dr inż. Bogdan Bąk, prof. dr hab. inż. Leszek Łabędzki

Transkrypt

1 MONITORING AND SHORT-TERM AGRO-HYDRO-METEOROLOGICAL FORECASTING FOR OPERATIONAL PLANNING OF SUBIRRIGATION AND DRAINAGE MONITORING I KRÓTKOTERMINOWE PROGNOZOWANIE AGRO-HYDRO-METEOROLOGICZNE NA POTRZEBY OPERACYJNEGO PLANOWANIA DZIAŁAŃ MELIORACYJNYCH dr inż. Bogdan Bąk, prof. dr hab. inż. Leszek Łabędzki

2 Innowacje technologiczne oraz system monitoringu, prognozowania i operacyjnego planowania działań melioracyjnych, dla precyzyjnego gospodarowania wodą w skali obiektu melioracyjnego (INOMEL) System monitoringu jest projektowany w celu monitorowania warunków agro-hydrometeorologicznych z uwzględnieniem teledetekcji i krótkoterminowych prognoz pogody. Cele i zadania systemu monitoringu: wykorzystanie innowacyjnych metod pomiarowych, transmisji danych i narzędzi informatycznych wspomaganie różnych form aktywności na obiektach melioracyjnych np. pomiary wilgotności gleby, poziomu wody w systemach nawadniających i odwadniających, zatrzymywanie wody w systemach odwadniających. Program INOMEL będzie realizowany na sześciu obiektach melioracyjnych, z których część jest nawadniana podsiąkowo lub odwadniana rowami i urządzeniami drenarskimi. W warunkach zmiennego klimatu w Polsce, gdzie około 60% obszarów rolnych i trwałych użytków zielonych jest uzależnionych od opadów, takie działania są niezbędne do prowadzenia właściwej gospodarki zasobami wody.

3 Rozmieszczenie obiektów melioracyjnych w programie INOMEL ) Czarny Rów 2) Racot 3) Troszyn Polski A) Ostrowo Szlacheckie B) Kolonia Bodzanowska C) Grabów n/pilicą nawodnienia podsiąkowe odwodnienia drenarskie odwodnienia rowami 1 2 3

4 Pakiety zadań (Work Packages) w projekcie INOMEL Faza badawcza A WP1: Zdobycie istniejącej wiedzy, w tym naukowej oraz opracowanie na jej podstawie nowych, zmienionych lub ulepszonych metod regulacji i pomiaru natężenia przepływu wody na grawitacyjnych ujęciach wody WP2: Zdobycie istniejącej wiedzy i opracowanie na jej podstawie nowych, zmienionych lub ulepszonych regulatorów odpływu wody ze zmeliorowanych użytków rolnych WP3: Zdobycie nowej wiedzy oraz umiejętności w celu opracowania innowacyjnych metod operacyjnego planowania regulowanych odwodnień i nawodnień podsiąkowych WP4: Opracowanie na podstawie istniejącej i wypracowanej nowej wiedzy, w tym naukowej, metod operacyjnego planowania regulowanych odwodnień i nawodnień podsiąkowych WP5: Opracowanie metodyki naziemnego monitoringu oraz krótkoterminowego prognozowania agro-hydro-meteorologicznego WP6: Opracowanie metodyki teledetekcyjnego monitoringu warunków wodnych obiektu melioracyjnego WP7: Opracowanie systemu monitoringu, w tym teledetekcyjnego oraz krótkoterminowego prognozowania agro-hydro-meteorologicznego, z wykorzystaniem nowoczesnych narzędzi pomiarowych, telekomunikacyjnych i informatycznych Faza przygotowania do wdrożenia B WP8: Przygotowanie do wdrożenia nowych technologii melioracyjnych oraz metod operacyjnego planowania regulowanych odwodnień i nawodnień podsiąkowych, wraz z systemem monitoringu i prognoz agro-hydro-meteorologicznych

5 Powiązania zadań (WP) w projekcie INOMEL Faza badawcza Faza przygotowania do wdrożenia

6 SYSTEM GOSPODAROWANIA WODĄ NA OBIEKCIE MELIORACYJNYM MONITORING (WP7) System monotoringu i prognozowania agro-hydro-meteorologicznego MODELE KONCEPCYJNE (WP3) Modele koncepcyjne regulowanych odwodnień i nawodnień podsiąkowych OPERACYJNE PLANOWANIE (WP4) Metody i modele operacyjnego planowania odwodnień i nawodnień podsiąkowych bilans wodny kwatery/działu/obiektu w poprzednich 7 dniach prognoza wymaganego poziomu wody gruntowej/wilgotności gleby kwatery/działu/obiektu w kolejnych 7 dniach prognoza zapotrzebowania na wodę prognoza wymaganego przepływu na budowlach ujęciowych prognoza planowanego przepływu w cieku i doprowadzalnikach aktualny przepływ na budowlach ujęciowych deficit przepływu na budowlach i doprowadzalnikach terminy i intensywność odwodnień i nawodnień STEROWANIE Sterowanie na budowlach ujęciowych/upustowych (stany wody, podniesienie zasuw, przepływ)

