ВиК '09, 7-10.октобар, Дрвенград-Мећавник 1

КОНТИНУАЛНИ МОНИТОРИНГ КВАЛИТЕТА ВОДЕ РЕКЕ КОЛУБАРЕ

CONTINUOUS WATER QUALITY MONITORING ON KOLUBARA RIVER

Мр СВЕТОМИР МИЈОВИЋ, дипл.инж.технол. БОЈАН ПАЛМАР,дипл.инж.грађ.

E-mail: svetomir.mijovic@hidmet.gov.rs

2

Резиме:

Прва аутоматска станица за мониторинг квалитета вода на локацији Бели Брод на реци Колубари пуштена је у рад јула 2008. године. Станица је успостављена као резултат учешћа РХМЗС у Twinning пројекту финансираног од стране ЕУ, у коме је Завод носилац компоненте 2 овог пројекта. Опрема станице континуално региструје вредности водостаја, температуре, pH, електропроводљивости и раствореног кисеоника. За складиштење података у серијској flash-меморији капацитета 1 MB (приближно 480.000 мерених вредности) користи се даталогер SEBA MDS5, а комуникација са станицом обавља се преко GSM модема. Софтверски пакет којим се станица прозива, контролише и подешава чине програми: Wbedien 32, DEMASole и DEMASdb, а софтвер за управљање базама података је MySQL.

3

ЛокацијаАутоматска станица за мониторинг квалитета вода реке Колубаре лоцирана је на профилу Бели Брод:

•координате локације су: 44 22 16" географске ширине, 20 11 59" географске дужине,

• кота нуле водомера је 99,32 mnJm,• удаљеност од ушћа по току је 39,2 km.

Станица је основана 1.11.1950 год.; објекат хидролошке станице са жичаром и водомером на степеништу изграђен је 1976. године и налази се на десној обали реке Колубаре, 20 метара узводно од железничког моста на прузи Београд-Бар. Корито реке Колубаре у зони станице је регулисано и стабилизовано габионима.

4

БелиБрод

5

6

7

8

Опрема и принцип рада

Сензори за континуално мерење:• водостаја,• температуре воде,• pH вредности,• раствореног кисеоника и • електропроводљивости.

Додатна опрема:• потапајућа пумпа на водозахвату ради континуалног захватања речне воде и обезбеђивања протицаја воде • резервоар у коме се налазе уроњени сензори за мерење параметара квалитета воде, • мерач протока воде.

9

Сензори за pH, мутноћу, растворени кисеоник и проводљивост (WTW)

10

Уређај за мерење протока воде кроз унутрашњу инсталацију мерне станице

11

Модем

Проточни резервоар

Data loger

Сонда

Водозахват

Станица

Ниво

Пумпа

Схематски приказ

12

13

Reka

Potapajuća

pumpa

Unutrašnjost stanice

Merni rezervoar

Merač protoka

Senzori

14

15

16

Табела: Технички подаци за сензоре

Параметар

Мерни опсег Тачност Резолуција

Водостај 0….10 m 0,01 m

Температура

-5...50°C+/- 0,1°C 0,01°C

Проводљивост 0..200mS +/- 1µS za MW<200µS+/-0,5% od MW za MW>200µS 0,001mS

Растворени кисеоник 0,01-20mg/l +/- 0,5% od MBE 0,01 mg/l

pH вредност 0…..14 +/- 0,1pH 0,01pH

MBE: граница мерног опсегаMW : мерна вредност

17

Аквизиција и пренос података1. SEBA MDS5 даталогер са 16-битним A/D конвертером:

• Стандардни 8 аналогних и 2 импулсна улаза • Сопствени часовник реалног времена• Регистровање података може бити временски контролисано или контролисано догађајем – зависно од промене вредности параметра који се мери.• Подаци се чувају у серијској flash-меморији капацитета 1MB ( довољно за приближно 480000 измерених вредности).• На логер се локално повезује преко серијских улаза RS232 или RS485 или USB-а.•Напајање преко јавне мреже и исправљача, •Потрошња у power-down моду је мања од 7.5 mAh.• У случају прекида спољног напајања логер поседује интерну литијумску батерију као backup. 2. MC35iT GSM/GPRS модем. Комуникација се обавља преко GSM сервиса . 3. Софтверски пакет којим се станица прозива, подешава и контролише чине програми: Wbedien 32, DEMASole и DEMASdb.

18

Регистроване промене параметара у периоду 21.07-19.08.2009.год.

19

На приказаној слици уочавају се промене мерених параметара: • електропроводљивост (крива 7) нагло опада при порасту водостаја (крива 1) што указује на разблаживање растворених електролита услед обилних падавина• Криве 4 и 8 приказују промене температуре воде, па се може уочити њен пад при порасту водостаја услед падавина. •На графику се могу уочити дневне варијације раствореног кисеоника. (крива 5) као последица активности акватичних организама – минимум се региструје у раним јутарњим часовима, а максимум у раним поподневним часовима када је и температура воде највиша. Уочљиво је , такође, да су и дневне варијације раствореног кисеоника мање када је температура воде опала. • једино је pH вредност приближно константна, са варијацијама од 0,8 јединица (pH 7,65 – 8,45).

