2026年全國水利工作會(huì)議上，水利部部長李國英發(fā)布重要講話，針對(duì)“十五五”目標(biāo)實(shí)施，提到繼續(xù)完善“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)2026年水利重點(diǎn)工作，要系統(tǒng)謀劃推進(jìn)數(shù)字孿生水利體系建設(shè)，構(gòu)建“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)。
“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系中的“水”，是指針對(duì)河湖庫等水體及其水中、水下要素的精準(zhǔn)、自動(dòng)化、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)感知系統(tǒng)。主要利用聲、光、電、無人船等監(jiān)測(cè)技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)對(duì)河湖庫水體的水位、流速、水質(zhì)、泥沙含量、水下地形、水生生物等水中水下要素的精準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)感知。
（一）水質(zhì)檢測(cè)儀
“水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀”是水利部“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系中“水”維度的核心感知設(shè)備之一，專門用于對(duì)江河湖庫、飲用水源地、排污口、灌區(qū)等水體的物理、化學(xué)和部分生物指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。它是實(shí)現(xiàn)水環(huán)境狀態(tài)“看得見、測(cè)得準(zhǔn)、報(bào)得快”的關(guān)鍵技術(shù)手段，為水資源保護(hù)、水生態(tài)修復(fù)、水污染防控和數(shù)字孿生流域建設(shè)提供高時(shí)效、高精度的水質(zhì)數(shù)據(jù)底座。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀是一類集成多種傳感器的自動(dòng)化設(shè)備，可在線測(cè)量水體中多項(xiàng)關(guān)鍵水質(zhì)參數(shù)。根據(jù)部署方式，主要分為：
1、固定式水質(zhì)監(jiān)測(cè)站/浮標(biāo)：長期布設(shè)于重點(diǎn)水域，如水源地、省界斷面；
2、微型水質(zhì)終端：小型化、低成本，可密集布設(shè)于城市河道；
3、移動(dòng)式搭載平臺(tái)：安裝在無人船、水下機(jī)器人、浮筒上，用于動(dòng)態(tài)巡查；
4、便攜式水質(zhì)儀：用于應(yīng)急采樣或校驗(yàn)。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀將“水”的化學(xué)與生態(tài)狀態(tài)從“模糊判斷”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;量化感知”，打通“污染—響應(yīng)—治理”閉環(huán)的數(shù)據(jù)鏈路。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀主要技術(shù)特點(diǎn)：
1、多參數(shù)同步監(jiān)測(cè)
典型可測(cè)參數(shù)包括：
常規(guī)五參：pH、溶解氧、電導(dǎo)率、濁度、水溫；
營養(yǎng)鹽類：氨氮、硝酸鹽、總磷、總氮；
有機(jī)污染：高錳酸鹽指數(shù)、化學(xué)需氧量、生化需氧量；
生物指標(biāo)：葉綠素a、藍(lán)綠藻；
特殊污染物：重金屬（如鉛、鎘，需專用傳感器）、石油類、余氯（供水場(chǎng)景）。
2、高精度與自維護(hù)能力
采用光學(xué)法（紫外-可見光譜、熒光法）、電化學(xué)法（離子選擇電極）、散射法（濁度）等原理；具備自動(dòng)清洗（超聲波、機(jī)械刷、氣泡沖洗）防止生物附著或污堵，支持自動(dòng)校準(zhǔn)，測(cè)量精度達(dá)實(shí)驗(yàn)室級(jí)（如DO誤差±0.2 mg/L，pH±0.1）。
3、智能化與聯(lián)網(wǎng)能力
內(nèi)置邊緣計(jì)算單元，可識(shí)別突變異常（如DO驟降、氨氮飆升）并觸發(fā)告警；支持4G/5G、北斗、NB-IoT通信，數(shù)據(jù)直傳省級(jí)/國家級(jí)水利或生態(tài)環(huán)境平臺(tái)；可與視頻監(jiān)控聯(lián)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)自動(dòng)抓拍現(xiàn)場(chǎng)畫面。
4、多樣化部署形態(tài)
岸基固定站：結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，參數(shù)全，維護(hù)便利，常用于國控?cái)嗝妗⑺吹兀?/span>
太陽能浮標(biāo)站：自持力強(qiáng)，覆蓋湖心/庫區(qū)，常用于水庫、湖泊、濕地；
