劉新泉，劉雪芹，梁云輝

（江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，225127，揚(yáng)州）

湖泊管理能力建設(shè)的研究與設(shè)計(jì)

劉新泉，劉雪芹，梁云輝

（江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，225127，揚(yáng)州）

加強(qiáng)湖泊巡查、健全巡查機(jī)制、加強(qiáng)科學(xué)監(jiān)測(cè)、建設(shè)管控站網(wǎng)、提高管控能力是湖泊管理能力建設(shè)的重要內(nèi)容和體現(xiàn)。對(duì)江蘇省管湖泊現(xiàn)狀存在問(wèn)題進(jìn)行了梳理和研究，提出解決措施方法，介紹了各部分設(shè)計(jì)思路及功能實(shí)現(xiàn)，為國(guó)內(nèi)河湖庫(kù)水利工程的管理能力建設(shè)提供參考。

湖泊管理；管控站網(wǎng)；能力建設(shè)；功能實(shí)現(xiàn)

加強(qiáng)湖泊管理與保護(hù)、恢復(fù)湖泊綜合功能、提高湖泊水環(huán)境容量，是保障水安全的重要內(nèi)容。江蘇省列入省級(jí)湖泊保護(hù)名錄的重要湖泊湖蕩有137個(gè)，湖泊總面積達(dá)6 260 km2，湖泊率為6%。由于湖泊管理與保護(hù)工作起步較晚，社會(huì)公眾的湖泊保護(hù)意識(shí)不強(qiáng)，目前，人為侵湖行為尚未得到有效遏制，湖泊生態(tài)退化趨勢(shì)尚未明顯扭轉(zhuǎn)，湖泊無(wú)序開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)象尚未得到徹底糾正，湖泊管理體制機(jī)制尚未完全理順。加強(qiáng)湖泊管理與保護(hù)，促進(jìn)湖泊資源向科學(xué)合法利用方式轉(zhuǎn)變，必須加強(qiáng)湖泊管理能力建設(shè)。

一、建設(shè)目標(biāo)

《江蘇水利現(xiàn)代化規(guī)劃》對(duì)湖泊的水管理服務(wù)體系建設(shè)提出明確要求。根據(jù)江蘇省委關(guān)于“重視水、節(jié)約水、治理水、管好水”的決策部署，湖泊管理能力建設(shè)主要包括“強(qiáng)化湖泊空間管控、完善管理體制機(jī)制、加大科學(xué)監(jiān)測(cè)力度、加強(qiáng)綜合保障”等方面，突出空間管控能力、執(zhí)法能力、監(jiān)測(cè)能力、后勤保障、管理隊(duì)伍等方面。

二、分析研究

江蘇省省管湖泊有13個(gè)，分別是洪澤湖、太湖、駱馬湖、微山湖、里下河腹部地區(qū)湖泊湖蕩、白馬湖、高郵湖、寶應(yīng)湖、邵伯湖、滆湖、長(zhǎng)蕩湖、石臼湖和固城湖。通過(guò)對(duì)省管湖泊現(xiàn)狀情況梳理，目前主要存在以下問(wèn)題：

1.涉湖違法行為多

非法侵占和開(kāi)發(fā)是湖泊管理與保護(hù)面臨的主要問(wèn)題。非法圈圩、采砂現(xiàn)象依然存在，涉湖違法建設(shè)行為時(shí)有發(fā)生，湖泊水域面積和庫(kù)容持續(xù)減少，削弱了洪水調(diào)蓄能力，對(duì)湖泊周邊和下游防洪、供水安全帶來(lái)威脅，水域資源開(kāi)發(fā)過(guò)度，破壞了原有生態(tài)濕地，水質(zhì)惡化，生態(tài)功能退化。

2.湖泊空間管控站網(wǎng)尚未形成，巡查裝備不足

湖泊基層管理單位大多遠(yuǎn)離湖泊，沒(méi)有臨近水域的湖泊管控站，未形成系統(tǒng)有效的管控站網(wǎng)。湖泊巡查人員在湖區(qū)交通上耗費(fèi)較多時(shí)間，沒(méi)有固定補(bǔ)給、休息場(chǎng)所，巡查裝備簡(jiǎn)陋數(shù)量少，無(wú)法滿足日常管理工作的需要，車(chē)船無(wú)固定停放點(diǎn)，后勤保障能力薄弱，不利于違法案件的及時(shí)處置。

