¿Qué es el monitoreo hidrológico?

Monitoreo hidrológico

 En primer lugar, definición y descripción general del monitoreo hidrológico

El monitoreo hidrológico se refiere a un proyecto sistemático complejo e integral para monitorear, medir, analizar y advertir sobre la distribución espacial y temporal del agua en el mundo natural mediante métodos científicos. Es una disciplina integral que busca monitorear continuamente los cambios dinámicos de los cuerpos de agua en la naturaleza mediante diversos medios técnicos, incluyendo la distribución espacial y temporal del agua, su cantidad (p. ej., nivel, caudal), su calidad, temperatura, contenido de sedimentos, estado del hielo y otros parámetros relacionados con el ciclo hidrológico. El objetivo es comprender los procesos hidrológicos, evaluar el estado de los recursos hídricos, predecir eventos hidrológicos (p. ej., inundaciones y sequías), así como apoyar la gestión de los recursos hídricos, la prevención y mitigación de inundaciones, la protección ambiental y los estudios hidroecológicos.

 II. Monitoreo hidrológico y contenido

El objeto del monitoreo hidrológico incluye principalmente lagos, ríos, humedales, aguas subterráneas y otros cuerpos de agua, y el contenido del monitoreo incluye específicamente, pero no se limita a:

1. Nivel del agua: medir los cambios en el nivel del agua de los cuerpos de agua para predecir el riesgo de desastres naturales como inundaciones y sequías.

2. Caudal: Medir el caudal de un cuerpo de agua para comprender la distribución y utilización de los recursos hídricos.

3. Calidad del agua: detectar el contenido de diversos contaminantes en el cuerpo de agua con el fin de salvaguardar la salud y el equilibrio ecológico del medio acuático.

4. Otros parámetros: como el caudal, las precipitaciones (nieve), la evaporación, los sedimentos, el hielo, la humedad, etc., que son importantes para la gestión de los recursos hídricos, la alerta temprana de desastres hídricos y la protección del medio ambiente ecológico.

 Sistema de monitoreo hidrológico y composición

El sistema de monitoreo hidrológico generalmente se compone de las siguientes partes:

1. Centro de monitoreo: mediante el servidor, la línea de red pública (o línea móvil) y el software del sistema de monitoreo hidrológico. Se encarga de recibir, almacenar, procesar y analizar los datos del equipo de monitoreo front-end.

2. Red de comunicación: utilizando GPRS/3G/4G/5G, GPS, Internet, Lorawan y otros métodos de comunicación inalámbrica para transmitir datos de monitoreo en tiempo real para mejorar la eficiencia del departamento hidrológico.

3. Equipos de monitoreo front-end: incluyen sensores de lluvia, medidores de nivel de agua, medidores de flujo, caudalímetros y otros equipos de medición, son responsables de la recopilación de información hidrológica en tiempo real.

 En cuarto lugar, el propósito y la aplicación del monitoreo hidrológico

Los principales propósitos y aplicaciones del monitoreo hidrológico incluyen:

1. Gestión de los recursos hídricos: acceso oportuno a datos sobre las condiciones hidrológicas, la gestión y el desarrollo de los recursos hídricos, a fin de implementar medidas de control de los recursos hídricos más efectivas.

2. Protección del medio ambiente acuático: mantenerse al tanto de los cuerpos de agua y su entorno en una región determinada, así como de los cambios en el medio ambiente acuático, a fin de tomar medidas oportunas y apropiadas para proteger los estándares de calidad del agua y reducir la contaminación del agua.

3. Mejorar la eficiencia del desarrollo y utilización de los recursos hídricos: de acuerdo con las precipitaciones y la variabilidad del lago, para proporcionar un fuerte apoyo para el desarrollo y la utilización de los recursos hídricos, mejorar la eficiencia del desarrollo y la utilización de los recursos hídricos.

