Wiedosammeln Sie hydrologische Daten?

Zweck und Rolle des hydrologischen Monitorings

I. Der Zweck der hydrologischen Überwachung

1. Beherrschung hydrologischer Informationen in Echtzeit: Durch Echtzeitbeobachtung und Aufzeichnung von Wasserstand, Durchfluss, Durchflussrate, Wasserqualität und anderen hydrologischen Elementen von Flüssen, Seen, Stauseen und anderen Gewässern, um Entscheidungsträgern zeitnahe und genaue hydrologische Informationen bereitzustellen.

2. Gewährleistung der Sicherheit der Wasserressourcen: durch Überwachung der Veränderungen der Wasserqualität, rechtzeitige Erkennung von Wasserverschmutzungsproblemen, Schaffung einer Grundlage für den Schutz und die Bewirtschaftung der Wasserressourcen sowie Gewährleistung der Sicherheit und nachhaltigen Nutzung der Wasserressourcen.

3. Vorbeugung von Naturkatastrophen:Die hydrologische Überwachung kann Überschwemmungen, Dürren und andere Naturkatastrophen im Voraus warnen, wissenschaftliche Grundlagen für die Katastrophenprävention und -minderung liefern und Katastrophenschäden reduzieren.

4. Unterstützung der wissenschaftlichen Forschung: Hydrologische Überwachungsdaten für Hydrologie, Meteorologie, Ökologie und andere wissenschaftliche Forschungen liefern die grundlegenden Informationen, um die Entwicklung und den Fortschritt verwandter Disziplinen zu fördern.

Zweitens die Rolle der hydrologischen Überwachung

1. Wasserressourcenmanagement: Hydrologische Überwachungsdaten sind eine wichtige Grundlage für das Wasserressourcenmanagement. Durch die Überwachung und Analyse hydrologischer Daten können wir einen angemessenen Plan zur Wasserressourcenzuteilung formulieren, die Struktur der Wasserressourcennutzung optimieren und die Effizienz der Wasserressourcennutzung verbessern.

2. Hochwasserschutz und Dürrehilfe:Beim Hochwasserschutz und bei der Linderung von Dürren spielt die hydrologische Überwachung eine entscheidende Rolle. Durch die Echtzeitüberwachung von Wasserstand, Durchfluss und anderen hydrologischen Elementen können wir den Entwicklungstrend von Überschwemmungen und Dürren genau bestimmen und wissenschaftliche Grundlagen für die Entscheidungsfindung im Hochwasserschutz und bei der Linderung von Dürren liefern.

3. Umweltschutz: Die hydrologische Überwachung kann zur rechtzeitigen Erkennung von Wasserverschmutzungsproblemen beitragen und den Umweltschutzbehörden eine starke Datenunterstützung bieten. Durch die Überwachung von Veränderungen der Wasserqualität können wir den Zustand von Gewässern beurteilen und gezie lte Schutzmaßnahmen entwickeln, um die Qualität der Wasserumgebung zu verbessern.

4. Katastrophenprävention und -minderung: Die hydrologische Überwachung spielt eine wichtige Rolle bei der Katastrophenprävention und -minderung. Durch das Frühwarnsystem können die Auslöser von Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Erdrutschen im Voraus erkannt und rechtzeitig Vorsorgemaßnahmen ergriffen werden, um Katastrophenschäden zu reduzieren.

5. Unterstützung des Städtebaus: Hydrologische Überwachungsdaten haben auch einen wichtigen Referenzwert bei der Stadtplanung, dem Bau und der Verwaltung. Durch die Überwachung der hydrologischen Informationen städtischer Entwässerungssysteme, Seen, Stauseen und anderer Gewässer kann eine wissenschaftliche Grundlage für die städtische Entwässerungsplanung, den Hochwasserschutz und die Entwässerung bereitgestellt werden.

