Equipos y herramientas necesarios para el monitoreo hidrológico

Propósito y función del monitoreo hidrológico

 En primer lugar, el propósito del monitoreo hidrológico

1. Dominio en tiempo real de la información hidrológica: a través de la observación y registro en tiempo real del nivel del agua, caudal, velocidad del flujo, calidad del agua y otros elementos hidrológicos de ríos, lagos, embalses y otras aguas, para proporcionar información hidrológica oportuna y precisa para los tomadores de decisiones.

2. Garantizar la seguridad de los recursos hídricos: mediante el monitoreo de los cambios en la calidad del agua, la detección oportuna de problemas de contaminación del agua, proporcionando una base para la protección y gestión de los recursos hídricos, asegurando la seguridad y el uso sostenible de los recursos hídricos.

3. Prevención de desastres naturales: el monitoreo hidrológico puede advertir inundaciones, sequías y otros desastres naturales con antelación, proporcionar una base científica para la prevención y mitigación de desastres y reducir las pérdidas por desastres.

4. Apoyar la investigación científica: los datos de monitoreo hidrológico para hidrología, meteorología, ecología y otras investigaciones científicas proporcionan la información básica para ayudar a promover el desarrollo y el progreso de disciplinas relacionadas.

 En segundo lugar, el papel del seguimiento hidrológico

1. Gestión de recursos hídricos: Los datos de monitoreo hidrológico son una base importante para la gestión de estos recursos. Mediante el monitoreo y el análisis de datos hidrológicos, podemos formular un plan razonable de asignación de recursos hídricos, optimizar la estructura de su utilización y mejorar su eficiencia.

2. Control de inundaciones y alivio de sequías: En las labores de control de inundaciones y alivio de sequías, el monitoreo hidrológico desempeña un papel fundamental. Mediante el monitoreo en tiempo real del nivel de agua, el caudal y otros elementos hidrológicos, podemos determinar con precisión la tendencia de desarrollo de inundaciones y sequías, y proporcionar una base científica para la toma de decisiones en materia de control de inundaciones y alivio de sequías.

3. Protección ambiental: El monitoreo hidrológico puede ayudar a detectar oportunamente problemas de contaminación hídrica y proporcionar un sólido respaldo de datos a los departamentos de protección ambiental. Mediante el monitoreo de los cambios en la calidad del agua, podemos evaluar la salud de los cuerpos de agua y desarrollar medidas de protección específicas para mejorar la calidad del entorno hídrico.

4. Prevención y mitigación de desastres: El monitoreo hidrológico desempeña un papel importante en la prevención y mitigación de desastres. Mediante el sistema de alerta temprana, se pueden detectar con antelación los riesgos de desastres naturales, como inundaciones y deslizamientos de tierra, y se pueden tomar medidas de precaución a tiempo para reducir las pérdidas causadas por desastres.

5. Apoyo a la construcción urbana: Los datos de monitoreo hidrológico también tienen un importante valor de referencia en la planificación, construcción y gestión urbana. Al monitorear la información hidrológica de los sistemas de drenaje urbano, lagos, embalses y otras aguas, se puede proporcionar una base científica para la planificación del drenaje urbano, el control de inundaciones y el drenaje.

 Equipos y herramientas de monitoreo hidrológico necesarios

El monitoreo hidrológico requiere una serie de equipos y herramientas especializados para garantizar la precisión y fiabilidad de los datos. A continuación, se presentan algunos equipos y herramientas de monitoreo hidrológico de uso común, así como sus funciones específicas y escenarios de aplicación:

 I. Equipo de monitoreo del nivel del agua

1. Medidor de nivel de agua

   - Propósito: Se utiliza para medir cambios en la altura del nivel del agua de un cuerpo de agua.

   - Tipo:

     - Medidor de nivel de agua tipo flotador: utilización de flotadores con variaciones del nivel del agua hacia arriba y hacia abajo, a través de dispositivos mecánicos o electrónicos para registrar el nivel del agua.

     - Medidor de nivel de agua ultrasónico: el uso del principio de reflexión ultrasónica para medir el nivel del agua, aplicable a una variedad de cuerpos de agua.

     - Hidrómetro de presión: midiendo la presión del cuerpo de agua para deducir el nivel del agua, adecuado para entornos de aguas profundas.

     - Medidor de nivel de agua con burbujas: midiendo la velocidad de ascenso de la burbuja en el agua para deducir el nivel del agua.

     - Medidor de nivel de agua por radar sin contacto: utiliza el principio de reflexión de ondas de radar para medir el nivel del agua, adecuado para medición remota y sin contacto.

2. Contador de agua electrónico

   - Propósito: una herramienta de medición de nivel de agua de alta precisión, aplicable a ríos, lagos, embalses y otros proyectos de conservación de agua.