3.湖區(qū)通信條件較差

部分湖區(qū)通信信號(hào)較弱，加上水面折射干擾，湖區(qū)移動(dòng)通信存在盲區(qū)。GPS、CORS信號(hào)強(qiáng)度不足，信號(hào)不穩(wěn)定，定位精度低，經(jīng)常發(fā)生信號(hào)丟失、失鎖等情況，給涉湖違法行為的現(xiàn)場(chǎng)取證處置帶來(lái)困難。

4.監(jiān)測(cè)預(yù)警能力落后

目前湖區(qū)已經(jīng)利用衛(wèi)片、航片等遙感圖像展開(kāi)遙感監(jiān)測(cè)，但由于衛(wèi)片數(shù)據(jù)源精度不高，無(wú)法發(fā)現(xiàn)小面積違法行為，有時(shí)由于天氣及空中管制等原因，數(shù)據(jù)的及時(shí)性得不到保障，且因衛(wèi)片、航片的延時(shí)性，往往違法行為發(fā)生一段時(shí)間后才發(fā)現(xiàn)，不能滿足湖泊管理工作的時(shí)效性要求。

針對(duì)上述問(wèn)題，主要解決措施如下：①在湖泊臨近水域建設(shè)管控站，配備巡查執(zhí)法艇、清障船、執(zhí)法車(chē)輛及無(wú)人機(jī)，并修建船艇?？看a頭、無(wú)人機(jī)場(chǎng)；②以智能終端設(shè)備為載體，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、3S技術(shù)等構(gòu)建移動(dòng)終端巡查系統(tǒng)；③增設(shè)CORS基站，提高定位精度，達(dá)到精確、快速、實(shí)時(shí)定位導(dǎo)航的要求；④增設(shè)通信基站，完善通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)湖區(qū)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)傳輸全覆蓋，視頻傳輸沿陸域和湖區(qū)主要巡視路徑全覆蓋；⑤在湖泊重點(diǎn)區(qū)域設(shè)置視頻監(jiān)控點(diǎn)，圖像上傳至管控站進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；⑥建立數(shù)字對(duì)講系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合執(zhí)法及應(yīng)急突發(fā)事件統(tǒng)一指揮調(diào)度；⑦建立高清視頻會(huì)議系統(tǒng)，加強(qiáng)湖泊管理機(jī)構(gòu)、管控站網(wǎng)之間的協(xié)同與合作，提高工作效率；⑧建立科學(xué)的湖泊監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，提升湖泊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取能力，開(kāi)展水生態(tài)分析等科研工作，建立湖泊健康預(yù)警系統(tǒng)。

三、設(shè)計(jì)方案

1.管控站及碼頭建設(shè)

根據(jù)省管湖泊管理體制確定，管控站建設(shè)分為省級(jí)和市縣級(jí)兩級(jí)管理機(jī)構(gòu)。省級(jí)管理機(jī)構(gòu)下設(shè)湖泊綜合規(guī)劃科、監(jiān)督管理科，各湖泊根據(jù)面積大小和管理任務(wù)設(shè)置1～2個(gè)省級(jí)管控站，負(fù)責(zé)全湖湖泊管理與保護(hù)總體監(jiān)管工作，并具有水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測(cè)等科研功能；市縣級(jí)管理機(jī)構(gòu)根據(jù)各自轄區(qū)內(nèi)湖泊面積及岸線長(zhǎng)短設(shè)置1～3個(gè)市縣級(jí)管控站，分別負(fù)責(zé)各自范圍內(nèi)的湖泊管理與保護(hù)工作。省級(jí)管控站配備大、中、小型巡查執(zhí)法艇及無(wú)人機(jī)，市縣級(jí)管控站配備中、小型巡查執(zhí)法艇，管控站根據(jù)各湖泊水位變化、風(fēng)浪情況、船艇大小及數(shù)量修建碼頭。

