在最近的一次悲惨事件中，非洲大约有100头大象由于缺水而死亡。联合国环境规划署(UNEP)警告称，到2025年，全球约有25亿人可能面临水资源短缺。面对气候危机导致的影响人类社会和整个生态社区的水资源短缺，采取综合的水质和水量管理措施来应对这一紧迫的挑战变得至关重要。
浦项理工大学环境科学与工程系的金宗勋教授和李光勋博士领导的研究小组，采用了一种先进的技术，利用无人水面车辆同时评估水库水深和水库水面的硝酸盐(NO3)浓度。他们的研究结果发表在《水资源研究》杂志上。
利用水深和硝酸盐浓度等指标监测可用水量和水质。硝酸盐来源于大气和土壤养分，通过各种途径进入溪流，当其含量过高时，对水生生态系统和生物多样性构成潜在威胁。降水和用水的波动进一步影响水质，水温升高导致溶解氧减少，导致水质下降。
有效的水资源管理需要对硝酸盐浓度和水深进行双重监测。然而，根据评估的时间和地点，这些测量可能会有很大的不同。传统的水深测量通常在单点进行，在估计水库总水量时引入了不确定性。
近年来，无人设备或仪器被引入来解决这一挑战，但同时测量硝酸盐浓度和水深被证明是具有挑战性的。
研究小组利用无人水面车辆实现了硝酸盐浓度和水深的同时测量。从2021年开始，在庆尚北道浦项郡大田池水库(达田池)安装了装有电化学传感器和声学多普勒电流剖面传感器的无人船，在一年的时间里测量了硝酸盐浓度和水深。
30次测量显示硝酸盐含量的季节变化从1吨到4吨不等。在强降雨后，由于水迅速膨胀，观测到的硝酸盐含量比之前的读数低了17%。这强调了在水质评估中考虑时间和天气条件的重要性，因为测量可能导致高估或低估。
此外，研究小组还根据无人水面车辆收集的数据成功绘制了高分辨率地图，显示了达田池水库的硝酸盐累积含量。虽然测量周期为一年，而且研究地点仅限于浦项，但其意义在于自主开发了能够同时测量硝酸盐浓度和水深的技术。
主导该研究的金宗勋教授解释说:“我们的研究概述了在水环境研究中使用无人机器人的可能性和局限性。”他还表示:“此次研究将利用无人机等先进技术，提高预测精度，优化水资源管理，为下一代国家水资源管理系统的开发提供指导框架。”
更多信息:Kwang‐Hun Lee等，利用无人水面车辆进行水库硝酸盐负荷的高分辨率测绘:潜在的机遇和挑战，水资源研究(2023)。wr034665 DOI: 10.1029/2023
浦项科技大学提供
引用本文:通过无人水面车辆监测水库水的健康状况(2024年1月5日)，2024年1月6日从https://phys.org/news/2024-01-reservoir-uncrewed-surface-vehicle.html检索
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