An integrated suspended sediment transport monitoring and analysis concept

Pessenlehner

et al. 2018

Water

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Plastic waste as a persistent contaminant of our environment is a matter of increasing concern due to the largely unknown long-term effects on biota. Although freshwater systems are known to be the transport paths of plastic debris to the ocean, most research has been focused on marine environments. In recent years, freshwater studies have advanced rapidly, but they rarely address the spatial distribution of plastic debris in the water column. A methodology for measuring microplastic transport at various depths that is applicable to medium and large rivers is needed. We present a new methodology offering the possibility of measuring microplastic transport at different depths of verticals that are distributed within a profile. The net-based device is robust and can be applied at high flow velocities and discharges. Nets with different sizes (41 µm, 250 µm, and 500 µm) are exposed in three different depths of the water column. The methodology was tested in the Austrian Danube River, showing a high heterogeneity of microplastic concentrations within one cross section. Due to turbulent mixing, the different densities of the polymers, aggregation, and the growth of biofilms, plastic transport cannot be limited to the surface layer of a river, and must be examined within the whole water column as for suspended sediments. These results imply that multipoint measurements are required for obtaining the spatial distribution of plastic concentration and are therefore a prerequisite for calculating the passing transport. The analysis of filtration efficiency and side-by-side measurements with different mesh sizes showed that 500 µm nets led to optimal results.

Section: First Measurements and Sample Processingmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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A Methodology for Measuring Microplastic Transport in Large or Medium Rivers

Pessenlehner

et al. 2018

Water

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“…Wie die Messungen der letzten Jahre (v. a. auch bei Hochwässern) ergaben, kann man jedoch nicht davon ausgehen, dass selbst bei Hochwässern eine vollständige und gleichmäßige Durchmischung der Schwebstoffe im Profil auftritt (Haimann et al 2014). Bei vollständiger Durchmischung müsste sich der Querprofilbeiwert k p (Verhältnis mittlerer zu sondennaher Konzentration) an der Strassenbrücke Hainburg vor allem bei höheren Durchflüssen gegen 1 bewegen.…”

Section: Schwebstofftransportprozesseunclassified

“…Denn während dieser Hochwasserereignisse wird ein Großteil der Jahresfracht transportiert (Abb. 13a) (Haimann et al 2014).…”

Section: Schwebstofftransportprozesseunclassified

Grundlegende Prozesse betreffend Hydraulik, Sedimenttransport und Flussmorphologie an der Donau

Österr Wasser- und Abfallw

Haimann

et al. 2016

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Zusammenfassung Im Rahmen des Pilotprojektes Bad Deutsch-Altenburg wurde vor, während und nach der gleichzeitigen Umsetzung mehrerer Maßnahmen (Buhnenumbau, Granulometrische Sohlverbesserung – GSV, Uferrückbau und Gewässervernetzung) ein umfassendes Monitoringprogramm durchgeführt. Ziel war es, neben der Ist-Zustandserfassung, Begleitung und Dokumentation der Bauphase und der Erfassung der Entwicklung nach Bau auch die zugrunde liegenden Prozesse hinsichtlich Hydraulik, Sedimenttransport und Flussmorphologie zu analysieren. Erstmals wurde dabei die zeitliche Schwankung der Sohlschubspannung direkt gemessen. Die auftretenden Sohlschubspannungen folgten dabei in Abhängigkeit von der Turbulenzintensität einer Log-Normal- oder einer Normalverteilung. Diese Schwankungen sind mit ein Grund, weshalb schon bei Niederwasser ein nennenswerter Geschiebetransport gemessen wurde. Der effektive Durchfluss des Geschiebetransportes liegt dabei im Bereich von 2000 und 2200 m3/s. 50 % Prozent des Geschiebes wird bei Durchflüssen bis 2300 m3/s transportiert, mit Jahresfrachten von 306.000 bis 594.000 t für die Jahre 2006 bis 2014. Bei Betrachtung des Transportverhaltens einzelner Tracersteine in 3 Größenklassen durchwanderten 74 % der Steine die 3 km lange Strecke in einem Jahr, mit Geschwindigkeiten von 6,2 bis 10,6 m/d. Kleine Steine bewegten sich häufiger und weiter als mittlere und große, welche ein ähnliches Transportverhalten aufwiesen. Die erstmalig an der Donau beschriebenen Kiesdünen erreichten im Vergleich wesentlich höhere Geschwindigkeiten mit 2,5 bis 9 m/h. Ein Abgleich mit Fangkorbmessungen zeigte, dass Kiesdünen, wenn sie auftreten, den überwiegenden Teil des Geschiebetransportprozesses bestimmen.

Insights into bedload transport processes of a large regulated gravel‐bed river

Earth Surf Processes Landf

Kreisler

et al. 2017

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A comprehensive monitoring programme focusing on bedload transport behaviour was conducted at a large gravel‐bed river. Innovative monitoring strategies were developed during five years of preconstruction observations accompanying a restoration project. A bedload basket sampler was used to perform 55 cross‐sectional measurements, which cover the entire water discharge spectrum from a 200‐year flood event in 2013 to a rare low flow event. The monitoring activities provide essential knowledge regarding bedload transport processes in large rivers. We have identified the initiation of motion under low flow conditions and a decrease in the rate of bedload discharge with increasing water discharge around bankfull conditions. Bedload flux strongly increases again during high flood events when the entire inundation area is flooded. No bedload hysteresis was observed. The effective discharge for bedload transport was determined to be near mean flow conditions, which is therefore at a lower flow discharge than expected. A numerical sediment transport model was able to reproduce the measured sediment transport patterns. The unique dataset enables the characterisation of bedload transport patterns in a large and regulated gravel‐bed river, evaluation of modern river engineering measures on the Danube, and, as a pilot project has recently been under construction, is able to address ongoing river bed incision, unsatisfactory ecological conditions for the adjacent national park and insufficient water depths for inland navigation. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.