20http://www.hidmet.gov.rs/ciril/osmotreni/kvalitet_voda_automatske.php

21

Проблеми у раду

-Нестанак електричне енергије-Зачепљење пумпе

Проток воде кроз резервоар са сензоримаподешен на опсег 40 – 100 лит/мин.

Пумпа се искључује када проток опадне испод40 лит/мин.

22

Закључак

У модерној мрежи станица за мониторинг квалитета површинских вода неопходна је аутоматизација мерења показатеља квалитета вода , како из организационих , тако и економских разлога.

Једна од предности аутоматизације је и континуалност мерења која нам омогућава уочавање дневних и сезонских варијација параметара , као последице природних фактора, али и људских активности. Тиме се добија увид у активности акватичних организама, тј. стање екосфере.

Исто тако, у случају доспевања загађења у Колубару од њених притока са површинских копова у близини, дошло би до промена pH вредности и низа параметара који се прате континуално, а ови подаци би били један од предуслова за изградњу постројења за пречишћавање отпадних вода

23

Дијаграм годишње промене рH вредности и граничне линије (црвено)

24

Облик криве на горњој слици показује знатно варирање pH вредности у току године. Велике флуктуације потичу, између осталог, и од биолошких метаболичких процеса у алгама и воденим биљкама које се налазе у води, те су стога резултат природних процеса.

Статичке граничне вредности за целогодишњи мониторинг тако мерених вредности треба да буду широко постављене како би се избегле “лажне узбуне“ настале услед природних флуктуација (црвене линије).

У таквим условима вероватноћа да се примети акцидентно загађење је сасвим мала.

25

Дневне и ноћне варијације pH вредности проузроковане животним активностима алги и граничне вредности (црвене линије)

26

Неуобичајени догађај у нормалној флуктуацији услед испуштања; плава линија : проводљивост [µS/cm]; зелена линија: pH вредност

27

Промене неколико независно мерених вариабли за време “догађаја“; горња црвена крива: садржај кисеоника [мг/лит]; зелена крива: pH вредност; плава крива: средња густина daphnia [cm]; доња љубичаста крива: индекс токсичности daphnia токсиметра.

28

Криве за садржај кисеоника и pH вредност показују само мало одступање од “нормалних“ података. На основу само ових података не може се закључити да је водно тело под ризиком. Али, пошто метода континуалног биотестинга (daphnia toximeter) истовремено показује значајан пораст “индекса токсичности“, резултат је недвосмислен.

Црвене ознаке на горњој маргини слике указују на неуобичајени догађај који је аутоматски идентификован од стране станичног компјутера.Све четири криве показују знатне промене мерених вредности у моменту регистровања неуобичајеног догађаја чије се препознавање базира на аутоматском математичком алгоритму који континуално анализира податке.

Само путем оваквих метода којима се граничне вредности прилагођавају текућој ситуацији могуће је детектовати неуобичајени догађај усред нормалних флуктуација мерених вредности,а то би било немогуће са статичким граничним вредностима.

29

Литература

[1] Allan, I. J., B. Vrana, R. Greenwood: A „toolbox” for biological and chemical monitoring requirements for the European Union's Water Framework Directive. Talanta,Volume 69, Issue 2, pp. 302-322, 15 April 2006. [2] Wang, Q., Y. Li: Monitoring Stations for Surface Water Quality, IFAS Extension, University of Florida, Fact Sheet SL 218, 2004 ; http://edis.ifas.ufl.edu/SS438 [3] Marković, N., J. Džunić, et al.: System for Central Monitoring, Control, Data Acquisition and Automatic Regulation for ARWQM. Facta Universitatis, Series: Architecture and Civil Engineering, Vol. 5, Nº 2, 2007, pp. 95-105. [4] Blohm,W., et al.: Concept for the Automatic Measuring Station, Twinning Project SR 2005/IB/EN/01, http://www.twinning-serbia.org [5] EASE Project: Development of Alarm Criteria and Detection of Major Incidents in Measuring Stations in the Elbe Catchment Area for International Emergency Planning (EASE), FKZ 200 48 314/02 – Subproject 2, Institut fűr Hygiene und Umwelt, Hamburg, 2004.

http://www.umweltbundesamt.de/anlagen/EASE/index_gb.htm

[6] Мијовић С., Б. Палмар, С. Стевановић: Аутоматске станице за континуални мониторинг параметара квалитета вода на главним водотоцима Србије. 36. Конференција о актуелним проблемима коришћења и заштите вода „ВОДА 2007” Тара, Јун 26-29. 2007, Зборник радова, стр.285-291. [7] Мијовић С., Б. Палмар: Аутоматске станице за континуални мониторинг параметара квалитета вода – почетна искуства. 37. Конференција о актуелним проблемима коришћења и заштите вода „ВОДА 2008”, Матарушка Бања , 3-6. јун 2008, Зборник радова, стр. 307-312.

30

Хвала на пажњи!