   - Características: alta precisión y fuerte capacidad antiinterferente, puede medir con precisión los cambios en el nivel del agua y emitir señales de conmutación para alarma o control.

 II. Equipo de monitoreo de flujo

1. Medidor de flujo

   - Propósito: Se utiliza para medir la velocidad y el volumen del flujo de agua.

   - Tipo:

     - Caudalímetro electromagnético: utiliza el principio de inducción electromagnética para medir el caudal y el flujo, aplicable a líquidos conductores.

     - Caudalímetro ultrasónico: el uso de la diferencia de tiempo de propagación ultrasónica o efecto Doppler para medir el caudal y el flujo, aplicable a una variedad de fluidos.

     - Medidor de caudal de distancia láser: el uso del principio de distancia láser para medir el caudal y el flujo, aplicable a la medición de alta precisión.

2. Medidor de velocidad de flujo

   - Propósito: Se utiliza para medir la velocidad del flujo de un cuerpo de agua.

   - Tipo:

     - Medidor de caudal tipo rotor: utiliza la velocidad de la paleta giratoria que gira con el flujo de agua para medir la velocidad del flujo.

     - ADCP (Perfilador de corriente Doppler acústico): utiliza el efecto Doppler de las ondas acústicas para medir la velocidad del flujo a múltiples profundidades, adecuado para entornos de flujo de agua complejos.

 III. Equipos de monitoreo de precipitaciones

1. Pluviómetro

   - Propósito: Se utiliza para medir la precipitación y la intensidad de las lluvias.

   - Tipo:

     - Pluviómetro de cubeta basculante: utiliza el número de veces que se gira la cubeta basculante para medir la cantidad de precipitación, adecuado para el monitoreo a largo plazo en el campo.

     - Pluviómetro óptico: mide la precipitación utilizando el principio de sombreado del haz de luz, adecuado para mediciones de alta precisión.

     - Medidor de gotas de lluvia láser: utiliza el principio de dispersión láser para medir el tamaño y la cantidad de gotas de lluvia, adecuado para un análisis detallado de las precipitaciones.

 En cuarto lugar, el equipo de monitoreo de la calidad del agua.

1. Monitor de calidad del agua

   - Propósito: Se utiliza para monitorear la turbidez, el pH, el oxígeno disuelto, la conductividad y otros parámetros de calidad del agua del cuerpo de agua.

   - Tipo:

     - Monitor de calidad de agua multiparámetro: al integrar una variedad de sensores, puede medir múltiples parámetros de calidad del agua al mismo tiempo.

     - Medidor de pH: se utiliza para medir la acidez y alcalinidad del cuerpo de agua.

     - Medidor de oxígeno disuelto: se utiliza para medir el contenido de oxígeno disuelto en el cuerpo de agua.

     - Medidor de conductividad: se utiliza para medir la conductividad del cuerpo de agua, reflejando la concentración de iones en el agua.

 V. Equipo de monitoreo de humedad del suelo

1. Sensor de humedad del suelo

   - Propósito: Se utiliza para medir la humedad y el contenido de agua del suelo.

   - Tipo:

     - Medidor de conductividad: utiliza la conductividad del suelo para medir la humedad del suelo.

     - Medidor de humedad del suelo por capacitancia: mide la humedad del suelo utilizando el principio del capacitor.

     - Tensiómetro de humedad: utiliza el principio capilar para medir la tensión de la humedad del suelo.

 VI. Equipo de monitoreo de sedimentos

1. Monitor de sedimentos

   - Propósito: Se utiliza para monitorear partículas sólidas suspendidas, contenido de sedimentos, etc. en cuerpos de agua.

   - Tipo:

     - Muestreador de sedimentos: se utiliza para recolectar muestras de sedimentos de cuerpos de agua.

     - Sensor de dispersión láser: para medir la concentración y la distribución del tamaño de partículas suspendidas utilizando el principio de dispersión láser.

 VII. Otros equipos auxiliares

1. Unidad de adquisición de datos

   - Finalidad: Se utiliza para recopilar datos de cada dispositivo de monitoreo y realizar el procesamiento preliminar.

   - Características: con funciones de almacenamiento de datos, preprocesamiento de datos e interfaz de comunicación, admitiendo una variedad de accesos a sensores.

2. Equipos de transmisión de datos

   - Finalidad: Se utiliza para la transmisión en tiempo real de los datos recopilados al centro de monitoreo.

   - Tipo:

     - Equipos de comunicación por satélite: adecuados para la transmisión de datos en zonas remotas.

     - Módulo GPRS: utiliza la red móvil para transmitir datos, aplicable a la transmisión de corta distancia.

     - Módulo 4G/5G: utiliza una red móvil de alta velocidad para transmitir datos, aplicable a la transmisión de grandes volúmenes de datos.

