Лимнологическая башня — это сооружение, возведенное в водоеме для облегчения изучения водных экосистем ( лимнологии ). Они играют важную роль в инфраструктуре питьевой воды , позволяя прогнозировать цветение водорослей , которое может засорять фильтры и влиять на вкус воды.
Лимнологические башни представляют собой фиксированную конструкцию, к которой можно прикрепить датчики и устройства для отбора проб. [1] Глубина конструкции ниже уровня воды позволяет изучать различные слои воды в озере или водохранилище . [2] Управление лимнологическими условиями может быть важным в водохранилищах, используемых для снабжения очистных сооружений питьевой воды. В определенных условиях может происходить цветение водорослей , которое может блокировать фильтры, изменять pH воды и вызывать проблемы со вкусом и запахом. Если датчики доходят до уровня дна, башню также можно использовать для мониторинга гиполимниона ( самого нижнего слоя воды), который в некоторых условиях может стать бескислородным (с низким содержанием кислорода), что может повлиять на экологию озера . [3]
Лимнологические башни были построены в водохранилищах, используемых для снабжения питьевой водой в Соединенном Королевстве, с тех пор, как цветение водорослей стало вызывать проблемы с качеством воды. Предоставляя данные о состоянии воды и уровнях водорослей, башни могут предсказывать поведение водорослей и позволять менеджерам принимать решения по изменению условий для предотвращения цветения водорослей . Эти решения могут включать изменение притока воды (особенно там, где рассматривается потребление богатой питательными веществами воды), активацию струй воды для содействия перемешиванию различных слоев воды и изменение глубины, с которой извлекается вода. Эти решения могут влиять на поведение водохранилища в течение периода от нескольких часов до нескольких лет. [3]
Шесть комбинированных лимнологических и метеорологических наблюдательных вышек были установлены в Великих озерах на границе США и Канады в 1961 году. Три были установлены в озере Гурон , две в озере Онтарио и одна в озере Эри Институтом Великих озер. Они были инновационными по конструкции и дешевыми в строительстве, поскольку были построены в основном из 4-дюймовой (100 мм) водопроводной трубы. Построенные на глубине воды 7–63 метра (23–207 футов), башни обеспечивали измерения скорости ветра, температуры воздуха и осадков, а также температуры воды и течений на разной глубине. Более короткие башни (на глубине менее 60 футов (18 м)) были прикреплены непосредственно ко дну, башни на большей глубине были плавучими единицами с погруженным балластным резервуаром, которые были прикреплены к дну озера с помощью тросов и грузов. [4]
Еще две лимнологические башни были построены около Дуглас-Пойнт в озере Гурон в 1960-х годах. Одна, высотой 24 метра (79 футов), была построена в 4 километрах (2,5 мили) от берега в 1961 году, а вторая высотой 47 метров (154 фута) — в 1969 году. Они представляют собой столбы, закрепленные на дне озера с помощью карданного подвеса и закрепленные натянутыми тросами и анкерными оттяжками. Они оснащены мобильным термисторным датчиком, который можно перемещать на любую глубину на башне, а также фиксированными термометрами на разных глубинах и предназначены для контроля температуры различных слоев воды в озере. [5]
Бетонная лимнологическая башня была установлена на водохранилище Ратленд-Уотер , крупнейшем водохранилище Англии по площади поверхности, когда оно было построено в начале 1970-х годов. На конструкцию башни повлияли консультации с Центром водных исследований, и она была призвана предоставить наилучшие возможные инструменты для мониторинга экологических условий водохранилища, чтобы оператор ( Anglian Water Authority ) мог лучше всего управлять им. Башня контролирует температуру воды, уровень растворенного кислорода и флуоресценцию воды (которая является мерой содержания водорослей) на глубине 2 м. [3] Башня также имеет возможность отбирать пробы воды для дальнейшего тестирования с различных глубин, а также монтирует автоматическую метеостанцию. [2] Данные являются непрерывными и визуально отображаются в режиме реального времени в центре управления водохранилищем, расположенном на плотине. Место расположения башни было выбрано так, чтобы наилучшим образом соответствовать потребностям оператора. Водохранилище состоит из двух рукавов — северного и южного — и было спроектировано таким образом, что вся богатая питательными веществами вода поступает в южный рукав. Цель состоит в том, чтобы питательные вещества были истощены до того, как вода будет забрана для использования в восточной части участка. Северный рукав питается источниками с низким содержанием питательных веществ и должен быть относительно не затронут цветением водорослей. Доступен вторичный выход, который берет воду исключительно из северного рукава, в случаях, когда южный рукав затронут ростом водорослей. Кроме того, операторы могут брать воду непосредственно из реки Нене, если вода в водохранилище непригодна для использования. [3]
На водохранилище Королевы-Матери недалеко от Лондона также есть лимнологическая башня. [6]