地下水在线监测预警项目实施方案

一、项目背景

地下水是水资源的重要组成部分，在保障城乡居民饮水安全、支撑农业灌溉和工业生产、维持生态环境平衡等方面发挥着不可替代的作用。近年来，随着经济社会的快速发展，地下水开采强度不断加大，加之气候变化等因素影响，我国部分地区出现了地下水位持续下降、地面沉降、水质污染等问题，严重威胁水资源可持续利用和生态环境安全。

当前，传统的地下水监测方式以人工定期采样和测量为主，存在数据获取滞后、监测频率低、覆盖范围有限等不足，难以实时掌握地下水动态变化，无法及时预警地下水超采、污染等风险。为落实最严格水资源管理制度，加强地下水保护和管理，亟需构建一套自动化、智能化的地下水在线监测预警体系，实现对地下水位、水质、水温等要素的实时监测、数据自动传输和异常预警，为地下水合理开发利用、污染防治和生态保护提供科学依据。

二、现状问题

监测网络不完善：监测井布局不合理，部分地区尤其是农村和偏远区域监测井数量不足，存在监测盲区，无法全面反映地下水分布和变化情况。

监测手段落后：多数监测点依赖人工测量，每月或每季度采集一次数据，数据时效性差，难以捕捉地下水短期快速变化，如突发污染、集中开采导致的水位骤降等。

数据质量参差不齐：人工测量易受人为因素影响，数据误差较大；部分自动监测设备老化，测量精度低，数据完整性和可靠性无法保证。

预警能力薄弱：缺乏有效的数据分析和预警机制，无法根据监测数据及时识别地下水超采、水质超标等风险，往往在问题凸显后才采取措施，错失治理良机。

数据共享与应用不足：地下水监测数据分散在水利、自然资源、生态环境等多个部门，数据标准不统一，共享机制不健全，难以实现数据综合分析和协同管理，数据价值未得到充分发挥。

三、解决思路

优化监测网络布局：结合地下水分布特点、开采现状和生态敏感区域，科学规划监测井布设，加密重点区域监测点，填补监测盲区，形成覆盖全面、布局合理的地下水监测网络。

推广自动化监测技术：在监测井安装自动化监测设备，实现地下水位、水质、水温等要素的实时采集和自动传输，替代传统人工监测，提高数据时效性和准确性。

构建数据管理与预警平台：建立统一的地下水在线监测数据管理平台，整合各类监测数据，制定数据标准和接口规范，实现数据的集中存储、查询统计和共享交换。运用大数据分析和人工智能技术，构建预警模型，对地下水超采、水质超标等异常情况及时发出预警。

强化数据应用与监管：利用监测数据开展地下水动态分析、资源评估和污染溯源，为地下水开采总量控制、水源保护、生态修复等提供决策支持。建立健全监管机制，对超采、污染等违法行为进行精准监管和快速处置。

建立长效运维机制：明确监测设备运维责任主体，定期对设备进行校准、检修和维护，保障设备长期稳定运行。加强技术培训，提高运维人员专业素质，确保监测数据质量。

四、硬件感知体系

水位监测设备：在监测井内安装水位传感器，实时监测地下水位变化。选用投入式液位计或压力式水位计，测量范围根据监测井深度确定，精度≤±0.5cm，分辨率 0.1cm，具备抗干扰能力，适应井水浑浊、含有杂质等环境。

水质监测设备：针对重点水源地和易污染区域的监测井，安装多参数水质传感器，监测 pH 值、电导率、溶解氧、浊度、氨氮、总硬度等指标。传感器应具备高精度测量能力，如 pH 值精度 ±0.02，电导率精度 ±1% FS，减少维护工作量。

水温监测设备：采用温度传感器与水位传感器集成的方式，或单独安装温度传感器，实时监测地下水温度，测量范围 0-50℃，精度 ±0.1℃，为分析地下水运动和热源影响提供数据。

数据采集与传输设备：每口监测井配置数据采集终端，接收水位、水质、水温等传感器数据，进行处理和存储，存储容量至少满足 3年数据存储需求。终端支持 RS485、模拟量等接口，具备无线通信功能，可通过 4G/5G、LoRa 或北斗卫星等方式将数据传输至管理平台，在无公网覆盖区域优先采用北斗卫星通信。

供电系统：根据监测井周边环境，采用锂电池供电，可以保证设备持久在线监测。

辅助设备：包括监测井保护井房或井盖，具备防盗、防雨、防晒功能，保护监测设备安全；安装防雷装置，防止雷击损坏设备；配备接地系统，保障设备运行稳定。

五、产品选型

水位传感器：选用武汉水测家科技投入式液位计，测量范围 0-150m，精度 ±0.2cm，分辨率 0.01cm，采用 316 不锈钢探头，耐腐蚀性强，适用于各类地下水环境。传感器内置温度补偿功能，可消除温度对测量的影响，输出信号为 RS485，支持 Modbus 协议，便于与数据采集终端对接。

多参数水质传感器：选用武汉水测家科技多参数水质传感器，可同时测量 pH 值、电导率、溶解氧、浊度、氨氮等参数，pH 值测量范围 0-14，精度 ±0.02；电导率测量范围 0-20000μS/cm，精度 ±1% FS；溶解氧测量范围 0-20mg/L，精度 ±0.1mg/L。传感器采用沉入式安装，具备自动清洁刷，可减少生物附着对测量的影响。

数据采集终端：选用武汉水测家专门研发设计的地下水IP68锂电池遥测终端，支持 2路 RS485 接口输入，可同时接入水位、水质、水温等多种传感器。终端内置存储芯片，具备数据补传功能，当通信中断时可存储数据，恢复后自动上传。通信模块支持 4G/5G 和北斗短报文双模通信，在无公网区域自动切换至北斗通信，确保数据传输不中断，工作温度 - 20℃-70℃，适应恶劣环境。备用北斗通讯时需要配备太阳能供电系统。

六、场景应用

地下水超采预警：通过实时监测地下水位变化，当水位下降速率超过设定阈值（如每月下降 0.5m）或水位低于警戒水位时，系统自动发出预警信息，推送至水资源管理部门。管理人员根据预警采取限采措施，如关停部分水井、调整开采计划等，防止地下水位持续下降引发地面沉降等地质灾害。

地下水污染监测与溯源：在工业园区、垃圾填埋场周边的监测井中，多参数水质传感器实时监测污染物指标，当发现氨氮、重金属等指标超标时，系统快速报警，并结合监测数据变化趋势和周边污染源分布，辅助分析污染来源。

水源地安全保障：对集中式地下水饮用水源地，实时监测水位和水质，确保水源水量充足、水质达标。当水位低于最低保障水位或水质出现异常时，立即启动应急响应，采取备用水源启用、污染治理等措施，保障居民饮水安全。

农业灌溉用水管理：在农业灌溉区，通过监测地下水位变化，掌握灌溉用水对地下水的影响，合理制定灌溉制度。当水位下降过快时，提醒农户采用节水灌溉技术，减少地下水开采。同时，根据水位数据评估地下水承载能力，指导调整种植结构，推广耐旱作物。

地质灾害预防：在地面沉降、岩溶塌陷易发区，结合地下水位监测数据和地面沉降监测数据，分析水位变化与地质灾害的关联性，当水位变化达到预警条件时，发出地质灾害预警，提前采取加固、避让等措施。

通过本项目建设，可实现地下水动态的实时感知、精准预警和高效管理，为地下水保护、合理开发利用和生态修复提供有力技术支撑，促进水资源可持续利用和生态环境安全。