     - Módulo LoRa: red de área amplia de bajo consumo, adecuada para transmisión de bajo consumo y larga distancia.

     - Módulo NB-IoT: IoT de banda estrecha, adecuado para bajo consumo de energía y transmisión de pequeño volumen de datos.

3. Equipos de procesamiento y almacenamiento de datos

   - Finalidad: Se utiliza para procesar, analizar y almacenar los datos transmitidos para su uso posterior.

   - Tipo:

     - Servidor: equipo de computación y almacenamiento de alto rendimiento para soportar el procesamiento y almacenamiento de datos a gran escala.

     - Sistema de gestión de bases de datos: se utiliza para el almacenamiento, la gestión y la consulta de datos, y admite múltiples formatos de bases de datos.

     - Software de visualización de datos: para la visualización y análisis de datos, proporcionando una vista de datos intuitiva.

4. Sistema de alarma

   - Propósito: Cuando los datos de monitoreo exceden el umbral preestablecido, puede enviar automáticamente una señal de alarma para recordar al personal relevante que tome contramedidas.

   - Tipo:

     - Alarma de sonido y luz: emite señales de sonido y luz, aplicables a alarma en sitio.

     - Alarma SMS: notifica al personal relevante a través de SMS, aplicable a alarma remota.

     - Sistema de alarma por correo: notifica al personal relevante a través de correo electrónico, aplicable a alarma remota.

     - Sistema de alarma de plataforma: envía información de alarma a través de la plataforma de monitoreo, admitiendo múltiples métodos de alarma.

 Ejemplos de aplicaciones completas

1. Estación de monitoreo fluvial

   - Configuración del equipo:

     - Medidor de nivel de agua (medidor de nivel de agua ultrasónico)

     - Medidor de caudal (medidor de caudal electromagnético)

     - Pluviómetro (pluviómetro de cubeta basculante)

     - Monitor de calidad del agua (monitor de calidad del agua multiparamétrico)

     - Unidad de Adquisición de Datos

     - Módulo GPRS

     - Servidor

   - Escenario de aplicación:

     - Monitoreo en tiempo real del nivel de agua, caudal, precipitaciones y parámetros de calidad del agua del río.

     - Transmitir los datos al centro de monitoreo a través del módulo GPRS.

     - Procesamiento y análisis de datos en el centro de monitoreo para generar reportes e información de alertas.

     - Cuando el nivel del agua supera el umbral preestablecido, el sistema de alarma se activa automáticamente para notificar a los departamentos pertinentes para que tomen medidas.

2. Estación de monitoreo del embalse

   - Configuración del equipo:

     - Medidor de nivel de agua (medidor de nivel de agua tipo presión)

     - Medidor de flujo (medidor de flujo ultrasónico)

     - Monitor de calidad del agua (monitor de calidad del agua multiparamétrico)

     - Sensor de humedad del suelo

     - Unidad de adquisición de datos

     - Equipos de comunicación por satélite

     - Sistema de gestión de bases de datos

   - Escenario de aplicación:

     - Monitoreo en tiempo real del nivel de agua, caudal, calidad del agua y humedad del suelo circundante en el embalse.

     - Los datos se transmiten al centro de monitoreo a través de equipos de comunicación satelital.

     - El procesamiento y análisis de datos se realiza en el centro de monitoreo para generar reportes e información de alertas.

     - Cuando los parámetros de calidad del agua son anormales, el sistema de alarma se activa automáticamente para notificar a los departamentos pertinentes para que tomen medidas.

3. Monitoreo del sistema de drenaje urbano

   - Configuración del equipo:

     - Medidor de nivel de agua (medidor de nivel de agua por radar sin contacto)

     - Medidor de caudal (medidor de caudal electromagnético)

     - Pluviómetro (pluviómetro óptico)

     - Monitor de calidad del agua (medidor de pH, medidor de oxígeno disuelto)

     - Unidad de Adquisición de Datos

     - Módulo 4G

     - Software de visualización de datos

   - Escenario de aplicación:

     - Monitoreo en tiempo real del nivel de agua, caudal, precipitaciones y parámetros de calidad del agua del sistema de drenaje urbano.

     - Transmitir los datos al centro de monitoreo a través del módulo 4G.

     - Transmitir los datos al centro de monitoreo a través del módulo 4G, procesar y analizar los datos en el centro de monitoreo y generar reportes e información de alertas.

     - Cuando hay una anomalía en el sistema de drenaje, el sistema de alarma se activa automáticamente para notificar a los departamentos pertinentes para que tomen medidas.

Mediante el uso integral de los equipos y herramientas mencionados anteriormente, y una configuración razonable según los escenarios de aplicación específicos, se puede mejorar de manera efectiva la precisión y confiabilidad del monitoreo hidrológico, brindando un fuerte apoyo para la gestión de los recursos hídricos y la prevención y mitigación de desastres.