Was ist hydrologische Überwachung?

Hydrologische Überwachung

 Erstens, Definition und Überblick über hydrologische Monitoring

Hydrologische Überwachung bezeichnet ein komplexes und umfassendes systematisches Projekt zur Überwachung, Messung, Analyse und Warnung zur räumlichen und zeitlichen Verteilung von Wasser in der natürlichen Welt mittels wissenschaftlicher Methoden. Es ist eine umfassende Disziplin, die darauf abzielt, die dynamischen Veränderungen von Gewässern in der Natur kontinuierlich durch eine Reihe technischer Mittel zu überwachen, darunter die räumliche und zeitliche Verteilung des Wassers, Wassermenge (z. B. Wasserstand, Durchfluss), Wasserqualität, Wassertemperatur, Sedimentgehalt, Eisverhältnisse und weitere Parameter im Zusammenhang mit dem hydrologischen Kreislauf. Ziel ist es, hydrologische Prozesse zu verstehen, den Zustand der Wasserressourcen zu bewerten, hydrologische Ereignisse (z. B. Überschwemmungen und Dürren) vorherzusagen sowie Wasserressourcenmanagement, Hochwasserprävention und -minderung, Umweltschutz und hydroökologische Studien zu unterstützen.

 II. Hydrologische Überwachung und Inhalt

Das Ziel der hydrologischen Überwachung umfasst hauptsächlich Seen, Flüsse, Feuchtgebiete, Grundwasser und andere Gewässer, und der Überwachungsinhalt umfasst ausdrücklich, ist aber nicht beschränkt auf:

1. Wasserstand: Messen Sie die Wasserstandsänderungen von Gewässern, um das Risiko von Naturkatastrophen wie Überschwemmungen und Dürren vorherzusagen.

2. Fluss: Messung des Wasserflusses eines Gewässers, um die Verteilung und Nutzung von Wasserressourcen zu verstehen.

3. Wasserqualität: den Gehalt verschiedener Schadstoffe im Gewässer nachzuweisen, um die Gesundheit und das ökologische Gleichgewicht der Wasserumwelt zu sichern.

4. Weitere Parameter: wie Fließrate, Niederschlag (Schnee), Verdunstung, Sedimente, Eis, Feuchtigkeit usw., die für das Wasserressourcenmanagement, Frühwarnung bei Wasserkatastrophen und ökologischen Umweltschutz wichtig sind.

 Hydrologisches Überwachungssystem und Zusammensetzung

Das hydrologische Überwachungssystem besteht üblicherweise aus folgenden Teilen:

1. Überwachungszentrum: vom Server, der öffentlichen Netzleitung (oder Mobilfunkleitung), der Software für das hydrologische Überwachungssystem. Sie ist verantwortlich für den Empfang, die Speicherung, Verarbeitung und Analyse der Daten der Frontend-Überwachungsgeräte.

2. Kommunikationsnetzwerk: unter Verwendung von GPRS /3G/ 4G / 5G, GPS, Internet, Lorawan und anderen drahtlosen Kommunikationsmethoden, um Überwachungsdaten in Echtzeit zu übertragen und so die Effizienz der hydrologischen Abteilung zu steigern.

3. Frontend-Überwachungsgeräte: einschließlich Niederschlagssensoren, Wasserstandsmessgeräten, Durchflussmessgeräten, Durchflussmessern und anderer Messgeräte sind sie für die Echtzeiterfassung hydrologischer Informationen verantwortlich.

 Viertens, Zweck und Anwendung der hydrologischen Überwachung

Die Hauptzwecke und Anwendungen der hydrologischen Überwachung umfassen:

1. Wasserressourcenmanagement: Der rechtzeitige Zugang zu Daten zu hydrologischen Zuständen, Wasserressourcenmanagement und -entwicklung, um wirksamere Maßnahmen zur Wasserressourcenkontrolle umzusetzen.

2. Schutz der Wasserumwelt: um über die Gewässer und ihre Umwelt in einer bestimmten Region sowie über Veränderungen in der Wasserumgebung informiert zu bleiben, um zeitnahe und angemessene Maßnahmen zum Schutz der Wasserqualitätsstandards und zur Verringerung der Wasserverschmutzung zu ergreifen.

3. Verbesserung der Effizienz der Entwicklung und Nutzung von Wasserressourcen: Laut Niederschlag verbessert die Variabilität der Seen eine starke Unterstützung für die Entwicklung und Nutzung von Wasserressourcen und verbessert die Effizienz der Wasserressourcenentwicklung und -nutzung.

4. Vorhersage der Wasserstande und Frühwarnung vor Katastrophen: Die Verwendung hydrologischer Überwachungsdaten zur Vorhersage von Veränderungen an der Hochwasseroberfläche und so Überschwemmungen zu verhindern.

