河道结冰凌汛冰排在线监测预警
时间:2026-01-12
涉川
一、方案背景
北方寒区冬春季节河流水位骤降、表层冻结,汛期回暖导致封河融化,冰层向下游移动形成冰排堵塞,极易引发凌汛险情、水位突涨、堤坝漫溢与灾害威胁。本方案构建面向河道、湖泊及渠段的结冰—融冰—冰排运动全过程在线监测体系,支撑水利、水文及应急部门早发现、早预警、早调度。
北方寒区冬春季节河流水位骤降、表层冻结,汛期回暖导致封河融化,冰层向下游移动形成冰排堵塞,极易引发凌汛险情、水位突涨、堤坝漫溢与灾害威胁。本方案构建面向河道、湖泊及渠段的结冰—融冰—冰排运动全过程在线监测体系,支撑水利、水文及应急部门早发现、早预警、早调度。

二、建设目标
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实时感知
对结冰厚度、封河范围、冰面温度、水下流速、水位变化、冰排速度等关键指标连续监测。 -
智能预警
结合冰凌形成模型、冰塞风险指数,实现等级报警与趋势研判。 -
决策辅助
为河道调度、水库放水、破冰船/爆破行动部署提供数据依据。 -
无人值守
低功耗、太阳能供电、远程通信,适应高寒运行。
三、监测指标体系
本方案建议监测以下核心参数:
本方案建议监测以下核心参数:
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水位变化(±1 cm)
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温度分层:水面/冰层/水下温度
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冰层厚度(0–200 cm)
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冰面覆盖率(AI识别,自适应)
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冰排运动速度及密度
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河道流速变化(冰结阶段衰减显著)
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冰压/结构应力(用于桥墩、闸坝等构筑物)
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水面/岸线视频与全景图像
四、监测方法与设备架构
A. 冰层厚度监测
A. 冰层厚度监测
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冰下超声厚度仪
原理:回波飞行时间测距
量程:0–2000 mm,精度±1% -
多点温度链条
原理:垂向温度场变化推算冰厚
层数:16–32点
精度:±0.1℃
B. 冰排检测
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AI视觉识别摄像机
像素≥400万,防护等级≥IP66
识别内容:冰面覆盖率、冰块密度、漂移速度 -
雷达或激光测距测速
量程:0–200 m
误差:≤3%
适用于夜间、低能见度环境
C. 水动力环境监测
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水位计(雷达/压力式)
量程:0–15m
精度:0.1% F.S -
多普勒流速仪ADCP
量程:0–5 m/s
精度:1% -
冰压应力计(可选)
用于桥墩、闸坝结构安全
D. 辅助设备
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气象参数观测(风、气温、降水)
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网络球机/星光级摄像
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远端智能采集器+云平台
五、系统架构
设备层 → 网关层 → 传输层 → 云平台 → 用户端
设备层 → 网关层 → 传输层 → 云平台 → 用户端
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设备层:传感器阵列实时上报数据
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网关层:本地边缘计算、异常初筛
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传输层:4G/5G/NB-IoT/北斗短报文
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云平台:数据融合、AI识别、模型推算
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用户端:PC调度平台、手机端APP、短信/微信预警
六、数据分析与预警模型
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冰厚趋势预报模型
两天变幅>15%即设黄色预警
30%红色预警
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冰排拥塞风险指数(IRI)
IRI = 冰排密度×漂移速度/河段流速
0.6触发防范
0.8危险级
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河道水位异常模型
水位回涨速率≥5cm/小时
判定为凌汛可能 -
AI图像判读
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封河率自动识别
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冰块面积分布
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夜间红外识别支持
七、系统功能
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一张图GIS展示
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数据实时曲线、趋势分析
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视频联动回看+直播
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多级预警推送(短信、APP、政务平台)
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历史数据回溯、统计、报表导出
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支持第三方协议:
HJ212、SL651、水利部水文北斗规约等
八、方案优点
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全天候工作,高寒适应
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AI识别+传感互校验证可靠性
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多参数融合降低误报率
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支持无人值守与远程控制
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可扩展到水库、湖泊及水电站应用场景
九、应用场景
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河道封河至开河全过程监控
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水库下游冰凌风险预警
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城市河道冬防应急管理
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防凌指挥现场辅助决策
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桥梁/堤坝结构安全保护
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内蒙古、黑龙江、吉林、辽宁冰凌高发河段
十、效益分析
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降低凌汛灾害损失
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提前调度破冰与排险
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减少人工巡检次数60%以上
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提升水利、交通、应急部门协同能力
十一、国标规范参考
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SL 219 冰凌灾害防御工程技术规范
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SL 141 水文资料整编规范
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HJ 212 污染源监控数据传输标准(传输参考)
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GB/T 4208 户外防护等级
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DL/T 5090 水利监测通信规约
十二、案例示范(概述)
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松花江上游封河—开河监测
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黄河宁蒙河段冰凌灾害防控
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黑龙江支流河段冰排遥测
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城市内河冬季低温防汛试点
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