以洪澤湖省級(jí)管控站碼頭和長(zhǎng)蕩湖市縣級(jí)管控站碼頭設(shè)計(jì)為例，洪澤湖省級(jí)管控站碼頭位于洪澤堤防內(nèi)，處于湖區(qū)位置，風(fēng)浪較大，水位變化大，為確保執(zhí)法艇?？堪踩?，減小風(fēng)浪對(duì)船艇影響，碼頭采用突堤封閉式浮碼頭結(jié)構(gòu)形式。碼頭順岸布置45 m長(zhǎng)泊位，兩側(cè)為“丁”字形伸向湖區(qū)，長(zhǎng)74 m，碼頭末端設(shè)圓弧導(dǎo)航墻，凈寬25 m，滿足大艇通航凈寬和回轉(zhuǎn)區(qū)域要求，整個(gè)碼頭采用整體封閉式結(jié)構(gòu)，以隔斷波浪對(duì)船艇停泊的影響。由于湖區(qū)水位最大變幅近4 m，為滿足碼頭在不同水位時(shí)使用，在前沿直線段設(shè)置浮筒碼頭，配套防撞球、欄桿及登岸舷橋。長(zhǎng)蕩湖市縣級(jí)管控站碼頭河道斷面較小，且有通航要求，為減小對(duì)行洪和航道影響，碼頭采用順岸布置方式，采用扶壁式擋墻泊岸結(jié)構(gòu)，泊位長(zhǎng)88 m，泊岸前沿設(shè)5 m寬混凝土護(hù)砌，泊岸面至堤頂邊坡1∶3，坡面采用生態(tài)連鎖護(hù)砌防護(hù)?？紤]碼頭防撞因素，碼頭前沿布設(shè)水平向和豎向橡膠護(hù)舷。

省級(jí)管控站兼有水質(zhì)、水生態(tài)監(jiān)測(cè)和科學(xué)研究功能，科研站設(shè)置野外試驗(yàn)區(qū)，包括水上試驗(yàn)區(qū)和室外試驗(yàn)區(qū)，水上試驗(yàn)區(qū)采用生態(tài)圍欄進(jìn)行野外湖區(qū)實(shí)驗(yàn)，室外試驗(yàn)區(qū)建有實(shí)驗(yàn)水池，科研站配置陰離子流動(dòng)分析儀、離子色譜儀、多參數(shù)水質(zhì)儀、氣象監(jiān)測(cè)等儀器設(shè)備，主要開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和檢測(cè)，為科研機(jī)構(gòu)提供現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)場(chǎng)所。

2.巡查系統(tǒng)建設(shè)

巡查系統(tǒng)主要包括巡查系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)和巡查裝備建設(shè)兩部分內(nèi)容。

（1）巡查系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)

巡查管理系統(tǒng)包括前端信息采集系統(tǒng)（移動(dòng)巡查采集）及后臺(tái)管理平臺(tái)系統(tǒng)（巡查業(yè)務(wù)管理），平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。系統(tǒng)平臺(tái)采用SOA體系架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、系統(tǒng)支撐層及業(yè)務(wù)應(yīng)用層，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、GIS技術(shù)、CORS技術(shù)和智能巡查終端掌握湖泊巡查情況，實(shí)時(shí)采集傳輸圖片和視頻圖像、巡查定位導(dǎo)航，對(duì)無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)、人工巡查中發(fā)現(xiàn)案件的處理過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤管理。

圖1 巡查系統(tǒng)平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖

巡查終端能滿足湖泊巡查管理人員定位、查找違法地點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)拍照攝像及案件取證上報(bào)等需求，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域無(wú)線數(shù)字對(duì)講。市縣級(jí)管理終端能實(shí)現(xiàn)巡查路線實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史巡查路線查看統(tǒng)計(jì)、違法案件及時(shí)報(bào)警、跟蹤巡查監(jiān)管并上報(bào)省廳；省級(jí)管理終端能查看湖泊實(shí)時(shí)巡查情況、對(duì)發(fā)現(xiàn)違法案件提出最終處理意見(jiàn)、統(tǒng)計(jì)歷史巡查情況，為湖泊管理工作考核提供依據(jù)。

（2）巡查裝備建設(shè)

根據(jù)湖泊保護(hù)管理范圍內(nèi)水域和陸域管理工作的不同需求，水域配置巡查執(zhí)法工作所需的大、中、小三種類(lèi)型巡查執(zhí)法艇，大型巡查艇用于多部門(mén)聯(lián)合執(zhí)法活動(dòng)，小型艇用于岸邊水深較淺、情況復(fù)雜的水域巡查執(zhí)法，中型艇用于湖泊其他水域巡查執(zhí)法，清障船、拖船用于清除水域違法圈圩、違法建設(shè)等。為便于對(duì)湖泊進(jìn)行靈活機(jī)動(dòng)管控，除建設(shè)管控站外，可設(shè)置躉船在違法行為猖獗地方長(zhǎng)期?？浚攸c(diǎn)監(jiān)管，同時(shí)作為執(zhí)法人員臨時(shí)辦公、生活起居場(chǎng)所。陸域主要配置巡查執(zhí)法車(chē)輛。

