[发明专利]地下水蓄变监测预警系统

说明书

本发明公开了地下水蓄变监测预警系统，包括：地下水蓄变监测模块以及地下水位预警模块，通过地下水蓄变监测模块可以对目标区域的地下水储水量变化进行高分辨率监测。通过地下水位预警模块对目标区域的地下水井水位进行预警，并发送预警信息，起到对地下水过度开采和枯竭提前预警的作用，以便于及时采取措施进行处理。

技术领域

本发明是关于地下水监测技术领域，特别是关于一种地下水蓄变监测预警系统。

背景技术

地下水是淡水的重要组成部分，占全球淡水总量的比例高达33％，地下水过度开采和枯竭会造成海平面上升，影响自然径流，进而导致土地盐碱化以及地下水质量恶化等生态环境问题。同时，地下水资源的过度开采会直接导致地表沉降等问题，引起地面变形，这样极有可能使建筑物倾斜、墙体裂缝，从而造成巨大经济损失。因此，有效监测地下水储量变化(即蓄变)是实现水资源管理的重要依据。

目前，监测地下水储量变化主要包括使用传统的观测手段、遥感监测以及建立水文模型。传统的观测手段包括地下水井观测和水准观测，地下水井观测主要是利用监测井布点测量，这种方法对监测点的个数以及其代表性要求较高，同时需要耗费大量人力完成选点和布点等前期工作，受限于客观条件，难以准确反映地下水储量变化情况。水准观测耗资大、占用劳动力多、精度较低，而且空间分布相对过于稀疏，难以捕捉到含水层和地下水变化的空间细节，也无法做到不间断的实时监测。遥感监测主要是采用光学与热红外数据进行地下水分布的研究，存在不确定性大等问题。水文模型在地下水储量变化监测中也有广泛应用，但其容易忽略水文过程的复杂性，导致监测结果不准确。此外，重力卫星是监测地下水储量变化的一个新兴工具，常用的监测方法主要包括基于水量平衡原理估算地下水储量变化、利用重力卫星数据校准水文模型。但是，基于重力卫星数据的地下水储量监测仍存在空间分辨率低，不确定性大等挑战。

为此，现急需提供一种地下水蓄变监测预警系统。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下水蓄变监测预警系统，其能够对目标区域的地下水储水量变化进行高分辨率监测，并起到对地下水过度开采和枯竭提前预警的作用，以便于及时采取措施进行处理。

为实现上述目的，本发明提供了地下水蓄变监测预警系统，包括：地下水蓄变监测模块以及地下水位预警模块；其中，

所述地下水蓄变监测模块用于获取目标区域的卫星雷达数据以及重力卫星数据，并基于所述卫星雷达数据对所述重力卫星数据进行约束，对所述目标区域的地下水储水量变化进行监测；

所述地下水位预警模块用于获取所述目标区域的地下水井水位时间序列观测数据，并基于地下水井水位时间序列观测数据以及地下水井水位观测模型，对所述目标区域内的地下水井水位变化进行异常判断，若判断的结果为所述地下水井水位变化出现异常，则发出所述目标区域的地下水井水位预警信息；

其中，所述地下水井水位观测模型基于携带有地下水井水位变化异常时间标签的历史地下水井水位时间序列观测数据训练得到。

在本发明的一实施方式中，所述地下水蓄变监测模块包括：

地面沉降数据确定单元，用于基于所述卫星雷达数据，采用合成孔径雷达干涉测量技术确定地面沉降数据；所述地面沉降数据包括地面沉降区域以及地面沉降量；

初始变化量确定单元，用于基于所述重力卫星数据，反演得到所述地面沉降区域的地下水储水量的初始变化量；

监测单元，用于基于所述初始变化量与所述地面沉降量之间的相关关系，对所述地下水储水量变化进行监测。

在本发明的一实施方式中，所述地面沉降数据确定单元，用于：