 V. Hydrologische Überwachung spezifischer Anwendungen

1. Hochwasserprävention und -minderung:

   - Echtzeit-Datenüberwachung: Hydrologische Überwachungssysteme können in Echtzeit den Wasserstand von Flüssen, Seen, Stauseen überwachen, den Abfluss, Niederschlag und andere wichtige Parameter – diese Daten sind entscheidend für die Vorhersage von Überschwemmungen. Sobald die Daten die Sicherheitsschwelle überschreiten, gibt das System sofort eine Frühwarnung heraus, die der Regierung und den zuständigen Behörden wertvolle Zeit verschafft, um Notfallmaßnahmen wie das Öffnen von Schleusen und die Evakuierung der Bevölkerung zu ergreifen.

   - Frühwarnsystem: Durch die Analyse historischer Daten und aktueller hydrologischer Bedingungen kann das System Hochwasservorhersagemodelle erstellen, um mögliche Überschwemmungsereignisse im Voraus vorherzusagen. Dieser Frühwarnmechanismus verkürzt die Reaktionszeit und macht Hochwasserschutzmaßnahmen zeitnaher und effektiver.

   - Informatisierungsmanagement: Moderne hydrologische Überwachungssysteme nutzen IoTTechnologie, um Fernübertragungen und automatisierte Datenverarbeitung zu ermöglichen, was die Genauigkeit und Aktualität der Informationen verbessert und Entscheidungsträgern ermöglicht, schnell auf Basis der neuesten Daten zu reagieren.

   - Umfassende Analyse und Entscheidungsunterstützung: Das System überwacht nicht nur einen einzelnen Parameter, sondern integriert auch meteorologische Daten und führt umfassende Analysen durch, wodurch eine wissenschaftliche Grundlage für das Hochwassermanagement und die Optimierung von Hochwasserschutz- und Einsatzstrategien bereitgestellt werden.

2. Ökologischer Umweltschutz:

   - Wasserressourcenmanagement: Durch kontinuierliche Überwachung kann sie die dynamischen Veränderungen der Wasserressourcen verstehen, die Zuteilung und Nutzung rational planen, Übernutzung vermeiden und das ökologische Wassergleichgewicht schützen.

   - Schutz der Wasserqualität: Die Überwachung von Wasserqualitätsparametern wie pH, gelöstem Sauerstoff und Schadstoffkonzentration hilft, Verschmutzungsquellen rechtzeitig zu erkennen, Maßnahmen zur Verschmutzung zu ergreifen und die Gesundheit der Gewässer zu schützen.

   - Ökosystembewertung: Hydrologische Überwachungsdaten bilden die Grundlage für die Bewertung der Gesundheit von Ökosystemen wie Flüssen und Feuchtgebieten und helfen Wissenschaftlern, die hydrologischen Bedürfnisse von Ökosystemen zu verstehen und Schutzmaßnahmen zu formulieren.

   - Biodiversitätserhaltung: Stabile und geeignete hydrologische Bedingungen sind für die Erhaltung der Biodiversität unerlässlich, und die Überwachung trägt dazu bei, sicherzustellen, dass die natürlichen Rhythmen des Wasserflusses das Überleben und die Fortpflanzung der Art fördern.

   - Anpassung an den Klimawandel: Langzeit-hydrologische Datenaufzeichnungen helfen, die Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserkreislauf zu untersuchen, bieten eine wissenschaftliche Grundlage für die Entwicklung von Anpassungsstrategien und schützen die Umwelt vor Schäden durch extreme Wetterereignisse.

 Kommunikation zwischen Überwachungszentrum und Frontend-Überwachungsausrüstung

Der Kommunikationsmodus zwischen dem Überwachungszentrum und der vorderen Überwachungsausrüstung basiert hauptsächlich auf drahtloser Kommunikationstechnologie, insbesondere einschließlich:

1. GPRS /3G/ 4G / 5GKommunikation: Durch die Nutzung eines Mobilfunknetzes für die Datenübertragung bietet es die Vorteile einer breiten Abdeckung, hoher Übertragungsgeschwindigkeit und guter Stabilität. Diese Methode ist für die meisten hydrologischen Überwachungsszenarien anwendbar, insbesondere für solche, die eine Fernübertragung von Daten erfordern.

2. Satellitenkommunikation: In abgelegenen Gebieten oder Orten, die nicht von Mobilfunknetzen abgedeckt sind, kann Satellitenkommunikation für die Datenübertragung genutzt werden. Satellitenkommunikation bietet die Vorteile einer globalen Abdeckung und keine geografischen Einschränkungen, aber die Kosten sind relativ hoch.

