Что такое гидрологический мониторинг?

Обзор гидрологического мониторинга

Определение и цель гидрологического мониторинга

Определение гидрологического мониторинга:

Гидрологический мониторинг представляет собой непрерывный или периодический процесс проверки источника воды, количества воды (включая расход, уровень воды, прилив), качества воды (включая органические, неорганические и радиоактивные вещества и другие загрязняющие вещества комплексных показателей) и экологической среды вод с точки зрения гидрологии озер, рек, водно-болотных угодий или наземных водоемов.

Цель гидрологического мониторинга:

1. понимать гидрологический цикл: изучать движение и закономерности распределения воды на Земле, включая испарение, осадки, сток, поток грунтовых вод и другие процессы.

2. Управление водными ресурсами: оценка количества, качества и доступности водных ресурсов, а также обеспечение основы для рационального развития, использования и охраны водных ресурсов.

3. Раннее оповещение о стихийных бедствиях: отслеживайте признаки стихийных бедствий, таких как наводнения и засухи, и выпускайте своевременные предупреждения для сокращения потерь от стихийных бедствий.

4. мониторинг окружающей среды: оценка воздействия гидрологических условий на экосистему, мониторинг изменений качества воды и охрана водной среды.

5. Инженерное проектирование: предоставление основных данных для проектирования проектов по охране водных ресурсов, таких как проектирование водохранилищ, регулирование рек, проектирование городской дренажной системы.

 Во-вторых, содержание гидрологического мониторинга

Основное содержание гидрологического мониторинга включает, но не ограничивается:

1. уровень воды: измерение и регистрация изменений уровня воды в водоемах в режиме реального времени с использованием измерителей уровня воды и другого оборудования.

2. Скорость потока: измерение скорости потока воды в водоеме с помощью расходомеров, метода гидравлического строительства, метода измерения расхода путем преобразования единицы мощности и других способов.

3. Скорость потока: измерьте скорость потока в водоеме с помощью такого оборудования, как расходомер.

4. качество воды: мониторинг содержания и изменения загрязняющих веществ, таких как органические, неорганические и радиоактивные вещества в водных объектах.

5. осадки (снег), испарение, осадки, лед и другие гидрологические параметры.

 В-третьих, методы и приемы гидрологического мониторинга.

1. качественный мониторинг:

   - Установив в реке видеокамеры или камеры сбора изображений для захвата изображений, наложенных на данные мониторинга потока в реальном времени.

2. количественный мониторинг:

   - Метод расходомера: использование электромагнитного, ультразвукового, лазерного расходомера и другого оборудования для измерения расхода.

   - Метод водомера: расчет расхода осуществляется по показаниям водомера.

   - Метод гидравлического строительства: использование существующих гидравлических дренажных сооружений, посредством измеренных гидравлических коэффициентов для расчета расхода.

   - Метод измерения расхода преобразования мощности агрегата: посредством мощности генераторной установки, преобразованной в расход.

   - Метод традиционного расходомера: использование роторного расходомера и другого оборудования для измерения расхода.

   - Метод измерения расхода с помощью радиолокационных волн в реальном времени: использование радиолокационных волн для измерения расхода.

   - Метод измерения потока Доплера: эффект Доплера звуковых волн для измерения скорости потока.

 В-четвертых, состав и характеристики системы гидрологического мониторинга.

Состав гидрологического мониторинга:

1. центр мониторинга: включая серверы, линию общественной сети (или мобильную линию), программное обеспечение системы гидрологического мониторинга.

2. сеть связи: использование беспроводного режима связи для передачи данных мониторинга в режиме реального времени.

3. Оборудование для фронтального мониторинга: например, измерители уровня воды, дождемеры, расходомеры, мониторы качества воды и т. д.

4. Измерительное оборудование: используется для сбора и регистрации гидрологических параметров.

Особенности гидрологического мониторинга:

1. Расстояние передачи данных: поддержка удаленной передачи данных, применимая к широкому спектру географических зон.

