Use of sensors to improve water quality monitoring and process understanding in agricultural catchments

Sensorteknologi kan benyttes til overvåking av vannkvalitet, men teknologien er fremdeles relativt ny og alle bruksområder er ennå ikke utforsket. Sensorer gir høyfrekvente data som kan brukes som substitutt for tradisjonell overvåking, og kan i tillegg gi oss bedre innblikk i hvordan vannbåren og partikkelbundet forurensing transporteres i et nedbørfelt. Det siste kan bidra til å gi oss mer innsikt i effekten av tiltak mot diffus forurensing. I SENSIMON-prosjektet har vi analysert data fra sensorer i bekker og elver, med fokus på turbiditet, ledningsevne, nitrat og vannhøyde. Kost-effekt av tre ulike målemetoder ble evaluert (høyfrekvente sensordata, stikkprøvetaking med ulik frekvens, og blandprøver). Hensikten med prøvetakingsmetodene ble tatt i betraktning; disse omfattet å beregne tilførsler, finne gjennomsnittlig eller maksimum årskonsentrasjon eller forstå nedbørfeltprosesser. Effektiviteten av målemetoden ble vurdert ut fra usikkerheten i datasettene, sett i forhold til hensikten med prøvetakingen. Det er utført analyser av tidsvariasjoner i vannstand/vannføring og transport av partikulært og oppløst materiale (basert på sensordata). Kampanjemålinger med prøvetaking av hovedløp og tilførselsbekker og ?rør, samt målinger av kanterosjon har blitt benyttet som hjelp til å forklare transportmønstre og kilder. Utarbeiding av vitenskapelig og popularisert formidling er i gang.

SENSIMON has a duration of 2.5 years, and is a small-scale project that aims at investigating the use of sensors for improved water quality monitoring and catchment process studies. The project answers to two challenges when implementing the WFD: (1) the uncertainty of water quality monitoring (including support parameters such as nutrients and suspended sediments) in streams due to high concentration fluctuations; and (2) the effect, or often lack of effect, of mitigation measures in agricultural areas with predominantly diffuse nutrient sources. We intend to use a well-instrumented and monitored small (4.5 km2) catchment in south-eastern Norway, where we have already installed sensors for nitrate, turbidity, pH, conductivity, temperature and water level. In addition to the on-going monitoring we wish to perform additional sampling during selected events (rainstorms, snow-melt, low flow), in order to obtain a better understanding of pathways of nutrients. We will use a nested catchment approach, using two smaller tributaries in addition to the main stream. We have divided the project into three main tasks: (1) Analysis of sensor potential in monitoring for the WFD; (2) Use of sensor data to improve process understanding; and (3) Synthesis and dissemination. Our approach has been to focus less on cooperation within the project, but we intend to organise a workshop for fellow researchers from Nordic/Baltic countries where we will discuss these topics. We will also use our existing network of managers and stakeholders (river basin managers, agricultural advisers, agricultural offices in municipalities and counties, etc.) to discuss and disseminate results from the project.