微型終端：體積小、成本低、IP68防護(hù)，常用于城市支流、排污口、網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)；
移動(dòng)搭載型：輕量化設(shè)計(jì)，支持快速插拔，常用于無人船、應(yīng)急監(jiān)測(cè)車。
水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀典型應(yīng)用場(chǎng)景
1、飲用水源地安全保障
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)DO、氨氮、濁度、藻類等，防范突發(fā)污染；超標(biāo)自動(dòng)預(yù)警，聯(lián)動(dòng)水廠切換水源或啟動(dòng)應(yīng)急處理。
2、跨區(qū)域水質(zhì)考核與生態(tài)補(bǔ)償
在省界、市界斷面布設(shè)，作為水質(zhì)達(dá)標(biāo)考核依據(jù)；支撐“誰污染、誰付費(fèi)”的生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制。
3、城市黑臭水體治理
在整治河道布設(shè)微型水質(zhì)終端，高頻次監(jiān)測(cè)透明度、DO、ORP（氧化還原電位）；評(píng)估治理成效，防止返黑返臭。
4、農(nóng)業(yè)面源與排污口監(jiān)管
在灌區(qū)退水口、工業(yè)園區(qū)排水口安裝，監(jiān)控氮磷流失或非法排放；數(shù)據(jù)接入“排污許可”監(jiān)管平臺(tái)，支撐執(zhí)法。
5、水生態(tài)健康評(píng)估
長期監(jiān)測(cè)葉綠素a、藍(lán)綠藻、DO晝夜變化，評(píng)估富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)；支撐生態(tài)流量調(diào)度（如保障下游DO濃度）。
6、應(yīng)急響應(yīng)
化學(xué)品泄漏、藻華暴發(fā)時(shí)，快速部署移動(dòng)式水質(zhì)儀，追蹤污染團(tuán)遷移路徑；為應(yīng)急決策提供“分鐘級(jí)”數(shù)據(jù)支持。
在“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系中，水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀是“水之健康”的忠實(shí)守望者。
看得細(xì)：從宏觀水色到微觀離子，層層解析水質(zhì)狀態(tài)；
報(bào)得快：異常即告警，搶占應(yīng)急黃金時(shí)間；
聯(lián)得深：與水文、工程、氣象數(shù)據(jù)融合，支撐系統(tǒng)治理；
用得廣：從高山湖泊到城市暗渠，無處不在。
隨著微型化、低成本、高智能趨勢(shì)加速，水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀正從“重點(diǎn)斷面監(jiān)控”邁向“全域精細(xì)感知”，成為建設(shè)幸福河湖、健康水生態(tài)、安全水環(huán)境不可或缺的“水中哨兵”。
（二）泥沙監(jiān)測(cè)儀
“泥沙監(jiān)測(cè)儀”是水利部“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系中“水”維度的關(guān)鍵專項(xiàng)設(shè)備，專門用于對(duì)河流、水庫、渠道等水體中的含沙量（懸移質(zhì)）及輸沙率進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。它在水土保持、水庫調(diào)度、河道演變、工程安全和數(shù)字孿生流域建設(shè)中具有不可替代的作用，是實(shí)現(xiàn)“水沙調(diào)控”科學(xué)化、精細(xì)化的核心技術(shù)支撐。
泥沙監(jiān)測(cè)儀是一類通過物理或光學(xué)原理，在線測(cè)量水中懸浮泥沙濃度（單位：kg/m³ 或 g/L）及推算輸沙率（單位：t/s 或 t/d）的自動(dòng)化傳感設(shè)備。其核心目標(biāo)是將傳統(tǒng)依賴人工采樣、實(shí)驗(yàn)室烘干稱重的“離散、滯后、高成本”泥沙監(jiān)測(cè)方式，轉(zhuǎn)變?yōu)?span style="color:#2ecc71">高頻次、實(shí)時(shí)化、無人值守的智能感知模式。
泥沙監(jiān)測(cè)儀是水的“濁度醫(yī)生”，能24小時(shí)不間斷判斷河水有多“渾”，泥沙有多少，是否會(huì)造成淤積或沖刷。
根據(jù)測(cè)量原理和部署方式，泥沙監(jiān)測(cè)儀主要類型包括：
1、光學(xué)式泥沙儀（基于透射/散射光衰減）；
2、聲學(xué)式泥沙儀（如ADCP反演、聲衰減法等）；
3、振動(dòng)式/稱重式在線采樣儀（較少見，多用于科研）；
4、遙感反演輔助校準(zhǔn)（與衛(wèi)星、無人機(jī)數(shù)據(jù)融合）。
