الفجوة في البيانات نصف السنوية: كيف تُسهم أجهزة استشعار مستوى المياه الغاطسة بتقنية GPRS في أتمتة مراقبة المياه الجوفية في عصر قانون إدارة المياه الجوفية المستدامة في كاليفورنيا

لقد غيّر قانون إدارة المياه الجوفية المستدامة في كاليفورنيا (SGMA) الطريقة التي تفكر بها وكالات المياه الجوفية في عملية الرصد.

الهدف ليس مجرد معرفة مدى عمق المياه الجوفية اليوم.

السؤال الأهم هو:

كيف تتغير المياه الجوفية بين القياسات - وهل يمكن اكتشاف هذا التغيير في وقت مبكر بما يكفي لدعم الإدارة المستدامة؟

تحدد إدارة موارد المياه في كاليفورنيا (DWR)94 حوضًا وحوضًا فرعيًا للمياه الجوفية ذات أولوية متوسطة وعاليةرهناً بمتطلبات قانون إدارة المياه الجوفية المستدامة، بما في ذلك21 حوضًا تعاني من استنزاف حادتمثل هذه المناطق حصة كبيرة من ضخ المياه الجوفية في الولاية، والسكان، والزراعة المروية.

يتطلب قانون إدارة المياه الجوفية المستدامة (SGMA) من الوكالات المحلية المعنية باستدامة المياه الجوفية (GSAs) وضع وتنفيذ خطط استدامة المياه الجوفية، بهدف تحقيق استدامة المياه الجوفية في غضون 20 عامًا.

وهذا يخلق حاجة متزايدة لشيء أكثر قيمة من مجرد قياسات المياه الجوفية العرضية:

هذا هو المكانأجهزة استشعار مستوى الماء الغاطسة بتقنية GPRS/4Gيمكن تحويل بئر مراقبة تقليدي إلى محطة مراقبة مياه جوفية آلية تعمل بتقنية إنترنت الأشياء.

غالباً ما تعتمد قياسات المياه الجوفية التقليدية بشكل كبير على الفنيين الميدانيين الذين يزورون آبار المراقبة ويسجلون عمق المياه يدوياً.

سير العمل بسيط:

المشكلة ليست في عدم دقة القياس.

المشكلة هيما الذي يحدث بين القياسات؟.

لنفترض وجود بئر مراقبة يتم قياسها مرتين فقط في السنة:

مستوى المياه الجوفية │ │ ● │ │ │ ● │ └────────────────────────── المدة 6 أشهر

يمكن أن تشير نقطتان إلى مكان وجود المياه الجوفية.

لا تُظهر بالضرورة ما يلي:

• عندما بدأ التراجع؛
• مدى سرعة حدوث هذا التراجع؛
• عندما ازداد ضغط الضخ؛
• ما إذا كانت الآبار المجاورة قد بدأت بالتداخل؛
• عندما تم تجاوز عتبة حرجة؛
• كم من الوقت استغرقت طبقة المياه الجوفية للتعافي.

يقوم نظام المراقبة المستمرة بتغيير البيانات منلمحات سريعة عن اتجاه معين.

الفرق لا يقتصر على مجرد الأتمتة، بل إنه يخلق نوعًا مختلفًا تمامًا من مجموعات بيانات المياه الجوفية.

تم تصميم مستشعر مستوى المياه الغاطس من هوندي لتحويل بئر مراقبة تقليدي إلى نقطة مراقبة آلية للمياه الجوفية.

A مستشعر ضغط مصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316Lيتم تركيبه أسفل نطاق مستوى المياه الموسمي المتوقع.

يقيس المستشعر الضغط الهيدروستاتيكي ويحوله إلى معلومات عن مستوى الماء.

بحسب التكوين، يمكن للنظام أن يوفر ما يلي:

وهذا يجعله مناسبًا لـ:

لأغراض مراقبة المياه الجوفية على المدى الطويل، قد يبقى المستشعر مغموراً لعدة أشهر أو سنوات.

