Sampling strategies to estimate suspended sediment concentration for turbidimeter calibration

Abstract

The influx of sediments carried by rivers can be measured continuously using a turbidimeter through the indirect relationship between turbidity and suspended sediment concentration (SSC). However, this process is dependent on obtaining water samples with suspended sediments to calibrate the turbidimeter. Sampling can be carried out through different methods, resulting in errors and uncertainties in estimating the SSC. Four different possibilities for the composition of the calibration curve were tested in order to evaluate the effectiveness of the turbidimeter calibration for different sampling strategies. The study was conducted in 2012 and 2013 in two catchments in southern Brazil that had a strong sediment yield impact. The results indicate that sampling during rainfall events generate a significant and representative SSC for the turbidimeter calibration. The use of an integrating sampler for synthetic samples provides an effective calibration, but overestimates SSC compared to calibration from rainfall event sampling. The samples collected at fixed intervals - weekly and daily - generated an insufficient amount of data and are not representative of real sediment concentrations of the catchments.

O fluxo de sedimentos em rios pode ser medido continuamente com o uso de turbidímetro, pela relação indireta entre turbidez da água e concentração de sedimentos em suspensão (CSS). Entretanto, isso é dependente da obtenção de amostras com sedimentos em suspensão para a calibração do turbidímetro, a qual pode ser realizada de diferentes formas, originando erros e incertezas na estimativa da CSS. No intuito de avaliar a eficácia de diferentes estratégias de amostragem para a calibração do turbidímetro foram testadas quatro diferentes possibilidades para a composição da curva de calibração. O trabalho foi realizado em duas bacias hidrográficas no sul do Brasil com forte impacto na produção de sedimentos entre 2012 e 2013. Os resultados indicam que a amostragem durante eventos gera uma quantidade significativa e representativa de valores de CSS para a calibração. O uso do amostrador integrador no tempo para a obtenção de amostras sintéticas permite uma boa estratégia de calibração, mas superestima os valores de CSS em relação à calibração com amostras de eventos. As amostras coletadas em intervalos fixos (semanais e diários) geram uma quantidade insuficiente de dados e não representativos das concentrações de sedimentos que ocorrem nas bacias.