2026年全國水利工作會議上，水利部部長李國英發(fā)布重要講話，針對“十五五”目標實施，提到繼續(xù)完善“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)，同時針對2026年水利重點工作，要系統(tǒng)謀劃推進數(shù)字孿生水利體系建設，構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測感知系統(tǒng)。
回顧一下：“天空地水工”一體化監(jiān)測感知網(wǎng)，“地”是該體系五大維度中承上啟下的關鍵一環(huán)，主要利用雨量站、蒸發(fā)站、地下水站、土壤墑情站、視頻監(jiān)測站等地面監(jiān)測設施設備，實現(xiàn)對流域下墊面、水循環(huán)關鍵要素和災害風險點進行高精度、實時化、連續(xù)性的地面原位觀測，用于校準遙感反演結(jié)果、驅(qū)動水文模型、觸發(fā)預警閾值。
（一 ）地下水站
地下水站是指布設在地下水含水層中，通過專用傳感器和數(shù)據(jù)采集傳輸設備，對地下水動態(tài)進行實時監(jiān)測的自動化站點。其核心監(jiān)測對象包括：地下水水位（埋深或高程）、水溫、水質(zhì)參數(shù)（如電導率、pH、溶解氧、氨氮、硝酸鹽，部分站點可測重金屬或有機污染物）、開采量（部分站點集成流量計）。
地下水站通常由監(jiān)測井+傳感器+數(shù)據(jù)采集終端（RTU）+通信模塊+供電系統(tǒng)構(gòu)成，是國家地下水監(jiān)測工程的核心基礎設施。地下水站是連接“地下水資源”與“數(shù)字孿生流域”的唯一地面感知通道，實現(xiàn)“看不見的地下水”可視化、可量化、可預警。
地下水站主要技術(shù)特點
1、多參數(shù)一體化傳感
地下水監(jiān)測站的水位傳感器采用高精度壓力式（壓阻/壓電）或浮子式傳感器，精度可達±0.5 cm；水質(zhì)多參數(shù)探頭可集成5～10項指標，支持原位連續(xù)測量；針對水溫監(jiān)測，內(nèi)置PT1000或熱敏電阻，精度±0.1℃。
2、全自動化與遠程通信
數(shù)據(jù)采集頻率方面，常規(guī)為每日1次，重點區(qū)域可設為每小時或每10分鐘；通信方式采用4G/5G為主，偏遠地區(qū)可采用北斗短報文，支持遠程配置、固件升級、故障診斷。
3、長期穩(wěn)定性與抗干擾設計
傳感器采用鈦合金或陶瓷外殼，耐腐蝕、抗生物附著；監(jiān)測井深度通常為50～300米，穿透包氣帶進入穩(wěn)定含水層；防雷、防潮、防凍設計，適應-30℃～+60℃環(huán)境。
4、標準化與兼容性
符合《地下水監(jiān)測工程技術(shù)規(guī)范》、《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》；采集數(shù)據(jù)要標準規(guī)范，可無縫接入國家地下水監(jiān)測信息中心平臺。
5、智能預警能力
可設置水位超限（如超采閾值、突升突降）自動報警；結(jié)合降雨、地表水位數(shù)據(jù)，識別異常補給或污染事件。
地下水站典型應用場景
1、地下水超采區(qū)監(jiān)管
結(jié)合地下水站監(jiān)測數(shù)據(jù)，實時監(jiān)測華北平原、關中盆地等重點區(qū)域水位持續(xù)下降趨勢，支撐“地下水水位控制紅線”考核。
2、生態(tài)脆弱區(qū)保護
在河西走廊、塔里木河流域監(jiān)測地下水埋深，防止植被退化（如胡楊林枯死）。
3、飲用水源地安全
在城市，針對應急水源地布水質(zhì)監(jiān)測站，及時發(fā)現(xiàn)硝酸鹽、砷、氟等超標風險。
4、地表水–地下水聯(lián)合調(diào)度
