콘 실 란 트를 사용 하 여 밀봉 방수 연결 배터리 구획의 모자.
18. 센서 가드를 부착 하 고 양동이에 넣어 반정도 물.
    참고: 양동이에 sondes 전송 및 (재) 설치 사이트에 준비 되어 있다. sondes 제대로 작동 하려면 pH 전극에 대 한 침수 합니다.

4. 계측기 및 센서 설치

1. 영역 속도 센서 및 흐름 모듈
   1. 마운트 선택 된 횡단면에 강판에 안전 하 게 영역 속도 센서. 강철 플레이트에 마운트는 " L " 게시물 스트림 (즉, 채널의 깊은 부분)의 thalweg에서 구동 하는 Telspar에 탑재 된 브라켓 ( 그림 1) ( 그림 1); 확장은 " L " Telspar 게시물의 상류 부류 그래야 이어야 한다 충분히 흐름 스트림의 Telspar 게시물의 존재에 의해 영향을 받지 않습니다. 에 센서를 배치는 " L "는 센서의 팁 상류 흐름 라인을 따라 얼굴 스트림 침대에 대괄호.
      참고: Telspar 게시물의 효과 평가할 수 있습니다 시각적으로 게시물의 소개와 Telspar 게시물 없이 상류 또는 양적 사용 센서 판독값 센서 위치에 흐름 방해를 만드는 경우. 이 프로토콜에서 단면 변화는 무시할 간주 되었다. 평가 될 경우, 여러 sondes 또는 센서는 횡단면에 배치할 수 있습니다. 영역 속도 센서 측정값 평균 속도 초음파 도플러 메서드를 사용 하 여. 그것은 흐름 깊이 또는 속도 프로 파일링 및 현장 교정에 따라 변환 인수를 필요 하지 않습니다. 흐름 모듈 6.1 m/s-1.5에서 속도 9.15 m 0.01 m에서 깊이 측정합니다. 이와 같이, 그것은 다른 watersheds에 적용.
   2. 방전, 계산 하는 횡단면의 영역을 측정.
      참고: 소프트웨어 직접 계산할 수 지역 채널 또는 방정식의 모양을 제공 하는 경우.
      참고: 센서에서 데이터 흐름 모듈에 직접 기록 됩니다 및 제조 업체를 사용 하 여 컴퓨터에 다운로드 될 수 있다 ' s 소프트웨어 및 통신 케이블.

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그림 1. 전형적인 Instream 모니터링 역 (안 배율)의 레이아웃.
역에는 sonde 강철 케이블, carabiner, 깃 봉을 사용 하 여 중단은 Telspar 포스트를 포함 되어 있습니다. 여 깃 봉 표시 되지 않습니다. L-브래킷 영역 속도 센서 탑재 스트림 침대에 배치 되 고 볼트와 너트를 사용 하 여 게시물을 단단히 확보. (그림에는 표시 되지 않음) autosampler 끝에 여과기를 포함 하는 호스에서 물 샘플을 당긴 다. 영역 속도 센서 케이블 (표시 되지 않음) 흐름 모듈에 연결 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