7 System monitoringu i prognozowania agro-hydro-meteorologicznego na obiekcie melioracyjnym

8 Zakres monitoringu i pomiarów na obiektach melioracyjnych Rodzaj obiektu Zakres monitoringu i prognozowania Zakres pomiarowy Pomiary naziemne Pomiary teledetekcyjne Nawodnienia podsiąkowe 1. warunki meteorologiczne 2. warunki uwilgotnienia gleby (wilgotność gleby, zapas wody w glebie) 3. zużycie wody przez rośliny (ewapotranspiracja) 4. wydajność i zasobność źródeł wody - natężenie przepływu w cieku i doprowadzalnikach (monitoring hydrologiczny) 5. natężenie przepływu na ujęciach wody i budowlach hydrotechnicznych (monitoring hydrauliczny) 6. położenie lustra wody gruntowej w łanie 7. LAI 8. stres wodny roślin 9. stopień zarośnięcia rowów i kanałów 1. temperatura i wilgotność powietrza, prędkość wiatru, promieniowanie słoneczne, opad 2. wilgotność gleby 3. stan wody w cieku i doprowadzalnikach 4. stany wody na ujęciach wody i budowlach hydrotechnicznych 5. stany wody w rowach 6. głębokość lustra wody gruntowej w łanie 1. natężenie promieniowania w różnych zakresach widma

9 Zakres monitoringu i pomiarów na obiektach melioracyjnych Rodzaj obiektu Zakres monitoringu i prognozowania Zakres pomiarowy Pomiary naziemne Pomiary teledetekcyjne Odwodnienia rowami i drenarskie 1. warunki meteorologiczne 2. warunki uwilgotnienia gleby (wilgotność gleby, zapas wody w glebie) 3. zużycie wody przez rośliny (ewapotranspiracja) 4. natężenie przepływu na budowlach hydrotechnicznych (monitoring hydrauliczny) 5. położenie lustra wody gruntowej w łanie 6. odpływ wody i ładunku azotanów 7. LAI 8. stres wodny roślin 9. stopień zarośnięcia rowów i kanałów 1. temperatura i wilgotność powietrza, prędkość wiatru, promieniowanie słoneczne, opad 2. wilgotność gleby 3. głębokość lustra wody gruntowej w łanie 4. stany wody na budowlach hydrotechnicznych 5. odpływ wody z wylotów drenarskich 6. stężenie azotanów 1. natężenie promieniowania w różnych zakresach widma

10 Zakres monitoringu i pomiarów na obiektach melioracyjnych Przedmiot pomiaru Rodzaj przyrządu Rodzaj obiektu Pomiary meteorologiczne automatyczna stacja meteorologiczna N, O Stan wody w cieku Natężenie przepływu na ujęciach wody Natężenie przepływu w cieku czujniki do pomiaru stanu wody w cieku indukcyjny miernik natężenia przepływu z loggerem młynek hydrometryczny N, O N N Odpływ wody z systemów drenarskich i odwodnienia rowami modularny przepływomierz O Odpływ ładunku azotanów próbnik do poboru próbek wody O Wilgotność gleby czujnik wilgotności gleby N, O Poziom wody gruntowej czujnik poziomu wody gruntowej N, O Natężenie przepływu czujnik przepływu N N - nawodnienia podsiąkowe; O - odwodnienia rowami i drenarskie

11 Obiekt Czarny Rów

12

13

14

15 Prognozy meteorologiczne (przykład) dzień Opad (mm/dobę) Szubin ,0 1,3 Troszyn Polski ,1 2,5 2,2 Racot ,3 2,2 3,4 Temperatura (śr. dobowa, C) Szubin 19,4 18, ,4 18,8 18,3 18,5 Troszyn Polski 19,4 18,5 18,1 19,4 18,5 18,1 18,2 Racot 19,2 18,4 18,2 19,4 17,9 18,2 18,3 Wilg. względna (śr. dobowa, %) Szubin 67,9 71,8 74,1 62,4 68,1 88,2 85,6 Troszyn Polski 67,7 71,5 73,4 62,6 69,7 86,0 87,8 Racot 68,4 71,8 73, ,3 81,2 86,3 Prędkość wiatru (śr. dobowa, m/s) Szubin 3,1 2,9 1,9 1,6 2,7 2,8 4,1 Troszyn Polski 3,1 2,9 1,8 1,6 2,7 3,2 4,6 Racot 3 2,8 1,8 1,7 2,7 3,2 4,3 Średnie dobowe promieniowanie całkowite (W/m2) Szubin 205,9 218,7 205,8 222,4 163,2 133,2 110,3 Troszyn Polski 210, ,4 221,4 128,6 111,3 98,6 Racot 212,9 221,1 212,7 219,6 112,4 112,0 97,5

16 Teledetekcja Obrazy satelitarne: Sentinel-2, Landsat 8 obloty dronami

17 Literatura: 1) Kaca E., Łabędzki L., Bąk B., Kanecka- Geszke E., Kasperska-Wołowicz W. Wniosek o dofinansowanie projektu w ramach programu BIOSTRATEG [Application for finance of the project under the program BIOSTRATEG]. Instytut Technologiczno-Przyrodniczy, ss ) Łabędzki L., Kaca E Innowacje technologiczne oraz system monitoringu, prognozowania i operacyjnego planowania działań melioracyjnych dla precyzyjnego gospodarowania wodą w skali obiektu melioracyjnego [Technological innovations and system of monitoring, forecasting and planning of irrigation and drainage for precise water management on the scale of drainage/irrigation system]. Wiadomości Melioracyjne i Łąkarskie 4:

18 Dziękuję za uwagę