南水北調(diào)受水區(qū)利用地下水站評估“引水回補”效果，優(yōu)化人工回灌方案。
5、地質(zhì)災害預警
針對滑坡、地面沉降區(qū)監(jiān)測孔隙水的壓力變化，作為災害前兆指標。
6、農(nóng)業(yè)灌溉管理
在井灌區(qū)監(jiān)測水位動態(tài)，防止“打井競賽”導致含水層枯竭。
7、重大工程安全評估
地鐵、隧道、大壩施工期間布設監(jiān)測井，防止降水疏干引發(fā)地層變形。
地下水站在水利行業(yè)的具體作用
1、支撐最嚴格水資源管理制度
為“地下水取用水總量與水位雙控”提供數(shù)據(jù)依據(jù)；支撐《地下水管理條例》執(zhí)法監(jiān)管（如超采區(qū)禁限采令執(zhí)行效果評估）。
2、服務國家水網(wǎng)與水生態(tài)修復
評估跨流域調(diào)水對地下水系統(tǒng)的補給效益；監(jiān)測河湖生態(tài)補水后地下水回升情況（如永定河、白洋淀）。
3、提升水旱災害防御能力
干旱期監(jiān)測地下水作為應急水源的可開采量；暴雨期識別地下水快速上升引發(fā)的“潛蝕”“管涌”風險。
4、推動數(shù)字孿生流域建設
地下水站數(shù)據(jù)作為三維地下水數(shù)值模型的邊界條件與校驗依據(jù)，在數(shù)字孿生平臺中實現(xiàn)“地表–地下”水循環(huán)全過程仿真。
5、保障國家糧食與生態(tài)安全
在東北、黃淮海等糧食主產(chǎn)區(qū)，防止灌溉超采導致“水糧矛盾”；在西北內(nèi)陸河流域，維持綠洲生態(tài)所需的地下水閾值。
地下水站雖深藏地下，卻是“天空地水工”一體化感知體系中洞察地下命脈的“智慧之眼”。它將原本“看不見、摸不著”的地下水轉(zhuǎn)化為可測、可知、可控的數(shù)字資產(chǎn)，在遏制超采、修復生態(tài)、保障供水、防控災害等方面發(fā)揮著戰(zhàn)略作用。隨著智慧水利向縱深發(fā)展，地下水站正從“單點監(jiān)測”邁向“網(wǎng)絡感知+智能預警+模型聯(lián)動”的新階段，成為國家水安全治理體系現(xiàn)代化的重要基石。
（二） 墑情站
土壤墑情站是指布設于農(nóng)田、林地、草地或流域關鍵區(qū)域，用于自動監(jiān)測不同深度土壤含水量、溫度等物理參數(shù)的自動化觀測站點，為干旱預警、農(nóng)業(yè)灌溉、洪水預報、生態(tài)評估和數(shù)字孿生流域建設提供基礎數(shù)據(jù)支撐。土壤墑情站是連接“大氣降水—地表產(chǎn)流—地下入滲”水循環(huán)鏈條的關鍵中間環(huán)節(jié)，也是“以測補報、以快補準”山洪與干旱預警的前置判據(jù)。
土壤墑情站根據(jù)用途不同，通常設置多層探頭，典型布設深度：
農(nóng)業(yè)：10 cm、20 cm、40 cm、60 cm、100 cm（覆蓋作物根系層）
水文/山洪：5 cm、10 cm、20 cm、50 cm（關注表層產(chǎn)流條件）
土壤墑情站不等于單一傳感器，而是一個集成傳感器陣列+數(shù)據(jù)采集終端（RTU）+通信模塊+供電系統(tǒng)的完整監(jiān)測單元。
土壤墑情站主要技術(shù)特點
1、多深度、多參數(shù)同步監(jiān)測
采用FDR（頻域反射）或TDR（時域反射）原理傳感器，支持4～6層同步測量，全面刻畫土壤剖面水分分布。
2、高精度與長期穩(wěn)定性
FDR傳感器出廠標定，部分支持現(xiàn)場土壤類型自校正，探頭采用不銹鋼或環(huán)氧樹脂封裝，抗腐蝕、耐凍融，可連續(xù)工作3年以上無需維護（野外環(huán)境）。
3、全自動化與智能通信
采樣頻率：常規(guī)為每小時1次，汛期或科研需求可設為5～10分鐘；通信方式：4G/5G為主，無信號區(qū)采用北斗短報文；支持遠程配置、數(shù)據(jù)補傳、低電量告警。