2. 압력 트랜스듀서 (센서 PT)
   1. 영역 속도 센서를 사용할 수 없는 때마다 측정 압력 변환기를 사용 하 여 깊이.
   2. Telspar 게시물 안에 PT 센서 설치 고 강철 와이어와 깃 봉; 센서의 팁 그냥 스트림 침대를 터치 한다. 15 분 간격으로 물 깊이 측정 하기 위해 PT 센서 프로그램.
3. 수동 방전 측정
   1. PT 센서 측정 장치, 방전으로 방송국 수동으로 흐름의 범위는 방전을 측정 하 여 무대 방전 곡선을 만들, 덮고 적어도 낮은, 중간, 및 높은 흐름입니다. 흐름의 폭에 따라 여러 세그먼트 (30-60 c m), 단면적을 나눕니다. 휴대용 유량 계를 사용 하 여 세그먼트의 중심선에서 평균 속도 측정 합니다. 깊이 경우 < 10 cm, 최대 속도 측정 하 고 평균 속도 얻으려면 0.9를 곱합니다. 깊이 10-75 cm, 평균 속도 ¹⁵를 결정 하기 위해 깊이 0.6에서 속도 측정. 보다 큰 75 cm 깊이 대 한 3 깊이 (0.2, 0.6, 0.8 물 표면에서 깊이)에서 속도 측정 하 고 그들에 평균 ¹⁵.
   2. 세그먼트의 깊이, 폭, 평균 속도 사용 하 여 세그먼트의 방전을 계산 하 고 모든 세그먼트를 총 방전에서 방전 합계.
   3. 낮음, 보통 및 높은 흐름을 취재 하는 흐름의 범위에 대 한 절차를 따릅니다.
   4. 무대 (즉, 수동 출력 측정 시 압력 변환기에 의해 측정 하는 흐름의 깊이)와 측정 된 방전 사이의 관계를 결정.
      참고: 방전 속도 수동으로 측정 하 너무 높은 경우에, 임시 영역 속도 센서를 사용할 수 있습니다 방전 영역 속도 센서에 의해 측정 및 PT 센서에 의해 측정 깊이 사이의 관계를 만듭니다.
4. 물 질 멀티 파라미터 sonde
   1. carabiner sonde 안전 하 고 쉽게 설치 및 제거 ( 그림 1)에 대 한와 철강 선, 깃 봉, Telspar 포스트에는 sonde를 탑재. 특히 홍수 동안 스트림 물 떠 올 수 있는 파편 또는 나무 로그에서 손상을 방지 하기 위해 Telspar 게시물의 하류 쪽에는 sonde를 놓습니다. 장소는 sonde의 하단은 sonde에 침전 물 형성의 가능성을 줄이기 위해 스트림 침대 위에서 적어도 1-10 cm.
      참고:는 sonde 항상 물에 침수 한다. 따라서, 다양 한 흐름을 스트림는 sonde는 sonde에 앙금의 축적을 줄이기 위해 충분히 높은 고에서 공기에 노출 되는 sonde를 방지 하기 위해 충분히 낮은 되어야 합니다. 그러나, 덜 가변 흐름 채널, sonde를 둘 수 있습니다 같은 센서는 물 표면 아래 약 10 ㎝.
      참고: 경우는 sonde 깊이 센서, 채널 침대에서 깊이 센서의 높이 측정 해야 채널 침대 위에 깊이 센서의 설치의 깊이 대 한 계정.
   2. Sonde 내부 건전지 또는 외부 배터리 전원. 휴대용 배터리 상자를 사용 하 여 외부 배터리와는 sonde를 연결 하는 통신 케이블. 15 분 마다 데이터를 수집 하는 데이터 통신 케이블을 사용 하 여 컴퓨터에 직접 다운로드 sonde 프로그램.
5. Autosampler
   1. autosampler는 안정적인 지상에 스트림 은행의 상단에 날씨 보호 주택에 설치. 리드 산 성 배터리 autosampler 파워입니다. 충전 배터리 현장 20 W 태양 전지 패널을 설치.
   2. Telspar 포스트 또는 L-브래킷 물에서 여과기 파이프 고 호스 autosampler 연결.
      참고: 여과기와 호스를 통해 스트림에서 autosampler 끌어 물.
      참고: 여과기 파이프의 위치는 대표 데이터를 얻을 해야 합니다. 이 프로토콜에서 그것은 아무 단면 변화를 가정 하 고 배치 했다.
   3. Autosampler 샘플 물 주간 또는 필요에 따라 프로그램. 제조업체에서 제공한 autosampler 설명서를 참조 하십시오.
      참고:는 autosampler 샘플 물 강우량, 흐름, 시간, 또는 조합에 따라 프로그래밍할 수 있습니다. 샘플러는 많은 병으로 한 샘플, 하나로 많은 샘플 샘플 프로그램 될 수 있다 병 (합성), 또는 조합.
      참고:는 autosampler 물 (2000 mL) 추가 매개 변수는 실험실에서의 분석에 필요한 볼륨을 수집합니다. 연속 수 질 모니터링 된 sonde를 사용 하 여, 뿐만 아니라 샘플 중단된 앙금 농도 대 한 주간 기준 분석.

