水利工程白蚁远程实时监测预警与防治技术探讨

摘要：本文聚焦水利工程白蚁危害的隐蔽性与传统防控手段的局限性，系统探讨远程实时监测预警与综合防治技术的理论框架与实践路径。通过分析白蚁生物特性与工程结构的相互作用机制，阐述振动、声学、化学监测技术的原理，构建“感知-传输-分析-决策”一体化监测系统，并整合物理、化学、生物防治技术形成协同策略。研究表明，基于物联网与智能算法的闭环防控体系可实现白蚁危害的精准识别与快速处置，为水利工程安全运行提供技术支撑。未来需进一步突破低功耗监测设备与绿色防治技术瓶颈，推动防控体系向智能化、可持续化发展。

关键词：水利工程；白蚁防治；远程监测；实时预警；智能防控

水利工程作为国民经济的重要基础设施，其安全运行直接关系到防洪减灾与水资源调配。然而，白蚁作为世界性害虫，对堤坝、水闸、渠道等结构的破坏性日益凸显——它们通过筑巢蛀蚀木质构件、分泌酸性物质腐蚀混凝土，甚至在堤坝内部形成贯通性蚁道，可能引发渗透变形、结构裂缝乃至溃坝事故。

1 白蚁危害机理与监测技术原理

1.1 白蚁生物特性与水利工程结构的相互作用

白蚁属于典型的社会性昆虫，其群体有着明确分工体系且适应性极强，在水利工程环境当中，土栖性白蚁像黑翅土白蚁和黄翅大白蚁，偏好潮湿且有机质丰富的土壤，经常把堤坝木质护坡、闸门构件以及混凝土缝隙当作筑巢点，它们通过持续不断挖掘蚁道来构建庞大地下网络，不但破坏土壤密实性与防渗性能，还会啃食木质结构的纤维组织致使构件强度下降，白蚁分泌的甲酸具备强腐蚀性，能够与混凝土里的钙离子发生反应，逐渐侵蚀结构表层并且引发裂缝，这种“物理破坏+化学腐蚀”的双重作用，会持续不断削弱水利工程的结构稳定性，要是没有及时发现，可能在汛期或者高水位运行时诱发重大安全事故。

1.2 监测技术原理

白蚁监测技术核心是捕捉其活动物理化学信号让隐蔽危害可视化，物理信号监测基于振动与声学原理，白蚁挖掘土壤或啃食构件会产生特定频率振动波，压电传感器通过感知振动幅值与频率变化识别活动迹象，同时其活动发出微弱声信号像颚部摩擦声和身体碰撞声能被高灵敏度麦克风捕捉，经滤波处理后与环境噪声区分开来，化学信号监测利用白蚁分泌信息素如跟踪告警信息素或代谢产物二氧化碳，信息素有种特异性可通过生物传感器检测浓度变化判断蚁群密度，蚁巢内二氧化碳浓度通常高于外界环境可通过气体传感器定位巢体位置，这些技术原理为远程实时监测提供科学依据[1]。

2 远程实时监测系统的构建与关键技术

2.1 系统架构设计

远程实时监测系统运用“感知层 - 网络层 - 平台层 - 应用层”的四层架构模式，感知层作为数据采集核心部分，借助在堤坝、水闸等关键部位布置振动传感器、声学传感器、化学传感器以及温湿度传感器，达成白蚁活动与环境因子的多维度监测工作，传感器节点需要具备防水、抗腐蚀性能，以此适应野外恶劣的工作环境，网络层承担着数据传输的重要任务，一般采用低功耗广域网结合 5G 通信技术，既满足长距离、低功耗的传输要求，又能够实现大容量数据的实时上传操作，平台层负责数据处理与智能分析功能，通过云服务器或边缘计算节点对采集数据开展清洗、存储与建模工作，利用人工智能算法识别白蚁活动的特征情况，应用层主要面向用户提供可视化界面，支持实时数据展示、预警信息推送以及防治决策建议等服务，实现“监测 - 预警 - 处置”的无缝衔接流程（见表1 ）。

表1：远程实时监测系统架构分层表

2.2 关键技术突破

远程监测系统要落地得突破三大关键技术，一是进行低功耗传感器研发，考虑到野外环境中电源供应受限的情况，需采用微型化、自供电设计像太阳能、振动发电等，同时还要提高传感器灵敏度与抗干扰能力，以此确保在复杂环境下仍能准确捕捉信号，二是开展多源数据融合算法工作，由于单一传感器易受环境噪声干扰，所以需通过数据融合技术整合振动、声学、化学信号，利用支持向量机、随机森林等机器学习模型提取特征值，进而降低误报率，三是构建智能预警模型，要基于历史数据与实时监测结果，建立白蚁活动强度与结构风险的关联模型，实现从“信号识别”到“风险预警”的跃升，为防治决策提供量化依据，这些技术的突破是系统实现精准监测与高效预警的核心[2]。