為提升空間監(jiān)測(cè)能力，提高駐測(cè)、巡測(cè)水平，彌補(bǔ)衛(wèi)片、航片遙感監(jiān)測(cè)的不足等，采用無(wú)人機(jī)從空中結(jié)合地面進(jìn)行立體聯(lián)合執(zhí)法巡查，并根據(jù)需要隨時(shí)進(jìn)行區(qū)域突發(fā)事件的應(yīng)急監(jiān)測(cè)。每個(gè)省級(jí)管控站配置1架無(wú)人機(jī)，每個(gè)管控站均布設(shè)無(wú)人機(jī)起降場(chǎng)地，方便無(wú)人機(jī)在湖泊周邊起降。無(wú)人機(jī)采用固定翼結(jié)合四旋翼復(fù)合翼機(jī)型。

3.通信設(shè)施建設(shè)

通信設(shè)施主要包括CORS基站和通信基站兩部分建設(shè)內(nèi)容。

（1）CORS 基站建設(shè)

江蘇省管湖泊巡查執(zhí)法、導(dǎo)航、定位及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量均通過(guò)接收江蘇省全球?qū)Ш叫l(wèi)星連續(xù)運(yùn)行基準(zhǔn)站綜合服務(wù)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱JSCORS）信號(hào)進(jìn)行。根據(jù)江蘇省測(cè)繪地理信息局提供的已建基準(zhǔn)站分布表，各省管湖泊增設(shè)1～2座基站，建成后所有數(shù)據(jù)接入JSCORS數(shù)據(jù)中心統(tǒng)一管理，新建基站與現(xiàn)有基站聯(lián)測(cè)，進(jìn)行坐標(biāo)解算，共享江蘇省2000國(guó)家大地坐標(biāo)系成果，以提高定位導(dǎo)航精度。

（2）通信基站建設(shè)

中國(guó)移動(dòng)江蘇公司對(duì)省管湖泊水域無(wú)線覆蓋情況進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，評(píng)估湖泊周邊現(xiàn)有通信基站對(duì)湖區(qū)主要通行水域整體覆蓋情況。通過(guò)對(duì)洪澤湖拉網(wǎng)測(cè)試，湖區(qū)2G信號(hào)基本覆蓋，3G信號(hào)局部存在弱覆蓋，靠近岸邊均有4G信號(hào)覆蓋；靠近湖中心位置、距離岸邊5 km以外區(qū)域4G處于脫網(wǎng)狀態(tài)。根據(jù)測(cè)試結(jié)果，需結(jié)合現(xiàn)網(wǎng)對(duì)弱覆蓋區(qū)間進(jìn)行補(bǔ)點(diǎn)建設(shè)基站，部分信號(hào)覆蓋弱區(qū)域可調(diào)整現(xiàn)有基站天線的方位角、機(jī)械下傾角和電子下傾角、部分基站更換高增益天線，以增強(qiáng)覆蓋距離；對(duì)于距離周邊基站很遠(yuǎn)、無(wú)法進(jìn)行有效覆蓋的區(qū)域，需新建基站覆蓋，提升2G/4G信號(hào)覆蓋范圍，以滿足湖區(qū)語(yǔ)音、數(shù)據(jù)及視頻圖像正常傳輸要求。

4.監(jiān)控設(shè)施建設(shè)

江蘇省管湖泊保護(hù)管理面積大，水陸交通情況復(fù)雜，傳統(tǒng)人工巡查費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且視線受限，為彌補(bǔ)人工巡查和遙感監(jiān)測(cè)的不足，需建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要由前端設(shè)備、傳輸設(shè)備、控制和顯示設(shè)備組成，在湖泊周邊安裝固定監(jiān)控?cái)z像機(jī)，巡查艇和執(zhí)法車(chē)輛安裝移動(dòng)監(jiān)控?cái)z像機(jī)，管控站直接監(jiān)控、調(diào)取現(xiàn)場(chǎng)圖像，對(duì)出入湖口和違法事件多發(fā)區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，防止違法行為發(fā)生。