يوفر الغلاف المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ 316L غلافًا ميكانيكيًا قويًا للنشر المستمر في بيئات المراقبة الصعبة.

يمكن تقسيم محطة مراقبة المياه الجوفية القابلة للتطوير إلى ثلاث طبقات.

يتم تركيب مستشعر الضغط الغاطس على عمق ثابت داخل بئر المراقبة.

يقيس الجهاز باستمرار الضغط الهيدروستاتيكي ويحسب مستوى الماء المقابل.

A مسجل بيانات مزود بشاشةيمكن عرض:

• مستوى المياه الحالي
• الاتجاه التاريخي
• حالة البطارية
• حالة الاتصال
• حالة المستشعر

أثناء عمليات التفتيش الميداني المجدولة، يمكن للفنيين استخداممقياس يدوي / شريط إلكتروني لمستوى الماءلإجراء التحقق المرجعي.

يمكن لجهاز الاستشعار أو مسجل البيانات نقل بيانات المياه الجوفية من خلال خيارات اتصال متعددة.

تتيح هذه المرونة إمكانية تكييف منصة الاستشعار نفسها مع شبكات المياه الجوفية المختلفة.

بمجرد وصول البيانات إلى منصة الحوسبة السحابية، يمكن للمشغلين مراقبة شبكة المياه الجوفية بأكملها من واجهة واحدة.

┌───────────────────────────────────────────┐ │ مراقبة المياه الجوفية │ ├──────────────────────────────────────────┤ │ البئر 1 18.42 م طبيعي │ │ البئر 2 22.16 م طبيعي │ │ البئر 3 31.85 م ↓ تنبيه │ │ البئر 4 15.73 م طبيعي │ │ البئر 5 27.42 م ↓ سريع إسقاط │ └─────────────────────────────────────────┘

يمكن للمنصة أن تجمع بين:

هذا يُغيّر عملية مراقبة المياه الجوفية من مجموعة من الآبار الفردية إلىشبكة المياه الجوفية المتصلة.

لا يمثل مستوى المياه الجوفية وحده سوى جزء من القصة.

لإدارة الجفاف، فإنمعدل التغيرقد يكون بنفس القدر من الأهمية.

على سبيل المثال:

مستوى الماء │ │ ● │ \ │ \ │ \ │ \ │ ● │ \ │ ● ← انخفاض سريع │ └────────────────────── الوقت

يمكن لمنصة الحوسبة السحابية أن تحسب ما يلي:

وتفعيل إنذار عندما يتجاوز الانخفاض عتبة محددة مسبقًا.

وهذا يخلق نموذج إدارة أكثر استباقية:

بدلاً من:

تُعد هذه إحدى أقوى الرسائل المتعلقة بتحويل المنتج في المقال.

يمكن أن يصبح بئر مراقبة واحد مصدراً لبيانات المياه الجوفية على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع بدلاً من مجرد لقطة مرتين في السنة.

يركز إطار عمل إدارة المياه الجوفية المستدامة التابع لوزارة الموارد المائية على تخطيط استدامة المياه الجوفية ورصدها والإبلاغ عنها وتقييمها. وتوفر الوزارة مجموعات بيانات وأدوات خاصة بالمياه الجوفية لدعم قرارات الإدارة المستدامة للمياه الجوفية.

بالنسبة لوكالات الخدمات العامة ومستشاريها التقنيين، يمكن أن يوفر الرصد المستمر أدلة إضافية للفهم:

يوضح المخطط التالي الفرق بين القياس الدوري والمراقبة المستمرة.

النظام اليدوي:يعرف مستوى الماء في لحظتين.

نظام آلي:يرى المسار بأكمله.

إن المستشعر نفسه ليس سوى المكون الأول.

بالنسبة لمشروع مراقبة المياه الجوفية الاحترافي، يمكن لشركة هوندي دمج مكونات متعددة في حل واحد.