2. Высокая точность: использование высокоточных приборов и оборудования для предоставления точных и надежных данных.

3. Высокая степень автоматизации: многие устройства мониторинга могут реализовывать автоматизированную работу, сокращая ручное вмешательство.

4. Гибкая и удобная сеть: поддержка различных методов связи для адаптации к различным потребностям окружающей среды.

 V. Области применения гидрологического мониторинга

Система гидрологического мониторинга широко применяется в:

1. Реки, озера, водохранилища: мониторинг уровня воды, расхода, температуры воды и других параметров. 

2. сельское хозяйство: мониторинг влажности сельскохозяйственных угодий, мониторинг влажности почвы, мониторинг оросительной воды, мониторинг воды для аквакультуры и т. д. 

3. Промышленность: мониторинг качества воды и контроль общего сброса при очистке сточных вод на заводах.

4. Окружающая среда: автоматический мониторинг экологической среды и сельскохозяйственной среды.

5. городское планирование: городская дренажная система, борьба с наводнениями и дренаж и т. д.

 В-шестых, значение и роль гидрологического мониторинга

1. обеспечить основу для регулирования водных ресурсов: своевременный доступ к гидрологическим данным, управлению водными ресурсами и их развитию для обеспечения научной основы. 2. защитить водную среду: своевременный доступ к управлению водными ресурсами и их развитию.

2. охрана водной среды: своевременный контроль за водным объектом и его окружающей средой, принятие соответствующих мер по защите стандартов качества воды, снижение загрязнения воды.

3. Повышение эффективности освоения и использования водных ресурсов: оказание поддержки освоению и использованию водных ресурсов в соответствии с изменениями в количестве осадков и состоянии озер.

4. Прогнозирование уровня воды, предотвращение и смягчение последствий стихийных бедствий: прогнозирование изменений поверхности затопления, предотвращение наводнений и оказание поддержки в принятии решений по предотвращению и смягчению последствий стихийных бедствий.

 Основные функции и роли станций гидрологического мониторинга

1. Мониторинг изменений уровня воды:

   - Измерять и регистрировать изменения уровня воды в реках, озерах, водохранилищах и других водоемах в режиме реального времени или на регулярной основе, чтобы обеспечить основу для принятия решений по планированию работы водохранилищ, предотвращению наводнений и раннему предупреждению, а также восстановлению экологии рек.

2. Соберите данные об осадках:

   - С помощью опрокидывающегося дождемера и другого оборудования осуществляется точное измерение количества осадков для обеспечения контроля за наводнениями и дренажем, управления водными ресурсами и реагирования на чрезвычайные ситуации.

3. Измерение скорости и расхода потока:

   - Использование радарного расходомера, измерения скорости ADCP и другого оборудования для мониторинга скорости потока и расхода воды в водоеме в режиме реального времени для понимания потока воды и распределения водных ресурсов.

4. Мониторинг качества воды:

   - Регулярно отбирать пробы воды для анализа качества воды, измерять такие показатели, как растворенный кислород, мутность, pH и химический состав, оценивать состояние водоемов, контролировать загрязнение воды и обеспечивать научную основу для водоснабжения и охраны водной среды.

5. Сбор метеорологических данных:

   - Наблюдения включают метеорологические элементы, такие как осадки, испарение, температура, влажность, барометрическое давление и ветер, которые необходимы для прогнозирования погоды и исследований изменения климата.

6. Научно-исследовательская поддержка:

   - Собранные данные предоставляют базовую информацию для научных исследований во многих областях, таких как гидрология, климатология и экология.

 Преимущества и недостатки гидрологического мониторинга

Преимущества гидрологического мониторинга:

1. Реальное время и непрерывность: с помощью автоматизированного оборудования и технологии дистанционной передачи данные можно отслеживать и передавать в режиме реального времени, чтобы лица, принимающие решения, могли своевременно понимать гидрологические изменения. 2. Точность и полнота.