Methoden und Techniken zur Erhebung hydrologischer Daten

I. Grundlegende Möglichkeiten zur Erfassung hydrologischer Daten

1. Bewohnermessung

- Definition:Hydrologische Beobachter sind an festen Beobachtungsstationen in Flüssen oder Wassereinzugsgebieten stationiert, um hydrologische Elemente wie Strömung, Wasserstand und Niederschlag zu beobachten.

- Klassifizierung: Je nach tatsächlichem Bedarf kann die stationäre Messung in mehrjährige stationäre Messungen, stationäre Messungen in der Hochwassersaison oder stationäre Messungen für einen bestimmten Zeitraum unterteilt werden.

- Merkmale: Die stationäre Messung ist die grundlegendste Methode zur Erfassung hydrologischer Informationen, es gibt jedoch viele Menschen, nicht genügend Stationen, geringe Effizienz und andere Mängel.

2. Patrouillenmessung

- Definition: Hydrologische Beobachter zur regelmäßigen oder unregelmäßigen Besichtigung des Wasserflusses und anderer hydrologischer Elemente in einem Gebiet oder Becken der Beobachtungsstation.

- Klassifizierung:Bei der Patrouille kann es sich um eine regionale Patrouille, eine Patrouille entlang der Route, eine ganzjährige Patrouille oder eine saisonale Patrouille handeln.

- Eigenschaften: Die Patrouillenmessung ist ein wichtiges Mittel zur Lösung des Problems unbeaufsichtigter Stationen, mit hoher Flexibilität, breiter Abdeckung und anderen Vorteilen.

3. Inter-Testing

- Definition: Kleine und mittlere hydrologische Flussstationen verfügen über mehr als 10 Jahre Datenanalyse, um zu beweisen, dass der Wasserstand und der Durchfluss im Verhältnis zwischen den Jahren stabil sind, oder dass sich ihre Änderungen im zulässigen Fehler befinden, eines der Elemente (z. B. Durchfluss), um die Messung über einen bestimmten Zeitraum zu stoppen und dann die Teststopps zwischen dem Testmodus zu testen. Durch Stoppen der Messperiode kann der Wert eines anderen Elements (Wasserstand) aus dem Messwert abgeleitet werden.

- Merkmale: Durch die gegenseitige Messung kann die Beobachtungshäufigkeit verringert und dadurch Arbeitskräfte und materielle Ressourcen eingespart werden, es ist jedoch eine stabile Beziehung zwischen den hydrologischen Elementen erforderlich.

4. Hydrologische Untersuchung

- Definition:Um die Unzulänglichkeit des grundlegenden hydrologischen Stationsnetzes für die Standortbeobachtung oder andere spezifische Zwecke auszugleichen, ist der Einsatz von Erhebungen, Untersuchungen, Gutachten und anderen Mitteln zur Sammlung hydrologischer und damit verbundener Informationen erforderlich.

- Eigenschaften: Die hydrologische Untersuchung ist weniger restriktiv für Zeit und Ort, kann im Anschluss an die ergänzende Prüfung durchgeführt werden und kann effektiv gesammelt werden, um die grundlegenden Stationseinzugsgebiete der erforderlichen hydrologischen Informationen zu verstehen, es besteht eine größere Flexibilität.

Zweitens die technischen Mittel zur Erhebung hydrologischer Daten

1. Multifunktionale Sensoren

- Anwendung:Hydrologische Observatorien sind mit einer Vielzahl hochpräziser Sensoren zur Messung hydrologischer Parameter wie Wasserstand, Fließgeschwindigkeit, Durchflussmenge, Wassertemperatur, Trübung und pH ausgestattet.

- Vorteile: Die Sensoren verfügen über eine hohe Präzision, Echtzeitüberwachung und andere Eigenschaften, die die Genauigkeit und Aktualität der Datenerfassung verbessern können.