2.3 系统性能优化

系统性能优化得围绕稳定性、准确性和易用性来开展，在稳定性方面要采用Mesh自组网技术构建传感器网络，这样当单个节点出现故障时数据能自动路由到相邻节点避免系统瘫痪，同时要通过硬件冗余设计和定期自检机制提高设备可靠性，在准确性方面要引入自适应滤波算法消除环境噪声像风、雨、动物活动等的影响，并且针对不同工程场景优化传感器的部署密度与位置，比如在堤坝迎水面、木质构件附近加密部署来提升监测精度，在易用性方面要简化系统操作流程并开发移动端应用程序，支持管理人员随时随地查看数据和接收预警，同时要设计模块化的系统架构以便后期升级与扩展适应不同规模水利工程需求[3]。

3 综合防治技术体系

3.1 物理防治技术

物理防治作为白蚁防控的基础手段，核心是借助物理屏障或机械装置阻断白蚁入侵路径，常见措施有在堤坝表层铺设金属网或防渗膜，依靠其物理阻隔作用防止白蚁穿透，也可在木质构件表面包裹不锈钢片或涂刷防蛀涂料，以此增强构件抗蛀蚀能力，还能设置诱捕装置，通过放置白蚁喜食木材或信息素诱芯，吸引蚁群进入后利用陷阱挡板等物理结构将其捕获，物理防治具备环保长效的优势，尤其适用于对化学药剂敏感的水源保护区等区域，但需与其他技术配合使用来应对大规模蚁群侵袭[4]。

3.2 化学防治技术

化学防治属于快速灭杀白蚁的一种有效手段，其重点关键在于选择高效低毒低残留药剂，传统化学防治经常采用药液灌注方法，把药剂注入到蚁道或者巢体当中，通过触杀或者胃毒作用来杀灭蚁群，近些年来昆虫生长调节剂（IGR）应用逐渐广泛，这类药剂能够干扰白蚁的蜕皮过程，让其无法正常进行生长与繁殖，进而实现对白蚁种群的有效控制，化学防治需要注重精准施药避免盲目喷洒，防止盲目喷洒造成环境污染的情况发生，可结合远程监测系统的预警相关信息，定位蚁群活动区域之后再定向投药，以此提高药剂的实际利用率[5]。

3.3 生物防治技术

生物防治是达成可持续防控的重要方向，它的核心在于利用自然天敌或生物制剂去控制白蚁种群，自然天敌防治涵盖保护蚂蚁、鸟类等捕食性生物，借助改善工程周边生态环境来增加天敌数量以抑制白蚁繁殖，微生物制剂防治是利用病原真菌、细菌或线虫去感染白蚁，像白僵菌能够通过接触侵入白蚁体内并在其体内繁殖释放毒素致使群体死亡，生物防治具备环境友好、不易产生抗药性的优势，不过起效比较慢，需要与物理、化学防治配合使用来形成“短期灭杀+长期控制”的协同效应，利用信息素干扰白蚁的通讯行为也是生物防治的创新方向。

3.4 协同防治策略

单一的防治技术没办法应对复杂多样的白蚁危害，需要构建“预防 - 监测 - 治理 - 巩固”的协同防治策略，预防阶段主要采用物理屏障的方式，通过优化工程设计（像减少木质构件使用、增加混凝土保护层厚度）来降低白蚁入侵风险，监测阶段依靠远程系统实时跟踪蚁群的动态情况，从而及时发现白蚁早期危害迹象，治理阶段依据预警信息来选择合适的防治技术，比如对小规模蚁群使用生物制剂，对大规模蚁群采用化学药剂进行快速灭杀，巩固阶段通过定期监测与生态调控措施，防止蚁群再次复发，协同防治的关键之处在于实现各项技术间的优势互补，同时注重防控过程中的生态安全性，避免对工程周边的动植物造成负面影响[6]。

4结语

水利工程白蚁远程实时监测预警与防治技术是保障工程安全的重要支撑。本文通过分析白蚁危害机理与监测技术原理，构建了四层架构的远程监测系统，并整合物理、化学、生物防治技术形成协同策略。研究表明，基于物联网与智能算法的闭环防控体系可有效突破传统手段的局限性，实现白蚁危害的精准识别与快速处置。

参考文献:

[1]黄志亮. 淮河堤防白蚁普查及防治措施探讨[J].治淮,2025,(09):59-60.

[2]黄院生,黄若迪.水利工程白蚁远程实时监测预警与防治技术[J].中国水利, 2023(12):49-52.

[3]莫土有,李培聪,包合鑫,等. 基于Iot+GIS技术的水利工程白蚁防治技术[J].广东水利水电,2025,(05):74-78.

[4]张志强.小型水库大坝白蚁监测系统研究[J].治淮, 2024(8):37-38.

[5]赵卫全,李西峰,于凡,等. 堤坝白蚁病害的灌浆防治技术现状及展望[J].中国水利水电科学研究院学报(中英文),2025,23(02):95-105.

[6]黄院生,黄若迪. 水利工程白蚁远程实时监测预警与防治技术[J].中国水利,2023,(12):49-52.