Use of Monitoring Approaches to Verify the Predictive Accuracy of the Modeling of Particle-Bound Solid Inputs to Surface Waters
Abstract
:1. Introduction
2. Materials and Methods
2.1. The Study Area: Kraichbach
2.2. Monitoring with the Large-Volume Sampler
2.2.1. Monitoring Campaign
2.2.2. Large-Volume Sampler
2.2.3. River Mean Concentrations
2.2.4. Annual River Loads
2.2.5. Dry-Weather Load
2.3. Modeling Approaches of the Sediment Input
- Area connection to the watercourse system;
- Watercourse distance;
- Connectivity probability;
- Sediment delivery ratio;
- Grid-related sediment input.
3. Results
3.1. River Concentrations
3.1.1. Concentrations during Dry Weather Flow
3.1.2. Concentrations during Erosion Events
3.2. Determined Sediment Loads for Long-Term Discharges Based on Monitoring
3.3. Results of the Modeling
4. Discussion
5. Conclusions
Author Contributions
Funding
Institutional Review Board Statement
Informed Consent Statement
Data Availability Statement
Acknowledgments
Conflicts of Interest
References
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Property | Large-Volume Sampler |
---|---|
Sampling period | March 2017–June 2021 |
Number of sampling periods | 43 |
Sampling strategy | Volume-proportional, long-term |
Sampling interval | 13,300 m3 |
Subsample volume | 10–15 L |
Tank volume | Stainless steel, 1000 L |
Samples per container | 100 |
Pumping system | Peristaltic |
Pump capacity | 15,000 L∙h−1 |
Parameter | Suspended Solid Concentration in mg L−1 |
---|---|
25th percentile | 25.8 |
Median | 31.9 |
75th percentile | 51.1 |
Parameter | Dry-Weather Load Variant | ||
---|---|---|---|
Minimum | Mean | Maximum | |
Mean annual load in t a−1 | 2826 | 2826 | 2826 |
Mean dry-weather load in t a−1 | 467 | 577 | 925 |
Mean precipitation input in t a−1, total | 2359 | 2249 | 1901 |
Thereof combined sewer overflow | 49 | 49 | 49 |
Thereof erosion | 2310 | 2200 | 1852 |
Factor | Arable Land | Grass-Land | Fruit Growing | Viticulture | Coniferous Forest | Deciduous Forest | Mixed Forest | Nature Land |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
R-factor | 88.3 | 87.5 | 90.1 | 86.6 | 86.7 | 87.9 | 86.8 | 88.1 |
K-factor | 0.47 | 0.43 | 0.29 | 0.28 | 0.53 | 0.49 | 0.47 | 0.50 |
LS-factor | 1.16 | 1.59 | 0.97 | 2.16 | 1.76 | 1.95 | 2.14 | 1.73 |
C-factor | 0.085 | 0.004 | 0.19 | 0.22 | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.004 |
Sediment Input in t ha−1 | Arable Land | Grass-Land | Fruit Growing | Viticulture | Coniferous Forest | Deciduous Forest | Mixed Forest | Nature Land |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mean | 0.478 | 0.009 | 0.638 | 2.08 | 0.003 | 0.004 | 0.003 | 0.017 |
SD | 1.19 | 0.035 | 1.11 | 4.56 | 0.023 | 0.023 | 0.022 | 0.036 |
Min | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 | 0.000 |
Max | 82.9 | 3.69 | 6.96 | 134 | 0.57 | 0.98 | 1.29 | 0.80 |
Sum in t a−1 | Arable Land | Grass-Land | Fruit Growing | Viticulture | Coniferous Forest | Deciduous Forest | Mixed Forest | Nature Land | Total |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Soil loss | 32,192 | 457.7 | 297.7 | 6286 | 16.3 | 228.1 | 217.3 | 157.4 | 39,853 |
Sediment input | 1460 | 7.2 | 5.3 | 158.5 | 0.2 | 2.1 | 1.2 | 3.3 | 1638 |
Publisher’s Note: MDPI stays neutral with regard to jurisdictional claims in published maps and institutional affiliations. |
© 2021 by the authors. Licensee MDPI, Basel, Switzerland. This article is an open access article distributed under the terms and conditions of the Creative Commons Attribution (CC BY) license (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
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Allion K, Gebel M, Uhlig M, Halbfass S, Bürger S, Kiemle L, Fuchs S. Use of Monitoring Approaches to Verify the Predictive Accuracy of the Modeling of Particle-Bound Solid Inputs to Surface Waters. Water. 2021; 13(24):3649. https://doi.org/10.3390/w13243649
Chicago/Turabian StyleAllion, Katharina, Michael Gebel, Mario Uhlig, Stefan Halbfass, Stephan Bürger, Lisa Kiemle, and Stephan Fuchs. 2021. "Use of Monitoring Approaches to Verify the Predictive Accuracy of the Modeling of Particle-Bound Solid Inputs to Surface Waters" Water 13, no. 24: 3649. https://doi.org/10.3390/w13243649
APA StyleAllion, K., Gebel, M., Uhlig, M., Halbfass, S., Bürger, S., Kiemle, L., & Fuchs, S. (2021). Use of Monitoring Approaches to Verify the Predictive Accuracy of the Modeling of Particle-Bound Solid Inputs to Surface Waters. Water, 13(24), 3649. https://doi.org/10.3390/w13243649