2. Automatisierte Ausrüstung

- Anwendung: Verwenden Sie automatisierte Geräte wie automatische Wasserqualitätsanalysatoren und automatische Probenehmer, die rund um die Uhr arbeiten können, um automatisch Daten zu sammeln und aufzuzeichnen.

- Vorteile: Automatisierte Geräte können die Fehler- und Arbeitsintensität manueller Vorgänge reduzieren und die Effizienz und Genauigkeit der Datenerfassung verbessern.

3. Fernerkundungstechnologie

- Anwendung:Zur Überwachung einer Vielzahl von Gewässern werden Satellitenfernerkundungstechnologie und unbemannte Luftfahrzeuge eingesetzt.

- Vorteile: Die Fernerkundungstechnologie kann makroskopische Daten über die Wasseroberfläche, Veränderungen in Gewässern und die Nutzung von Wasserressourcen liefern und eignet sich besonders für schwer zugängliche oder weitläufige Gebiete.

4. Datenkommunikationssystem

- Anwendung: Effiziente Kommunikationssysteme, die eine Echtzeit-Datenübertragung ermöglichen, wie z. B. drahtlose Übertragung,GPRS,4G/5G-Netzwerke usw., um sicherzustellen, dass Daten schnell und stabil an die Überwachungszentrale übertragen werden können.

- Vorteile: Das Datenkommunikationssystem kann die Echtzeit und Integrität der Daten gewährleisten und eine starke Unterstützung für die nachfolgende Verarbeitung und Analyse hydrologischer Daten bieten.

III. Hydrologische Datenverarbeitung und -analyse

1. Datenbereinigung und Vorverarbeitung

- Inhalt:Bereinigen Sie die gesamme lte n Daten, um Rauschen und abnormale Werte zu entfernen. Die Vorverarbeitung umfasst die Konvertierung des Datenformats, das Ausfüllen fehlender Werte usw. Zweck: Gewährleistung der Genauigkeit und Vollständigkeit der Daten.

- Zweck: Gewährleistung der Genauigkeit und Konsistenz der Daten, Bereitstellung einer verlässlichen Grundlage für die nachfolgende Datenanalyse.

2. Datenverarbeitung in Echtzeit

- Anwendung: Einsatz von Edge-Computing-Technologie, um die Datenverarbeitung in der Nähe des Erfassungsgeräts durchzuführen.

- Vorteile: Reduziert Datenübertragungszeit und -verzögerung, verbessert die Datenverarbeitung in Echtzeit und die Reaktionsgeschwindigkeit des Systems.

3. Statistische Analyse

- Inhalt: Anwenden statistischer Analysemethoden zur Berechnung grundlegender Statistiken hydrologischer Daten, wie z. B. Mittelwert-, Varianz- und Trendanalyse.

- Zweck:Identifizieren Sie langfristige Trends und saisonale Schwankungen, verstehen Sie hydrologische Eigenschaften und prognostizieren Sie zukünftige Veränderungen.

4. Multivariate Analyse

- Inhalt: Kombinieren Sie die Daten mehrerer hydrologischer Parameter für eine umfassende Analyse, z. B. die Beziehung zwischen Wasserstand, Durchflussrate und Niederschlag. Zweck: Die Beziehung zwischen verschiedenen Faktoren aufzudecken.

- Zweck: Die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Faktoren aufzuzeigen und umfassendere hydrologische Informationen bereitzustellen.

5. Hydrologische Modellierung

- Anwendung: Erstellung und Nutzung hydrologischer Modelle (z. B. Abflussmodelle, Hochwassermodelle) zur Vorhersage hydrologischer Daten. Vorteile: Basierend auf physikalischen Gleichungen und historischen Daten.

- Vorteile: Simulieren Sie Strömungen, Überschwemmungen und Änderungen der Wasserressourcen auf der Grundlage physikalischer Gleichungen und historischer Daten, um Vorhersagen über zukünftige Bedingungen zu treffen.

