Low-cost sensor networks to quantify the dynamics of suspended sediment yields in peri-urban areas
Des réseaux de capteurs à faible coût pour quantifier la dynamique des apports de sédiments en suspension dans les zones périurbaines
Résumé
Suspended sediment is an important pollutant in peri-urban streams, yet its main sources and their
spatial and temporal variability are not well understood in these complex landscapes. Field
measurements are essential to identify and monitor sediment load from different sources at fine spatial
scale, i.e., at many locations, but doing so is technically and financially challenging. The use of low-cost
sensors, with open-source code, facilitates their cost-effective implementation in different locations
simultaneously in a range of field conditions. This research aims to use a low-cost turbidity sensor (TST10) with an innovative design to be deployed in field telemetry stations for continuous monitoring, to
estimate sediment loads in small streams in real time. Furthermore, mobile turbidity sensor units are
being developed in order to make it possible to identify and quantify the contributions of various sources
to the overall production of sediments during urbanization processes. Laboratory experiments with the
low-cost turbidity sensor, in a controlled environment, showed promising results in estimating the
turbidity values of water samples for turbidity between 0 and about 4000 FNU (Formazin Nephelometric
Unit). Temperature-compensation and control of ambient light are important for accuracy and are
addressed by measuring the water temperature simultaneou
Les sédiments en suspension représentent une source de pollution importante pour les cours d'eau
périurbains. Toutefois, les principales sources de production de ces sédiments et la variabilité spatiotemporelle de leurs transferts dans le réseau hydrographique demeurent encore mal connues. Une
métrologie de terrain adaptée est alors essentielle pour quantifier la contribution des différentes sources
(urbaines ou non) aux flux de sédiments dans les cours d’eau. Cette quantification est cependant
actuellement techniquement et financièrement difficilement généralisable. L'utilisation de capteurs à
faible coût et open-source pourrait faciliter la mise en œuvre d’une observation de terrain avec une
densité spatiale importante et à un prix abordable. Ce réseau de suivi donnerait alors la capacité de
représenter la variabilité spatio-temporelle des flux de sédiments à l’échelle du bassin versant et à une
résolution spatiale fine. Notre recherche vise donc à utiliser un capteur de turbidité à faible coût (modèle
TST-10) dans le cadre de stations de surveillance (télé-relevées à un serveur central) pour une
surveillance en continue des flux de sédiments dans les petits cours d'eau péri-urbains. De plus, des
unités mobiles de capteurs de turbidité sont en cours de développement pour identifier et quantifier les
contributions de diverses sources à la production globale de sédiments au cours des processus
d'urbanisation. Des expériences en laboratoire avec ce capteur de turbidité ont montré des résultats
prometteurs (pour une gamme de turbidité variant de 0-4000 FNU). La compensation de température
et le contrôle de la lumière ambiante sont des étapes essentielles pour une bonne précision des
mesures sur site. Ils sont assurés en mesurant la température de l'eau avec les mesures de turbidité et
en effectuant les mesures de turbidité dans un boîtier totalement opaque.
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