4. Predicción de niveles de agua y alerta temprana de desastres: el uso de datos de monitoreo hidrológico para predecir cambios en la superficie de inundación con el fin de prevenir inundaciones.

 V. Monitoreo hidrológico de aplicaciones específicas

1. Prevención y mitigación de inundaciones:

   Monitoreo de datos en tiempo real: El sistema de monitoreo hidrológico puede monitorear en tiempo real el nivel de agua de ríos, lagos, embalses, caudal, precipitaciones y otros parámetros clave. Estos datos son cruciales para predecir inundaciones. Una vez que los datos superan el umbral de seguridad, el sistema emite una alerta temprana de inmediato, brindando tiempo valioso al gobierno y a las autoridades competentes para tomar medidas de emergencia, como la apertura de compuertas y la evacuación de la población.

   Sistema de alerta temprana: Mediante el análisis de datos históricos y las condiciones hidrológicas actuales, el sistema puede generar modelos de predicción de inundaciones para pronosticar posibles inundaciones con antelación. Este mecanismo de alerta temprana reduce el tiempo de respuesta y permite que las medidas de control de inundaciones sean más oportunas y eficaces.

   - Gestión de la informatización: El sistema moderno de monitoreo hidrológico utiliza tecnología IoT para realizar la transmisión remota y el procesamiento automatizado de datos, lo que mejora la precisión y puntualidad de la información, permitiendo a los tomadores de decisiones dar respuestas rápidas basadas en los datos más recientes.

   - Análisis integral y soporte para la toma de decisiones: el sistema no solo monitorea un único parámetro, sino que también integra datos meteorológicos y lleva a cabo un análisis integral, proporcionando una base científica para la gestión de inundaciones y optimizando las estrategias de control y despacho de inundaciones.

2. Protección del medio ambiente ecológico:

   - Gestión de los recursos hídricos: a través del monitoreo continuo, puede comprender los cambios dinámicos de los recursos hídricos, planificar racionalmente la asignación y utilización de los recursos hídricos, evitar la sobreexplotación y proteger el equilibrio ecológico del agua.

   - Protección de la calidad del agua: monitorear los parámetros de calidad del agua, como el pH, el oxígeno disuelto y la concentración de contaminantes, ayuda a detectar fuentes de contaminación a tiempo, tomar medidas para reducir la contaminación y proteger la salud de los cuerpos de agua.

   - Evaluación de ecosistemas: Los datos de monitoreo hidrológico son la base para evaluar la salud de ecosistemas como ríos y humedales, ayudando a los científicos a comprender las necesidades hidrológicas de los ecosistemas y formular medidas de protección.

   - Mantenimiento de la biodiversidad: Las condiciones hidrológicas estables y adecuadas son esenciales para mantener la biodiversidad, y el monitoreo ayuda a garantizar que los ritmos naturales del flujo de agua sean propicios para la supervivencia y reproducción de las especies.

   - Adaptación al cambio climático: Los registros de datos hidrológicos a largo plazo ayudan a estudiar el impacto del cambio climático en el ciclo del agua, proporcionan una base científica para el desarrollo de estrategias de adaptación y protegen el medio ambiente de los daños causados por fenómenos climáticos extremos.

 Comunicación entre el centro de monitoreo y el equipo de monitoreo front-end

El modo de comunicación entre el centro de monitoreo y el equipo de monitoreo front-end se basa principalmente en tecnología de comunicación inalámbrica, que incluye específicamente:

1. Comunicación GPRS/3G/4G/5G: Utiliza la red de comunicación móvil para la transmisión de datos, ofreciendo amplia cobertura, alta velocidad de transmisión y buena estabilidad. Este método es aplicable a la mayoría de los escenarios de monitoreo hidrológico, especialmente aquellos que requieren transmisión remota de datos.

2. Comunicación satelital: En zonas remotas o lugares sin cobertura de redes móviles, la comunicación satelital puede utilizarse para la transmisión de datos. Ofrece cobertura global y no tiene restricciones geográficas, pero su costo es relativamente alto.