Hauptschritte und Werkzeuge zum Sammeln hydrologischer Daten

1. Auswahl der Überwachungsstationen

- Wählen Sie entsprechend dem Zweck der Überwachung repräsentative Standorte als Überwachungsstationen aus, z. B. wichtige Flussabschnitte, zentrale Bereiche von Seen sowie Zu- und Abflüsse von Stauseen.

2. Installation von Überwachungsgeräten

- Regenmesser: Wird zum Sammeln von Niederschlagsdaten verwendet.

- Wasserstandsmesser:einschließlich Bojentyp, Drucktyp, Radartyp usw., zur Überwachung von Wasserstandsänderungen.

- Durchflussmesser: z.B. mechanischer, elektromagnetischer, akustischer Doppler-Durchflussmesser zur Messung der Geschwindigkeit des Wasserflusses.

- Wasserqualitätsmonitore: werden zur Erkennung von Schadstoffen und der chemischen Zusammensetzung im Wasser verwendet.

- Wetterstationsausrüstung: einschließlich Thermometer, Hygrometer, Anemometer usw., die zur Erfassung meteorologischer Daten verwendet werden.

3. Datenerfassungsmethoden

- Direkte Beobachtung:

- Manuelle Beobachtung: In regelmäßigen Abständen besuchen Mitarbeiter den Standort zur Beobachtung und Aufzeichnung.

- Automatische Überwachung: Automatische Datenerfassung mithilfe von Sensoren.

- Fernerkundungstechnologie:Nutzen Sie Satellitenfernerkundung, Luftaufnahmen und andere Technologien, um hydrologische Informationen aus der Ferne zu erha lte n, beispielsweise Niederschlag, Bodenfeuchtigkeit und die Fläche von Gewässern.

- Modellsimulation: Vorhersage hydrologischer Prozesse durch hydrologische Modellsimulation zur Ergänzung der unzureichenden Feldbeobachtungsdaten.

4. Datenaufzeichnung

- Elektronischer Datenlogger: Von Sensoren erfasste Daten automatisch aufzeichnen.

- Papierprotokollierung: als Backup-Mittel im Falle eines Ausfalls der automatischen Protokollierungsausrüstung.

5. Datenübertragung

- Kabelgebundene Übertragung: Übertragung der Daten an das Rechenzentrum per Kabel oder Glasfaser.

- Wireless transmission:

- Funkwelle: Kurzstreckenübertragung, anwendbar auf die Überwachungsstation und das Datenverarbeitungszentrum in der Nähe des Gehäuses.

- Satellitenkommunikation: Fernübertragung, geeignet für die Überwachung von Stationen in abgelegenen Gebieten.

- Mobilfunknetz: Verwendung von GPRS, 3G,4G und anderen Mobilfunknetztechnologien zur Datenübertragung.

6. Data processing

- Vorläufige Verarbeitung: einschließlich Datenbereinigung, Ausreißerverarbeitung, Datenkalibrierung usw.

- Datenanalyse: Statistische Analyse, Trendanalyse, Modellierungsoperation usw. von Daten, um nützliche Informationen zu extrahieren.

7. Data storage und Management

- Datenbankverwaltung: Speichern Sie die verarbeiteten Daten in einer Datenbank, um sie einfach abzurufen und zu analysieren.

- Datensicherung:Regularly back up the data to prevent data loss.

Faktoren, die die Genauigkeit hydrologischer Daten beeinflussen

1. Sensor accuracy and calibration

- Qualität der Sensorherstellung, Messbereich und Auflösung wirken sich direkt auf die Datengenauigkeit aus.

- Nicht regelmäßig oder falsch kalibrierte Sensoren führen zu Messfehlern.

2. Wartung der Ausrüstung

- Mangelnde regelmäßige Wartung kann zu einer Verschlechterung der Geräteleistung führen und die Datenqualität beeinträchtigen.

- Beschädigte oder abgenutzte Geräte, die nicht rechtzeitig repariert werden, können ebenfalls zu ungenauen Daten führen.

