水测家中小河流信息化升级项目实施方案-智慧水利-智慧河道

河道流量选点航拍

一、建设背景

中小河流是我国江河湖库系统的重要组成部分，承担着防洪排涝、水资源供给、生态调节等多重功能，与沿岸城乡发展和人民生命财产安全密切相关。近年来，受全球气候变化影响，中小河流极端洪水事件频发，加之部分流域开发强度加大，河道淤积、生态退化等问题凸显，对河流管理能力提出了更高要求。

当前，我国中小河流水文监测、调度管理的信息化水平普遍较低，多数依赖人工巡检和传统监测手段，存在数据滞后、预警不及时、管理效率 低等问题，难以应对复杂水情和突发灾害。为落实国家 “智慧水利”“智慧河道” 建设部署，提升中小河流精细化管理水平，亟需通过信息化升级，构建 “监测全面、传输可靠、分析智能、决策科学” 的河流管理体系，实现对中小河流水情、工情、汛情的动态感知和精准管控，为防洪减灾、水资源利用和生态保护提供有力支撑。

二、现状问题

监测体系薄弱：监测站点覆盖率低，尤其是偏远河段和支流存在大量监测盲区；现有站点多以人工观测为主，自动化监测设备少，数据采集频率低（如每日 1-2 次），难以捕捉洪水等突发水情的动态变化。

数据传输与共享不畅：监测数据多采用人工上报或单一通信方式，传输稳定性差，暴雨、山洪等极端情况下易中断；各部门（水利、应急、环保）数据标准不统一，“信息孤岛” 现象突出，无法实现跨部门协同管理。

预警能力不足：缺乏智能分析模型，对水位暴涨、堤防管涌等险情的预警依赖经验判断，预警时效短（通常不足 1 小时），且预警信息传递渠道单一，难以快速触达沿岸群众。

管理手段落后：河道巡查、工程维护等仍以人工为主，效率低且成本高；对采砂、排污等违法违规行为的监管缺乏实时监控手段，难以实现精准执法。

生态监测缺失：多数中小河流未开展水质、水生生物等生态指标监测，无法及时掌握河流生态健康状况，影响生态修复决策的科学性。

河道流量测量现场踏勘测量

三、解决思路

完善监测网络：按照 “全覆盖、重点加密” 原则，在中小河流干流及主要支流布设水位、流量、雨量等监测站点，在堤防、涵闸等关键工程部位增设视频监控和结构安全监测设备，填补监测盲区。

构建智能传输体系：采用 “4G/5G 为主、北斗短报文为辅” 的混合通信模式，确保监测数据实时传输；统一数据标准和接口规范，建设县级或市级数据共享平台，打通部门数据壁垒。

开发预警决策系统：基于监测数据和流域水文模型，构建水情预警、险情研判模型，实现超警戒水位、堤防隐患等自动预警；建立 “平台 - 手机 - 广播” 多渠道预警信息发布机制，延长预警提前量。

推动管理数字化：开发河道管理移动 APP，实现巡查轨迹记录、问题上报、任务派发的闭环管理；利用视频监控和 AI 识别技术，对违法采砂、向河道排污等行为进行自动抓拍和预警。

增设生态监测模块：在重要河段布设水质、水温、植被覆盖度等生态监测设备，结合水情数据开展生态健康评估，为河流生态修复提供数据支持。

四、硬件感知体系

1、水情监测设备：

水位监测：在河道断面、涵闸进出口安装雷达水位计，采用非接触式测量，适应泥沙淤积、漂浮物多的中小河流水环境，测量范围 0.5-30 米，精度 ±2mm。

流量监测：在干流及重要支流布设水平式声学多普勒流速仪（H-ADCP），可同时测量断面流速和流量，适用于 0.1-5m/s 的流速范围；在中小支流或渠道选用雷达流量计，安装便捷，适合浅滩、宽浅型河道。

雨量监测：在流域内均匀布设翻斗式遥测雨量计，分辨率 0.5mm，测量误差≤±3%，支持数据定时上传和降雨强度超标报警。

2、视频与工情监测设备：

视频监控：在堤防沿线、桥梁、采砂敏感区安装高清球机摄像头，支持 360° 旋转、1080P 分辨率和夜视功能，可远程控制变焦，实时监控河道状况和工程运行状态。

堤防安全监测：在险工险段布设土壤含水率传感器和裂缝计，监测堤防土体湿度变化和结构裂缝发展，提前预警管涌、滑坡风险。

3、生态监测设备：

水质监测：在饮用水源地、排污口下游布设多参数水质传感器，监测 pH 值、溶解氧、浊度、氨氮等指标，测量精度达 ±5% 以内，支持自动清洁和校准。

水生环境监测：在重点生态河段安装水温传感器和红外相机，监测水温和水生生物活动情况，评估河流生态系统健康状态。

4、数据传输与支撑设备：

数据采集终端：每处监测站点配备工业级采集终端，支持 RS485、脉冲信号等接口，可接入水位、流量、雨量等多种传感器数据，具备本地存储（≥3 年数据）和断点续传功能。