泥沙監(jiān)測(cè)儀的核心作用是：將“看不見的泥沙運(yùn)動(dòng)”轉(zhuǎn)化為“可量化、可預(yù)測(cè)、可調(diào)控”的數(shù)字信息，打通“水–沙–工程–生態(tài)”耦合關(guān)系的數(shù)據(jù)鏈。實(shí)時(shí)掌握懸移質(zhì)含沙量時(shí)空變化；支撐水庫排沙調(diào)度、河道疏浚決策；驗(yàn)證與校準(zhǔn)衛(wèi)星遙感和水沙數(shù)學(xué)模型；為數(shù)字孿生流域的泥沙模塊提供邊界條件與驗(yàn)證數(shù)據(jù)。
泥沙監(jiān)測(cè)儀的主要技術(shù)特點(diǎn)
1、主流測(cè)量原理
光學(xué)散射/透射法：發(fā)射紅外或可見光，檢測(cè)因泥沙顆粒散射/吸收導(dǎo)致的光強(qiáng)衰減，換算為濁度或含沙量。特點(diǎn)是響應(yīng)快、成本低，但易受氣泡、藻類、色度干擾，需現(xiàn)場(chǎng)率定。
聲學(xué)衰減法：利用高頻聲波在含沙水體中的衰減特性反演濃度，常集成于ADCP或?qū)Ｓ寐晫W(xué)探頭。可測(cè)垂向剖面，抗光學(xué)干擾；對(duì)泥沙粒徑敏感，需粒徑校正。
組合式智能校準(zhǔn)：光學(xué)+聲學(xué)雙模融合，或定期自動(dòng)采樣比對(duì)，提升長期穩(wěn)定性。特點(diǎn)是精度高、適應(yīng)性強(qiáng)，但成本較高，多用于重點(diǎn)工程。
2、關(guān)鍵性能指標(biāo)
測(cè)量范圍：0.001–100 kg/m³（覆蓋清流至高含沙水流）；
精度：±5%～10%（經(jīng)良好率定后）；
響應(yīng)時(shí)間：<10秒；
防護(hù)等級(jí)：IP68，耐腐蝕、防生物附著；
自清潔功能：超聲波、機(jī)械刷或氣泡沖洗，防止傳感器污染；
通信與供電：4G/北斗 + 太陽能，支持遠(yuǎn)程配置與告警。
3、數(shù)據(jù)輸出與融合
輸出實(shí)時(shí)含沙量、水溫、濁度、輸沙率（需結(jié)合流速）；可與ADCP、水位計(jì)、水質(zhì)儀同站部署，實(shí)現(xiàn)“水文–泥沙–水質(zhì)”一體化監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)接入省級(jí)水文平臺(tái)或數(shù)字孿生系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)水沙模型。
泥沙監(jiān)測(cè)儀器的典型應(yīng)用場(chǎng)景
1、多沙河流水沙調(diào)控（如黃河、長江上游）
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)干流及支流含沙量，支撐“調(diào)水調(diào)沙”調(diào)度；優(yōu)化小浪底等水庫泄流時(shí)機(jī)與流量，實(shí)現(xiàn)“攔粗排細(xì)”。
2、水庫淤積監(jiān)測(cè)與庫容管理
在入庫、出庫斷面布設(shè)泥沙儀，計(jì)算年輸沙量；結(jié)合無人船測(cè)深，評(píng)估淤積速率，指導(dǎo)清淤工程。
3、水土保持成效評(píng)估
在小流域出口設(shè)置監(jiān)測(cè)站，量化降雨–徑流–泥沙關(guān)系；評(píng)估梯田、林草措施的減沙效益。
4、引調(diào)水工程防沙運(yùn)行
南水北調(diào)、引漢濟(jì)渭等工程在取水口監(jiān)測(cè)含沙量；超標(biāo)時(shí)自動(dòng)關(guān)閉閘門或啟動(dòng)沉沙池，保護(hù)泵站與渠道。
5、城市河道與排水系統(tǒng)
監(jiān)測(cè)暴雨期間雨水管網(wǎng)、排口泥沙負(fù)荷；評(píng)估初期雨水污染強(qiáng)度，優(yōu)化海綿城市建設(shè)。
6、重大工程安全監(jiān)測(cè)
水電站尾水、消力池下游監(jiān)測(cè)沖刷泥沙；防止局部淘刷危及基礎(chǔ)穩(wěn)定。
泥沙監(jiān)測(cè)，在水利行業(yè)的具體作用：
1、提升水沙過程認(rèn)知精度
將泥沙數(shù)據(jù)頻次從“月/旬”提升至“分鐘級(jí)”，揭示短歷時(shí)暴雨產(chǎn)沙規(guī)律。
2、優(yōu)化水庫調(diào)度效益
黃河調(diào)水調(diào)沙期間，泥沙儀數(shù)據(jù)幫助減少無效泄水，年增供水?dāng)?shù)億立方米。
3、延長水利工程壽命
提前預(yù)警高含沙水流，避免機(jī)組磨損、渠道淤堵，降低運(yùn)維成本。
4、支撐生態(tài)修復(fù)
控制下泄泥沙量，維持下游河道形態(tài)與濕地沉積平衡。
5、服務(wù)國家重大戰(zhàn)略
為黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展、長江大保護(hù)提供泥沙本底數(shù)據(jù)。
在“天空地水工”一體化監(jiān)測(cè)感知體系中，泥沙監(jiān)測(cè)儀是“水沙關(guān)系”的數(shù)字化橋梁。它雖不如水質(zhì)儀普及，但在多沙河流、大型水庫、調(diào)水工程等場(chǎng)景中不可或缺。
沒有泥沙監(jiān)測(cè)，水沙調(diào)控就是“盲人摸象”，隨著多原理融合、AI率定、邊緣智能等技術(shù)發(fā)展，新一代泥沙監(jiān)測(cè)儀正朝著高精度、自適應(yīng)、低成本方向演進(jìn)，將持續(xù)筑牢我國水沙科學(xué)管理與江河永續(xù)健康的技術(shù)根基。
來源：公眾號(hào)毅觀察
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