5. 센서와 Sonde 유지 보수

1. 깨끗 한 영역 속도 센서 또는 센서 표면 근처에 파편을 줄이기 위해 모든 방문.
2. 자주는 sonde에 센서를 보정.
   참고: 주파수 시즌, 수 문학, 분수령, 센서 유형, 및 파울의 속도 따라 달라 집니다. 여기 선택 watersheds에서 교정 필요 했다 매 2 주마다 좋은-품질 데이터를 수집.
제조업체에서 권장 하는 대로
3. 소모 부품을 교체.
   참고:이 pH 참조 전극/모자, 모자 (멤브레인) 할 센서, 이온-팁 센서 (센서의 질산염과 암모늄) 및 순환와 퍼 브러쉬 포함.
4. Sonde 공장 수리를 위해 필요한 경우 전송 (즉, 센서 재설정 하 고, 보정 후에, 표준에 대 한 허용 값을 읽지 않습니다 또는 센서 교정 실패 하는 경우).

6. 필드와 실험실 분석

1. 센서를 유지 하 고는 autosampler 사용할 수 없는 경우 사이트에 자동으로 수집된 물 샘플 또는 수동으로 샘플 하 고 수집 물 샘플을 수집 하는 견학에 미리 준비. 검사 목록 (표 1)에 나열 된 항목을 포함 하도록 있는지 확인 하십시오.
2. 깨끗 한에서 물 샘플을 수집 (즉,: 산 세척 하 고 헹 궈)와 항아리 (10 패)을 건조, 그들, 그리고 최대한 빨리 분석을 위한 실험실에 얼음에 그들을 수송.
   참고: 수집된 물 샘플은 실제 조건 하에서 대표적인 샘플 샘플링의 시간에서 그리고 특정 위치; 오염에 대 한 수집 된 샘플의 무결성을 보존 해야 하 고 물리, 화학, 그리고 생물학 변경 ¹².
   참고: 필요한 컨테이너 자료 다를 수 있습니다 관심의 일부 analytes에 대 한 반면 산성화 및 여과 해야 사이트.
3. 는 열 분석lected 물 승인된 지주 ¹⁶ 시간 전에 표준 방법을 사용 하 여 실험실에서 샘플.
   참고: 물 샘플을 분석할 수 EPA 353.2;를 사용 하 여 질 산, EPA 353.2;에 대 한 4500-NO3 아 질산염, EPA 365.1;에 대 한 4500-NO2 4500-인산 염, EPA 350.1;에 대 한 PI 총 질소, EPA 365.4; 4500-PJ 4500-PJ 총 인, 총 중단된 한 고체, 2540-C는 2540-D에 대 한 총 녹은 고체 및 일시 중단 된 앙금 농도 ^{16 , 17} D 3977-97.
4. 분석 하는 동안 적절 한 품질 관리 및 검사, 공백, 표준, 복제, 등, 등을 따라. 따라 품질 보증 프로젝트 계획 (QAPP).
5. 샘플 수집 및 실험실 직원에 대 한 양육 시트의 수를 각각의 복사본을 보관. 양육 권 시트의 체인에 필드에서 관찰 된 특이 한 또는 주목할 만한 이벤트 참고.