通信设备：主流区域采用 4G/5G 工业路由器，传输速率≥100Mbps；偏远区域搭配北斗短报文模块，确保无公网信号时数据正常上报。

供电系统：野外站点采用 “太阳能板 + 锂电池” 供电，太阳能板功率≥100W，锂电池容量≥100Ah，保障连续阴雨天气下设备续航≥10 天；靠近城镇的站点可采用市电 + 电池备用电源。

五、产品选型

雷达水位计：选用武汉水测家科技高频SCJ-LD40雷达水位计，测量范围 0-50米，分辨率 0.001 米，采用非接触式测量，不受水流、泥沙、漂浮物影响，防护等级 IP68，适应中小河流复杂水环境。设备支持 RS485 接口和 Modbus 协议，可直接接入数据采集终端，安装时仅需固定在河道岸坡或桥梁支架上，无需水下施工，施工难度低。

H-ADCP 流速仪：选用武汉水测家科技的水平式声学多普勒流速仪，工作频率 2MHz，可测量 0.05-5m/s 的流速，流量计算精度 ±2%，支持单波束和多波束测量模式，适合中小河流宽浅断面的流量监测。设备内置姿态传感器，可自动修正安装角度误差，具备抗干扰算法，在含沙量较高的河流中仍能稳定工作，数据通过 RS485 接口实时输出。

雷达波测流系统：武汉水测家科技拥有全自动移动式雷达波测流系统和阵列式雷达波测流系统，在中小河流宽河道应用场景中广泛应用，多垂线测量结合高精度雷达波测量水位流速，内置非规则断面算法，精准在线计算河道水体过流面积，实现水量在线实时监测预警。

阵列式雷达波测流系统

翻斗式雨量计：选用武汉水测家科技遥测雨量计，分辨率 0.5mm，承雨口径 200mm，采用双翻斗结构，测量误差≤±3%（降雨强度 0-4mm/min），支持脉冲信号输出，可直接与数据采集终端对接。设备外壳采用不锈钢材质，抗腐蚀、耐老化，适合野外长期运行，安装时配备防风圈，减少强风对测量精度的影响。

多参数水质传感器：选用武汉水测家科技沉入式水质传感器，可同时监测 pH 值（0-14，精度 ±0.02）、溶解氧（0-20mg/L，精度 ±0.1mg/L）、浊度（0-1000NTU，精度 ±2% FS）等参数，传感器内置清洁刷，每 24 小时自动清洁一次，减少生物附着影响。设备支持 RS485 接口和 Modbus 协议，可沉入水下 0.5-2 米处安装，适应中小河流水深变化。

六、场景应用

防洪减灾动态监测：通过雷达水位计和 H-ADCP 实时监测河道水位、流量，当水位达到警戒水位的 80% 时，系统自动发出预警；结合雨量计数据和水文模型，预测未来 2-6 小时水位变化趋势，为防汛指挥提供决策依据。例如：某中小河流遭遇强降雨，系统监测到 1 小时内水位上涨 1.2 米，立即通过手机短信、村广播向沿岸村庄发布预警，提前 30 分钟转移低洼地区群众。

河道违法行为监管：高清视频监控摄像头结合 AI 识别技术，对河道内的采砂船、排污口进行 24 小时监控，当发现非法采砂船进入禁采区或企业偷排污水时，系统自动抓拍并推送报警信息至执法人员手机，执法人员可通过摄像头远程取证，快速到场处置，大幅提升执法效率。

水资源动态管理：通过流量监测数据统计中小河流干支流水资源总量，结合沿岸农业灌溉、工业用水的取水计量数据，实现水资源供需平衡分析。在枯水期，当河道流量低于生态流量阈值时，系统预警并联动关闭沿岸非必要取水口，保障河流基本生态功能。

堤防安全隐患排查：堤防上的土壤含水率传感器和裂缝计实时监测数据，当某段堤防土体含水率突增（可能发生管涌）或裂缝宽度超过 0.5mm 时，系统自动定位隐患位置并通知养护人员现场排查，避免险情扩大。例如：某堤防监测到 50 米范围内含水率从 20% 升至 45%，养护人员及时开挖发现管涌点，通过灌浆处理消除隐患。

生态环境评估：多参数水质传感器和水温传感器数据实时传输至平台，系统定期生成河流生态健康报告，当氨氮、浊度等指标超标时，结合视频监控排查污染源（如沿岸工厂排污、农业面源污染），为水环境治理提供靶向依据。同时，通过分析水生生物活动数据，评估河道生态修复工程（如生态护岸、人工湿地）的实施效果。

通过本项目升级建设，中小河流管理将实现从 “被动应对” 向 “主动防控”、从 “经验判断” 向 “数据决策” 的转变，显著提升防洪安全保障能力、水资源利用效率和生态保护水平，为沿岸经济社会高质量发展提供坚实的水安全支撑。