2. точность и полнота: использование высокоточных приборов для предоставления точных и надежных данных. В то же время, он может контролировать несколько гидрологических элементов и всесторонне анализировать тенденции гидрологических изменений.

3. Широкий спектр применения: может применяться не только для мониторинга естественных водоемов, но и для мониторинга искусственных водоемов, таких как городские дренажные системы и водоочистные сооружения.

Недостатки гидрологического мониторинга:

1. Высокие затраты на строительство, эксплуатацию и обслуживание: необходимо закупить и развернуть большое количество оборудования для мониторинга, а также создать соответствующие средства передачи и хранения данных, что требует больших затрат денег и рабочей силы.

2. Трудности стандартизации и обмена данными: разные регионы и департаменты используют несовместимое оборудование для мониторинга и форматы данных, что приводит к трудностям в интеграции и анализе данных.

 Способы реализации передачи и анализа данных в режиме реального времени в системе гидрологического мониторинга

1. сбор данных:

   - Собирайте гидрологические данные с помощью различных датчиков (например, дождемера, измерителя уровня воды, расходомера и т. д.).

2. хранение данных:

   - Оборудование для мониторинга обычно имеет встроенную функцию хранения для временного хранения собранных данных.

3. передача данных:

   - Проводная передача: данные передаются в центр обработки данных по проводной сети (например, Ethernet).

   - Беспроводная передача: передача данных с использованием беспроводных технологий, таких как радиоволны, спутниковая связь, мобильные сети (например, 4G/5G, NB-IoT, GPRS, CDMA, спутниковая связь Beidou).

4. Прием данных:

   - Центр обработки данных получает данные с каждой станции мониторинга.

5. анализ данных:

   - Анализ в реальном времени: используйте специализированное программное обеспечение для обработки и анализа данных в реальном времени, создания диаграмм, отчетов и т. д.

   - Постанализ: проведение более глубокого анализа сохраненных данных для долгосрочного исследования тенденций, калибровки модели и т. д. 

6. Обмен данными и их распространение:

   - Внутренний обмен: обмен данными в рамках соответствующих отделов или организаций.

   - Внешняя публикация: публикация данных мониторинга и предупреждающей информации для общественности через веб-сайты, мобильные приложения и другие платформы.

Благодаря этим шагам система гидрологического мониторинга может осуществлять быстрый сбор, передачу, анализ и применение гидрологических данных, обеспечивая поддержку управления водными ресурсами, предупреждения о стихийных бедствиях и научных исследований.

Подведем итог:

Гидрологический мониторинг — это научная деятельность по непрерывному наблюдению и измерению динамических изменений природных водоемов с помощью ряда технических средств и оборудования. Его основная цель — понять гидрологический цикл, управлять водными ресурсами, предупреждать о стихийных бедствиях, защищать окружающую среду и поддерживать инженерное проектирование. Содержание мониторинга включает уровень воды, поток, скорость потока, качество воды, осадки, испарение и т. д. Методы мониторинга включают качественный мониторинг (например, видеосъемка) и количественный мониторинг (например, метод расходомера, метод измерения расхода радиолокационной волны). Система мониторинга состоит из оборудования на передней панели (например, измеритель уровня воды, дождемер, расходомер), системы передачи данных (например, 4G/5G, спутниковая связь) и платформы обработки данных на задней панели для реализации сбора, передачи и анализа данных в реальном времени. 

Основные функции станции гидрологического мониторинга включают сбор данных в режиме реального времени, раннее оповещение о стихийных бедствиях, управление водными ресурсами, защиту качества воды и экологические исследования. Преимуществами являются высокая скорость в режиме реального времени, высокая точность и широкое применение, но затраты на строительство, эксплуатацию и обслуживание высоки, а также существуют проблемы в стандартизации и обмене данными. С помощью этих систем может быть оказана сильная поддержка управлению водными ресурсами, предотвращению стихийных бедствий и научным исследованиям.