7. 데이터 수집 및 분석

1. sondes, 흐름 모듈, 그리고 실험실에서 수집 물 품질 및 수량 데이터.
2. 모든 원시 데이터의 복사본을 저장 하는 데이터 수정 및 분석 작업 전에.
3. 신중 하 게 탁도에 수집 된 데이터를 검사 하 고 모든 0을 제거 (예를 들어, 0.0 NTU), NAN, 또는 무리 한 값 (예: 3000 NTU, 센서의 탐지의 상한) 추가 분석 전에.
   참고: 주의 해야 행사 때 모든 데이터를 제거. 그들은 필드 노트에서 특정 조건을 식별 하 고 데이터는 합리적인 결정 하는 경우에 제거 됩니다.
4. PT 센서에서 출력을 계산 하는 단계-방전 관계를 사용 하 여.
   참고: PT 센서에 의해 측정 하는 깊이 압력 보상 해야 합니다.
   1. 사용 제조 업체 (현장에서 Inc.) 소프트웨어, " Baromerge, " 후 PT 센서 데이터를 수정 하려면.
      참고: 데이터 많은 기 압 값을 수동으로 입력 하 고 자동으로 baroTroll 로그 파일 고정된 압 값으로 수정 될 수 있습니다. 이 프로토콜 가까운 위치에 배포 하는 baroTroll 로그 파일 사용 하 여 PT 센서 데이터를 자동으로 수정.
5. 영역 속도 센서 데이터에 대 한 센서 유물을 될 수 있는 모든 부정적인 흐름 제거.
   주의: 가끔 있을 수 있습니다 실제로 사이트에 따라 음의 흐름. 이 경우, 부정적인 속도 무시 하지 마십시오.
6. 계산 역에서 업스트림 또는 다운스트림 방전과 방전 사이 선형 회귀를 사용 하 여 누락 된 방전 데이터.
   참고: 관계 이어야 한다 통계적으로 의미는 일반적으로 모든 업스트림 및 다운스트림 방송국 방전 사이 케이스입니다. 여기 테스트 watersheds에서 관계는 상당한 (p < 0.01)와 상관 계수 93% 보다 컸다. 그러나, 방전 데이터 누락 채워질 수 있다만 사이트 간의 거리가 짧은 고 유역 특성 유지와 비슷한 경우이 메서드를 사용 하 여.
7. 누락 수 질 데이터를 기입 하지 마십시오.
   참고: 많은 변수 (즉, 타이밍 및 비료, 방전은 증가 또는 감소 여부, 사이트 특정 조건, 등의 응용 프로그램)에 의해 수 질 데이터 영향을 받습니다.
8. 일시 중단 된 앙금 농도 (SSC) 실험실 결과에서 고 탁도 (NTU)는 스트림에서 측정 간의 회귀 분석을 수행.
   참고: 이러한 회귀는 앙금 크기 분포, 민감한 SSC의 중요 한 하지만 변수 분수를 구성 하는 모래, 회귀 됩니다 가난한. 그러나, 그것은 모래와 벌금 샘플 분석 중 구분 되 고 벌금 SSC에 상관 향상 될 수 있습니다. 회귀 분석을 사용 하 여 연속 SSC 값 계산.
9. 방전, 오염 물질 농도 따라 이후 흐름 중 농도 공식 1 ⁶을 사용 하 여 계산 합니다. 흐름-가 중 평균 농도 (FWMC) 매일 시간대 별 데이터를 사용 하 여 계산 합니다. 또는, 15 분 데이터를 사용 하 여 시간 단위로 계산 FWMCs도 시간 통합.
   
   어디
   FWMC 매일 흐름-가 중 평균 농도 =
   _나 c = 농도의 i ^번째 샘플
   t _나 시간, 1 시간 =
   q _나 = 내가 방전 ^일 샘플
   나 = 1 24
10. 데이터 목표를 충족 하기 위해 적절 한 통계 기법 적용. 데이터 할 때 정상이 아닌, 그들 정상 또는 평균 ± interquartile 범위를 사용 하 여 데이터를 변환. 정상이 아닌 데이터에 대 한 비-파라 메 트릭 테스트를 수행.

결과

Aryal와 레바 (2017) 간행물에서이 프로토콜 전송 영양분과 두 개의 작은 농업 watersheds⁶에 앙금의 변화를 공부 하 고 사용 되었다. 이 프로토콜에서 추가 결과 아래 설명 되어 있습니다.

강 우 유출 수 질 관계:

지속적인 모니터링의 강도 15 분 데이터 (그?...

토론

전반적으로, 양분 및 앙금의 지속적인 모니터링 잡아 샘플링 방법을 사용 하 여 모니터링 하는 여러 가지 장점이 있다. Hydrological와 물 품질 프로세스 시간의 아주 짧은 기간 동안 강우량에 의해 영향을 받습니다. 사용자는 영양분과 복잡 한 문제를 공부 하는 앙금에 높은 시간 해상도 데이터를 얻을 수 있습니다. 물 품질 같은 다른 매개 변수, 전도도, pH, 온도, 고 마, 동시에 그리고 질산염, 암모늄,...

자료

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