Boot-gestütztes längskontinuierliches Monitoring von Fließgewässern mit online-Sonden

19-32

Artikel aus einer Zeitschrift

200205531

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 2019, 63(1) ; Jrg. 63 ; 5 (2019) , 19-32

Schlagwörter: Gewässermonitoring, Online-Messungen, Längsprofile, Messboot, Fernerkundung, Morphologie, Morphometrie
Eine abiotische Beschreibung und Bewertung von Oberflächengewässern bildet eine Grundlage zur Charakterisierung des ökologischen Gewässerzustandes. Sie erfordert umfangreiche Daten zur Wasserqualität sowie Hydrologie und Morphologie. Im Projekt BOOT-Monitoring 1 wurde ein integriertes Erhebungskonzept mit einem bootgestützten Messsystem und fernerkundlichen Methoden entwickelt, um Daten zu Fließgewässern längskontinuierlich zu erfassen. Konfigurationen des Messsystems werden für einen Tiefland- und einen
Mittelgebirgsfluss vorgestellt. Eine quasi kontinuierliche Darstellung der Gewässermorphologie wird eingeführt und unter Nutzung von Fernerkundungsdaten, Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmessungen (ADCP) und Echolotmessungen ausgewertet. Die Interpolation der Lage der Gewässersohle aus gleichzeitig aufgenommenen Tiefendaten mit einem ADCP und einem schwenkbaren Echolot dient als Grundlage für die Ableitung von Querprofilen. Diese werden mit longitudinalen Geschwindigkeits- und Konzentrationsprofilen
kombiniert um die Entwicklung von Durchfluss und Fracht im Gewässerverlauf zu quantifizieren. Am Beispiel von Längsprofilen der Nitrat- und Arsenkonzentration werden Einschränkungen bei der Auswertung konventioneller ortsfester Schöpfproben demonstriert. Auf Grundlage der untersuchten Beispiele werden Potentiale, Herausforderungen und Grenzen des Erhebungskonzepts reflektiert und zukünftige Forschungsfragen vorgeschlagen.
The abiotic description and evaluation of the state of surface water bodies is a perquisite for an evaluation of the ecological condition of any body of water. It requires extensive data on hydrology, morphology and water quality. The BOOT-Monitoring project developed an integrated, longitudinally continuous data acquisition concept, which combines a boat-based sensor system and remote sensing methods. Configurations of the boat-based sensor system are presented for application conditions in lowland and upland rivers. A quasi continuous representation of the river morphology metrics are determined and assessed from remote sensing data, acoustic Doppler
current profiler and echo sounding. A method for continuous interpolation of the riverbed serves as a basis for river cross sections determination. They are combined with longitudinal flow velocity and concentration profiles to quantify discharge and load devolution along the flow course. Longitudinal concentration profiles of nitrate and arsenic exemplify the limitations of conventional stationary site sampling. Based on the examples presented in the text, potentials, challenges, and limitations of the longitudinally continuous data acquisition approach are reflected and future research questions are suggested.
Keywords: River monitoring, online measurements, longitudinal profile, measurement boat, remote sensing, morphology, morphometry