海水入侵区水位监测与地面沉降监测

时间：2025-05-17 涉川

方案介绍
本方案面向沿海地区受海水入侵影响区域，通过构建水位与地面沉降联动监测系统，实现地下水超采监控、海水倒灌趋势预警及地质灾害风险评估。系统集成地下水位计、孔隙水压力计、GNSS位移监测设备与数据采集传输平台，形成连续、高精度、多参数的综合监测体系，支撑海岸带生态安全与水资源调控管理。

监测目标

实时监测海水入侵区地下水水位动态
获取淡盐水交界变化信息，评估入侵趋势
持续跟踪地面沉降速率与空间分布
探测地下水过度开采引起的地质稳定性问题
为水资源调配、沉降治理与防灾减灾提供决策依据

需求分析
沿海地区因地下水开采过量、地质构造疏松等因素，常伴随海水入侵与地面沉降现象，造成土壤盐渍化、水源污染与建筑基础不稳定等问题。传统人工观测方式数据滞后，难以应对快速变化的水文地质过程，亟需构建自动化、网络化的水位与地面沉降联合监测系统。

监测方法

在海水入侵典型区域布设地下水监测井与地面沉降观测点
利用水位计、孔隙水压力计监测地下水变化
采用GNSS或InSAR设备监测地面沉降
所有监测数据通过无线网络传输至云平台，实现动态监控与异常分析

应用原理
海水入侵通过水力梯度与地下水水位联系紧密，当淡水层下降，盐水楔上移，导致入侵加剧。同时地下水超采导致土体结构压缩，引发地面沉降。通过监测地下水水位、孔隙水压力与地表高度变化可量化其相互关系与动态演变。

功能特点

多源监测：集水位、盐度、压力与沉降监测于一体
实时预警：自动分析数据异常趋势，触发预警提示
远程传输：支持4G/NB-IoT无线通信，数据上传稳定
可视化平台：支持GIS地图展示沉降与水位分布图层
自动报表：生成监测报告和趋势分析图

硬件清单

地下水位计
孔隙水压力传感器
电导率/盐度传感器
多通道数据采集仪
GNSS连续运行参考站（CORS）设备或测量级接收机
通信模块（4G/NB-IoT）
太阳能供电系统与蓄电池
野外防护箱及安装支架

硬件参数（量程、精度）

地下水位计：0~100 m，精度±0.1%FS
孔隙水压力传感器：0~1 MPa，精度±0.25%FS
电导率/盐度传感器：0~70 mS/cm，精度±1%
GNSS沉降监测精度：水平±2 mm，垂直±5 mm
数据采集仪：支持≥8通道输入，存储容量≥8 GB

方案实现

区域选点布设地下水位监测井与GNSS测站
井内安装水位计、电导率传感器与压力计
GNSS接收机安装在地面混凝土基座上，采集位移数据
数据采集仪集中采集各类监测数据并上传至平台
后台系统自动绘制水位与沉降变化曲线，叠加GIS图层展示

数据分析

分析水位与电导率变化关系，判断淡盐水界面运动趋势
通过多点沉降数据拟合区域沉降趋势面
利用水位-沉降联合模型评估超采引发的沉降风险
时间序列对比分析入侵与沉降相互影响规律

预警决策

设置水位下降阈值、电导率升高阈值与沉降速率报警值
系统出现连续异常趋势时，推送预警信息至管理端
可联动生态管理平台，自动生成风险等级评估报告
提供治理建议，如限采调水、人工回灌或沉降区建筑加固

方案优点

联动监测水文地质变化，形成数据闭环
支持广域部署与分布式管理，适合大范围海岸带应用
实现无人值守、自动报警、平台化集中监管
技术成熟，设备稳定，运行维护成本低

应用领域

沿海城市海水入侵与沉降治理
滨海工业区地下水管理
盐碱化农业区淡水保护
地下水超采区域综合治理与评估
水利水务与自然资源监管部门应用

效益分析

降低淡水资源被海水污染的风险
提高地质灾害识别与应急响应能力
减少建筑基础不稳定、道路沉降等工程损失
促进可持续水资源利用与环境保护政策落地

国标规范

GB/T 14848-2017《地下水质量标准》
HJ 610-2016《地下水环境监测技术规范》
GB/T 24356-2009《地面沉降监测技术规范》
GB 50013-2021《室外给水设计规范》
SL 447-2009《水文监测资料整编规范》

参考文献

《中国海水入侵监测与治理技术研究进展》
《地下水与地面沉降耦合机制分析》
《基于GNSS的城市沉降监测方法与应用》

案例分享
在山东某滨海城市构建“海水入侵与地面沉降综合监测系统”，布设12个监测井与6个GNSS观测点。监测结果显示，在地下水位低于警戒线时电导率明显升高，沉降速率加快。通过控制地下水开采总量和实施人工补水措施，区域沉降速率由原先年均20 mm降低至8 mm，海水入侵趋势明显缓解。系统运行数据也为地方水资源管理部门制定调水政策提供了有力支撑。

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