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    地下水超采水位监测方案
    时间:2025-05-06 涉川
    一、方案介绍
    本方案面向地下水资源管理中的“超采”问题,构建基于4G通信技术的地下水水位实时在线监测系统。通过部署智能水位监测终端、深井传感器、远程采集主机等硬件,实现地下水水位的动态感知、数据采集、无线传输、超限预警和报表分析,满足水资源调控、节水型农业、地下水红线管理等多种场景需求。

    二、监测目标
    • 实时监测地下水水位变化趋势
    • 精确掌握不同区域地下水采补平衡状态
    • 及时发现超采区、预警水位异常
    • 为地下水资源的可持续利用提供数据支撑

    三、需求分析
    • 政策需求:落实《全国地下水超采综合治理方案》对重点区域的水位监控要求
    • 环境需求:遏制地下水过度开采造成的地面沉降、水质恶化
    • 管理需求:提升水资源管理部门远程监管能力,实现信息化、精细化管理
    • 技术需求:具备野外长周期运行能力,支持4G数据传输,兼容多类型传感器

    四、监测方法
    • 利用静压式水位传感器雷达式液位计安装于地下水井或监测井
    • 水位数据经智能采集主机定时采集并通过4G网络上传至平台
    • 平台对数据进行存储、趋势分析、越限判断和预警发布

    五、应用原理
    • 水位传感器根据液柱压力或反射时间测定地下水深度
    • 控制器通过RS485/Modbus协议读取传感器数据
    • 利用4G DTU模块将数据通过公网上传至云端或本地平台
    • 系统通过设定水位阈值,自动识别超采事件并触发告警

    六、功能特点
    • 实时在线监测地下水水位
    • 数据无线自动上传,支持4G/NB-IoT
    • 支持手机App、小程序和网页端数据查看
    • 水位异常多级预警,短信/微信推送告警
    • 支持远程参数配置和固件升级
    • 可扩展接入流量计、雨量计、水质模块等

    七、硬件清单
    1. 地下水水位传感器(静压式或雷达式)
    2. 采集主机(4G主动上报型)
    3. 电源模块(锂电池+太阳能板/市电)
    4. 安装组件(支架、防水箱等)
    5. 数据平台账号(网页+小程序)

    八、硬件参数(示例)
    设备名称
    量程范围
    测量精度
    通信方式
    电源方式
    静压式水位计
    0~100m(可定制)
    ±0.2% F.S
    RS485
    DC12V或太阳能
    雷达液位计
    0~70m
    ±2mm
    RS485
    DC24V
    采集主机
    支持多通道采集
    4G全网通
    锂电池+太阳能供电

    九、方案实现
    • 在监测井中安装水位传感器,连接4G主机
    • 系统按设定时间间隔采集数据并自动上传
    • 平台可设定水位上下限,超限自动触发预警
    • 现场支持无人值守,支持断点续传、掉电续采

    十、数据分析
    • 多点位水位趋势对比分析
    • 月/季/年水位平均值、极值统计
    • 采补平衡图、水位下降速率曲线
    • 可导出为Excel、PDF格式,支持在线报表生成
    • 可对接水资源管理平台,实现数据共享

    十一、预警决策
    • 支持水位“过低/过高”双向预警机制
    • 可设定多级预警阈值和时间条件
    • 超限后自动推送短信、微信或平台告警
    • 可联动抽水泵停止作业,保护水资源
    • 支持后台专家系统进行采补调控建议输出

    十二、方案优点
    • 采用4G通信,部署灵活,免布线
    • 模块化设计,维护成本低
    • 兼容多种传感器,适应不同水文地质环境
    • 数据实时可视化,管理效率显著提升
    • 系统稳定性强,适合野外无人值守环境

    十三、应用领域
    • 农业灌区地下水监测
    • 地面沉降治理区域
    • 水源地和取水口监管
    • 城市地下水管理系统
    • 生态补水和水资源评估项目

    十四、效益分析
    类别
    效益说明
    环境效益
    减缓地下水超采,遏制地面沉降、水体盐碱化
    管理效益
    实现水资源数字化、可视化监管,提升治理精度
    经济效益
    降低人工巡检和数据录入成本,减少资源浪费
    社会效益
    有效支撑水资源红线管理,保障区域水安全

    十五、国标规范
    • 《地下水资源监测规范》(GB/T 17993-2006)
    • 《地下水环境监测技术规范》(HJ 164-2020)
    • 《水资源监控能力建设总体方案》(水资源〔2013〕368号)
    • 《地下水超采综合治理专项规划(2021-2025年)》

    十六、参考文献
    1. 水利部《地下水监测技术指南》
    2. 中国地质调查局《地下水环境监测实施方案》
    3. 《地下水水位自动监测系统研究进展》,水文地质工程地质,2020
    4. 张某某,《基于物联网的地下水水位远程监测研究》

    十七、案例分享
    案例:河北衡水地下水超采治理示范项目
    项目部署了80套4G远程地下水监测站,实现了区域内地下水水位的实时监测与动态预警。通过数据平台,管理部门精准掌握了水位变化趋势,成功识别3个重点超采区,并采取限采措施,有效减缓了地面沉降速率,成为北方平原地区地下水管理典范。

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