3. Umweltfaktoren

- Klimatische Bedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit) können die Sensorleistung beeinträchtigen.

- Sedimente im Gewässer, Pflanzenwachstum, Gefrieren usw. können die Wasserstands- und Durchflussmessungen beeinträchtigen.

4. Häufigkeit der Datenerfassung

- Eine zu geringe Häufigkeit der Datenerfassung kann dazu führen, dass wichtige hydrologische Ereignisse übersehen werden.

- Eine zu hohe Frequenz kann zu großen Datenmengen führen, die mehr Verarbeitung und Analyse erfordern.

5. Datenübermittlung und -speicherung

- Ein Signalverlust oder Störungen während der Datenübertragung können dazu führen, dass Daten fehlen oder unvollständig sind.

- Ein Ausfall der Datenspeicherausrüstung oder unsachgemäße Datenverwaltung kann zu beschädigten oder verlorenen Daten führen.

6. Menschliches Versagen

- Personalfehler bei der Datenerhebung, -aufzeichnung oder -verarbeitung.

- Falsche Dateninterpretation oder Analysemethoden.

7. Geografische und topografische Faktoren

- Die geografische Lage und Topographie einer Überwachungsstelle kann die Repräsentativität der Daten beeinflussen.

- Beispielsweise spiegelt eine Überwachungsstation in einem Tal möglicherweise nicht genau die Hydrologie des gesamten Wassereinzugsgebiets wider.

8. Klimawandel

- Der Klimawandel kann zu Veränderungen der hydrologischen Parameter wie Niederschlagsmuster und Evapotranspirationsraten führen und die langfristige Konsistenz der Daten beeinträchtigen.

9.Hydrologische Ereignisse

- Extreme hydrologische Ereignisse wie Überschwemmungen, Dürren usw. können den Messbereich der Sensoren überschreiten und zu verfälschten Daten führen.

10. Technische Einschränkungen

- Einige hydrologische Parameter (z. B. Grundwasserfluss) lassen sich nur schwer direkt messen und beruhen auf indirekten Schätzmethoden, die große Fehler aufweisen können.

11. Methoden der Datenverarbeitung

- Die Auswahl der Datenverarbeitungs- und Analysemethoden kann sich auf die Genauigkeit der Endergebnisse auswirken.

Maßnahmen zur Sicherstellung der Genauigkeit hydrologischer Daten

- Regelmäßige Kalibrierung und Wartung von Überwachungsgeräten: Stellen Sie die Genauigkeit und Leistung von Sensoren und Geräten sicher.

- Verwenden Sie hochwertige Sensoren: Wählen Sie Sensoren mit stabiler Leistung, um Messfehler zu reduzieren.

- Optimieren Sie die Häufigkeit der Datenerfassung: Stellen Sie die Häufigkeit der Datenerfassung entsprechend den Überwachungsanforderungen angemessen ein.

- Verbesserung der Datenübertragungs- und Speichersysteme: Gewährleistung der Zuverlässigkeit der Datenübertragung und der Integrität der Speicherung.

- Reduzieren Sie menschliches Eingreifen: Schulen Sie das Personal, um Betriebsfehler zu reduzieren.

- Verwendung standardisierter Datenverarbeitungs- und Analysemethoden: Gewährleistung der Standardisierung und Konsistenz der Datenverarbeitung.

Zusammenfassend erfordert die Erhebung hydrologischer Daten den umfassenden Einsatz vielfältiger Methoden und technischer Mittel sowie deren Auswahl und Optimierung entsprechend den tatsächlichen Bedürfnissen und technischen Bedingungen. Gleichzeitig ist die Datenverarbeitung und -analyse auch ein unverzichtbarer Bestandteil der Sammlung hydrologischer Daten, die das Wasserressourcenmanagement sowie die Katastrophenprävention und -minderung stark unterstützen können.