بئر المراقبة │ ▼ ┌───────────────────┐ │ مستوى الغمر │ │ المستشعر │ └─────────┬──────────┘ │ ▼ ┌────────────────────┐ │ مسجل البيانات + شاشة LCD │ └─────────┬──────────┘ │ ┌──────┴──────┐ ▼ ▼ 4G/GPRS LoRaWAN │ │ └──────┬──────┘ ▼ منصة سحابية │ ┌────────┼────────┐ ▼ ▼ ▼ لوحة التحكم | السجل | التنبيه

بالنسبة لهيئات المياه الجوفية التي تدير عشرات أو مئات من آبار المراقبة، تصبح كفاءة العمالة جزءًا مهمًا من دراسة الجدوى الاقتصادية.

بدلاً من إرسال فنيين إلى كل بئر لإجراء كل قياس:

يمكن لفريق العمل الميداني التركيز على الآبار التي تتطلب اهتماماً فعلياً.

لا تلغي الأتمتة التحقق الميداني، بل تجعله أكثر ذكاءً.

تقع العديد من آبار المراقبة بعيدًا عن المكاتب والبنية التحتية للطاقة والاتصالات الموثوقة.

ولهذا السبب يمكن تهيئة النظام بما يلي:

يُعد هذا الأمر ذا قيمة خاصة بالنسبة للأحواض الزراعية الكبيرة وأحواض المياه الجوفية حيث يمكن توزيع نقاط الرصد على نطاق واسع.

ولا تقتصر هذه الفرصة على ولاية كاليفورنيا فحسب.

أصبح الشرط المشترك واضحاً بشكل متزايد:

قياسات موثوقة تحت الماء + قياس عن بعد + إدارة مركزية للبيانات.

بالنسبة للموزعين وشركات الهندسة البيئية ومكاملة الأنظمة، فإن بيع مستشعر الضغط فقط لا يخلق قيمة كبيرة للمشروع.

أما الاقتراح الأقوى فهو:

وهذا يسمح بأن تصبح نقطة مراقبة واحدة عقدة إنترنت الأشياء كاملة.

وتصبح شبكة من 50 أو 100 أو 500 بئر منصة قابلة للتطوير لمراقبة المياه الجوفية.

إن مستقبل إدارة المياه الجوفية لا يقتصر ببساطة على جمع المزيد من القياسات.

الأمر يتعلق بالجمعبيانات أفضل في الوقت المناسب.

توفر بئر المراقبة التقليدية قراءة.

يمكن لبئر المراقبة الآلية أن توفر ما يلي:

تعمل هذه القدرات مجتمعة على تحويل نقطة مراقبة سلبية إلى عقدة إدارة نشطة للمياه الجوفية.

جعل إطار عمل قانون إدارة المياه الجوفية المستدامة في كاليفورنيا مراقبة المياه الجوفية أولوية إدارية طويلة الأجل، لا سيما في الأحواض ذات الأولوية المتوسطة والعالية والمناطق التي تعاني من استنزاف حاد للمياه. ويحدد تصنيف الأحواض الحالي لإدارة موارد المياه ما يلي:94 حوضًا/حوضًا فرعيًا ذات أولوية متوسطة وعالية، بما في ذلك 21 حوضًا تعاني من استنزاف مفرط حرج.

بالنسبة لهذه الشبكات، فإن الخطوة التالية ليست بالضرورة إجراء المزيد من القياسات اليدوية.

إنهابيانات المياه الجوفية المستمرة والمتصلة والقابلة للتتبع.

يمكن لجهاز استشعار مستوى الماء الغاطس من هوندي أن يوفر الأساس التالي:

توفر شركة Honde Technology حلولاً قابلة للتخصيص لمراقبة المياه الجوفية تجمع بين:

بالنسبة لبرامج استدامة المياه الجوفية، وإدارة المياه الزراعية، ومراقبة طبقات المياه الجوفية، ومشاريع المراقبة البيئية واسعة النطاق، يمكن لشركة Honde Technology تخصيص نطاق المستشعر، وطريقة الاتصال، وعمق التثبيت، وبنية السحابة وفقًا لمتطلبات المشروع.