3. LoRa/ NB-IoT : Er eignet sich für den geringen Stromverbrauch und die Fernübertragung von Daten für IoTAnwendungen.

4. RS485 / Modbus : Datenübertragung über eine serielle Kommunikationsschnittstelle, geeignet für kurze Distanzkommunikation zwischen Geräten.

 VII. Entwicklungsstatus und Herausforderungen

Derzeit kann ein relativ vollständiges hydrologisches Überwachungssystem die hydrologischen Dynamiken großer Flussbecken im ganzen Land effektiv erfassen und kontrollieren und eine solide Datenunterstützung sowie Entscheidungsgrundlage für Wasserressourcenmanagement, Hochwasser- und Dürrekontrolle, Umweltschutz sowie wirtschaftliche und soziale Entwicklung bieten. Die hydrologische Überwachungsbranche steht jedoch weiterhin vor einigen Herausforderungen, wie zum Beispiel:

1. Alternde Einrichtungen: Hydrologische Überwachungsanlagen in einigen Gebieten sind stark veraltet und müssen modernisiert und gewartet werden.

2. Unharmonisierte Datenstandards: Datenstandards sind nicht über verschiedene Regionen und Sektoren hinweg harmonisiert, was den Datenaustausch und die Analyse beeinträchtigt.

3. Informationssilo-Phänomen: Das Informationssilo-Phänomen ist in Abteilungen verbreitet, und es fehlt an effektiven Mechanismen zum Datenaustausch.

 VIII. Zukünftige Entwicklungstrends

1. Datenbasierte Entwicklung: Einsatz von Sensoren, Drohnen, Satellitenfernerkundung und anderen Technologien zur Echtzeiterfassung multidimensionaler Daten über landwirtschaftliche Umwelt, Pflanzenwachstum, meteorologische Bedingungen und Ähnliches. Durch Cloud-Computing und Big-Data-Technologie speichern und verarbeiten Sie massive landwirtschaftliche Daten, wodurch effiziente Datenmanagement- und Analysefunktionen bereitgestellt werden.

2. Automatisierung und Intelligenz: Entwickeln Sie automatisierte Geräte wie intelligente landwirtschaftliche Maschinen, Drohnen und Roboter, um Automatisierung und Intelligenz im gesamten Prozess von Pflanzung, Düngung, Bewässerung und Ernte zu realisieren. In Kombination mit dem Internet der Dinge und künstlicher Intelligenz etabliert es ein intelligentes Entscheidungssystem, passt die landwirtschaftlichen Produktionsparameter automatisch an und verbessert die Produktionseffizienz sowie die Ressourcennutzung.

3. Internet+Landwirtschaft: Nutzen Sie Internettechnologie, um Fernüberwachung und -management von Ackerland zu ermöglichen, können Landwirte jederzeit und überall über Handy-Apps den Zustand des Ackerlands überprüfen. Die Einrichtung einer landwirtschaftlichen Informationsplattform ermöglicht den Austausch und Austausch landwirtschaftlicher Daten, verbessert die Informationstransparenz und fördert die optimale Ressourcenverteilung.

4. Präzisionslandwirtschaft: Verbesserung der Effizienz der landwirtschaftlichen Produktion, Reduzierung von Ressourcenverschwendung und Schutz der ökologischen Umwelt durch präzise Düngemittelanwendungen, präzise Bewässerung, präzise Kontrolle und andere Technologien.

5. Grüne Landwirtschaft: Den Einsatz von chemischen Düngemitteln und Pestiziden durch intelligentes Management reduzieren, Umweltverschmutzung reduzieren und die nachhaltige Entwicklung der Landwirtschaft fördern.

 Zusammenfassen

Die hydrologische Überwachung ist ein komplexes und umfassendes systematisches Projekt, das durch wissenschaftliche Methoden der natürlichen Welt in der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Wasser, das Gesetz des Wandels für Überwachung, Messung, Analyse und Frühwarnung erfolgt. Hydrologische Überwachung ist von großer Bedeutung für das Wasserressourcenmanagement, die Hochwasserprävention und Katastrophenminderung, die Wasserressourcenplanung, den Umweltschutz und die landwirtschaftliche Bewässerung. Mit dem technologischen Fortschritt sowie der wirtschaftlichen und sozialen Entwicklung wird die hydrologische Überwachungsindustrie mehr Entwicklungsmöglichkeiten und Herausforderungen mit sich bringen. Durch kontinuierliche technologische Innovation und politische Unterstützung wird die hydrologische Überwachung in Zukunft eine wichtigere Rolle in der Landwirtschaft und im Umweltschutz spielen.