4、太陽能供電與野外適應性
集成10～20 W太陽能板+鋰電池，保障陰雨天7～15天續(xù)航；防護等級達IP68，工作溫度范圍-40℃ ～ +70℃。
5、標準化與平臺兼容
符合《土壤墑情監(jiān)測規(guī)范》、《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》，數(shù)據(jù)標準且規(guī)范，可無縫接入全國土壤墑情監(jiān)測系統(tǒng)、山洪災害監(jiān)測預警平臺以及數(shù)字孿生流域平臺。
6、邊緣智能與閾值預警
可本地計算有效水分、相對含水量；當墑情低于作物臨界值或高于田間持水量時，自動觸發(fā)灌溉建議或產(chǎn)流風險預警。
土壤墑情站典型應用場景：
1、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉
實時掌握作物根系層水分狀況，實現(xiàn)“按需灌溉”，節(jié)水20%～30%（如新疆棉田、東北玉米帶）。
2、干旱監(jiān)測與預警
結(jié)合降水、蒸發(fā)數(shù)據(jù)，構(gòu)建農(nóng)業(yè)干旱指數(shù)（如SWDI、VCI），支撐國家抗旱應急響應。
3、山洪災害防御
前期土壤飽和度是短歷時強降雨是否成災的關鍵因子，同時墑情站采集數(shù)據(jù)可用于修正降雨–徑流模型。
4、中小河流洪水預報
提供流域初始土壤含水量，提升新安江模型的產(chǎn)流模擬精度。
5、生態(tài)修復與評估
在退耕還林、草原恢復區(qū)監(jiān)測土壤水分，評估植被恢復成效（如黃土高原、三北工程區(qū)）。
6、灌區(qū)現(xiàn)代化管理
作為“智慧灌區(qū)”感知層，支撐配水調(diào)度、水權(quán)交易、水費計收。
7、氣候變化研究
長時間序列的墑情數(shù)據(jù)用于分析“陸–氣”相互作用、極端干濕事件演變趨勢。
土壤墑情站在水利行業(yè)的具體作用：
1、支撐“四預”體系建設
預報：提供水文模型初始場；
預警：當土壤接近田間持水量 + 強降雨預報，可能觸發(fā)山洪預警；
預演：在數(shù)字孿生平臺中模擬不同墑情情景下的洪水演進；
預案：基于墑情制定差異化抗旱或防洪措施。
2、服務最嚴格水資源管理
量化農(nóng)業(yè)用水效率，支撐灌溉水有效利用系數(shù)考核；同時可識別“無效灌溉”區(qū)域，優(yōu)化水資源配置決策。
3、強化水旱災害防御能力
打破“只看雨量”的單一預警模式，實現(xiàn)“雨–土–流”耦合預警；在“叫應”機制中，墑情數(shù)據(jù)可提升預警精準度，減少誤報漏報。
墑情數(shù)據(jù)作為陸面過程模型的關鍵輸入，在三維流域場景中實現(xiàn)“土壤水分場”動態(tài)可視化。
在東北、黃淮海、長江中下游三大糧食主產(chǎn)區(qū)，墑情站是“藏糧于地、藏糧于技”的基礎設施；在西北生態(tài)脆弱區(qū)，防止因過度取水導致土壤干化、沙化。
土壤墑情站雖扎根泥土，卻是“天空地水工”一體化感知體系中洞察陸面水循環(huán)狀態(tài)的“神經(jīng)末梢”。它將“看不見的土壤水分”轉(zhuǎn)化為可量化、可預警、可調(diào)度的決策依據(jù)，在抗旱減災、節(jié)水增效、洪水防控和生態(tài)修復中發(fā)揮著“四兩撥千斤”的作用。
隨著智慧水利邁向縱深，土壤墑情站正從“單點監(jiān)測”升級為“網(wǎng)絡感知+模型驅(qū)動+智能服務”的新一代地面感知基礎設施，成為守護國家水安全與糧食安全的堅實屏障。
來源：公眾號毅觀察
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