3. LoRa/NB-IoT: es adecuado para bajo consumo de energía y transmisión de datos a larga distancia para aplicaciones de IoT.

4. RS485/Modbus: transmisión de datos a través de la interfaz de comunicación en serie, adecuada para la comunicación entre dispositivos de corta distancia.

 VII. Estado de desarrollo y desafíos

Actualmente, un sistema de monitoreo hidrológico relativamente completo puede capturar y controlar eficazmente la dinámica hidrológica de las principales cuencas fluviales del país, proporcionando un sólido respaldo de datos y una base para la toma de decisiones en materia de gestión de recursos hídricos, control de inundaciones y sequías, protección ambiental y desarrollo económico y social. Sin embargo, la industria del monitoreo hidrológico aún enfrenta desafíos, como:

1. Instalaciones obsoletas: las instalaciones de monitoreo hidrológico en algunas áreas están seriamente obsoletas y necesitan ser actualizadas y mantenidas.

2. Estándares de datos no armonizados: Los estándares de datos no están armonizados entre las diferentes regiones y sectores, lo que afecta el intercambio y el análisis de datos.

3. Fenómeno del silo de información: El fenómeno del silo de información es común entre los departamentos y existe una falta de un mecanismo efectivo para compartir datos.

 VIII. Tendencias futuras del desarrollo

1. Desarrollo basado en datos: Uso de sensores, drones, teledetección satelital y otras tecnologías para recopilar datos multidimensionales en tiempo real sobre el entorno agrícola, el crecimiento de los cultivos, las condiciones meteorológicas, etc. Mediante la computación en la nube y la tecnología de big data, se almacenan y procesan grandes cantidades de datos agrícolas, lo que proporciona capacidades eficientes de gestión y análisis de datos.

2. Automatización e Inteligencia: Desarrollar equipos automatizados como maquinaria agrícola inteligente, drones y robots para automatizar e integrar la inteligencia en todo el proceso de siembra, fertilización, riego y cosecha. En combinación con el Internet de las Cosas y la inteligencia artificial, se establece un sistema inteligente de toma de decisiones, se ajustan automáticamente los parámetros de producción agrícola y se mejora la eficiencia de la producción y el aprovechamiento de los recursos.

3. Internet + Agricultura: Utilizar la tecnología de internet para la monitorización y gestión remota de las tierras de cultivo, permitiendo a los agricultores consultar su estado en cualquier momento y lugar mediante aplicaciones móviles. El establecimiento de una plataforma de información agrícola facilita el intercambio de datos agrícolas, mejora la transparencia de la información y promueve la asignación óptima de recursos.

4. Agricultura de precisión: Mejorar la eficiencia de la producción agrícola, reducir el desperdicio de recursos y proteger el medio ambiente ecológico mediante la aplicación de fertilizantes de precisión, riego de precisión, control de precisión y otras tecnologías.

5. Agricultura Verde: Reducir el uso de fertilizantes químicos y pesticidas mediante una gestión inteligente, reducir la contaminación del medio ambiente y promover el desarrollo sostenible de la agricultura.

 Resumir

El monitoreo hidrológico es un proyecto sistemático complejo e integral que se basa en métodos científicos del mundo natural, en la distribución espacial y temporal del agua y en la ley del cambio para el monitoreo, la medición, el análisis y la alerta temprana. El monitoreo hidrológico es de gran importancia para la gestión de los recursos hídricos, la prevención de inundaciones y la mitigación de desastres, la planificación de los recursos hídricos, la protección ambiental y el riego agrícola. Con el avance tecnológico y el desarrollo económico y social, la industria del monitoreo hidrológico generará más oportunidades y desafíos de desarrollo. Gracias a la innovación tecnológica continua y al apoyo político, el monitoreo hidrológico desempeñará un papel más importante en la agricultura y la protección ambiental en el futuro.