采用無(wú)線方式進(jìn)行圖像傳輸有兩種方案。①利用運(yùn)營(yíng)商無(wú)線4G網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)、控制與存儲(chǔ)等視頻監(jiān)控平臺(tái)完成監(jiān)控。如利用中國(guó)移動(dòng)“千里眼”平臺(tái)和中國(guó)電信 “全球眼”平臺(tái)，控制與存儲(chǔ)等功能統(tǒng)一在運(yùn)營(yíng)商監(jiān)控平臺(tái)上完成，前端信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)專線傳輸?shù)接脩魝?cè)顯示，用戶不用構(gòu)建后臺(tái)設(shè)備，不需要運(yùn)維管理，只需每年繳納一定平臺(tái)功能費(fèi)、數(shù)據(jù)專線費(fèi)、4G流量費(fèi)。②自建數(shù)字無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)，自建監(jiān)控平臺(tái)設(shè)備，包括前端信號(hào)采集、無(wú)線傳輸、后臺(tái)控制和顯示系統(tǒng)。在固定監(jiān)控點(diǎn)、移動(dòng)巡查艇及車(chē)輛上安裝無(wú)線收發(fā)裝置，沿湖邊建立中繼基站覆蓋傳輸信號(hào)，管控站樓頂安裝無(wú)線收發(fā)裝置，自建無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)。管控站配置網(wǎng)絡(luò)硬盤(pán)錄像機(jī)、視頻綜合管理平臺(tái)、交換機(jī)、顯示屏等后臺(tái)設(shè)備。

以上兩種方案各有利弊，根據(jù)洪澤湖和長(zhǎng)蕩湖的設(shè)備配置及運(yùn)行費(fèi)用測(cè)算，對(duì)于洪澤湖這類(lèi)大型湖泊考慮采用方案②，自建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)，自建監(jiān)控平臺(tái)設(shè)備；對(duì)于長(zhǎng)蕩湖這類(lèi)中小型湖泊考慮采用方案①，利用運(yùn)營(yíng)商無(wú)線4G網(wǎng)絡(luò)傳輸信號(hào)，不再構(gòu)建后臺(tái)設(shè)備。

四、結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)湖泊管理能力建設(shè)項(xiàng)目的實(shí)施，江蘇省管湖泊管理機(jī)構(gòu)能夠基本實(shí)現(xiàn)《江蘇省“十三五”水利發(fā)展規(guī)劃》提出的“空間管控有力、監(jiān)測(cè)預(yù)警精準(zhǔn)、信息通信可靠、組織保障高效”的目標(biāo)，將在管控站網(wǎng)分布、空間管控能力、巡查執(zhí)法能力、監(jiān)控監(jiān)測(cè)能力、后勤保障與人員素質(zhì)等方面得到進(jìn)一步提高，實(shí)現(xiàn)巡查執(zhí)法裝備現(xiàn)代化、系列化，提高執(zhí)法隊(duì)伍的戰(zhàn)斗力和依法辦案能力，使湖泊更好地為社會(huì)健康發(fā)展服務(wù)。

[1]江蘇省人民政府辦公廳.江蘇省湖泊保護(hù)名錄[R]．2005．

[2]江蘇省水利廳.江蘇省管湖泊管理能力建設(shè)規(guī)劃[R]．2016．

[3]江蘇省人大常委會(huì).江蘇省湖泊保護(hù)條例[R]．2005．

[4]劉新泉．無(wú)線4G網(wǎng)絡(luò)傳輸在洪澤湖視頻監(jiān)控中的應(yīng)用[J]．水利信息化，2016(6)．

Studies on capacity building for lake management and system design

Liu Xinquan,Liu Xueqin,Liang Yunhui

Capacity building for lake management can be enhanced by strengthening inspection and scientific monitoring,as well as improving mechanism with construction of control and monitoring stations.Based on summary and examination on challenges faced by lake management in Jiangsu Province,measures are proposed with an introduction on ideas of design and how to realize functions of each part,so that other projects can learn from their experiences.

lake management;control network;capacity building;function realization

TV213.3+X524

B

1000-1123（2017）20-0006-03

2017-09-04

劉新泉，高級(jí)工程師，主要從事電氣及自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作。

責(zé)任編輯 軒 瑋