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水生生物保護(hù)區(qū)浮標(biāo)式多功能界標(biāo)的應(yīng)用研究

2019-12-27 09:28吳建輝劉健陳錦輝戴小杰陳巍博仰孝輝趙晨
安徽農(nóng)學(xué)通報(bào) 2019年23期
關(guān)鍵詞:界標(biāo)多功能浮標(biāo)

吳建輝 劉健 陳錦輝 戴小杰 陳巍博 仰孝輝 趙晨

摘 要:界標(biāo)是自然保護(hù)區(qū)重要的管護(hù)設(shè)施,但目前水生生物保護(hù)區(qū)界標(biāo)還未有明確規(guī)范。集合航標(biāo)、在線監(jiān)測(cè)浮標(biāo)和界標(biāo)的特點(diǎn),探索性地制作了3座浮標(biāo)式多功能界標(biāo),并投放于上海市長江口自然保護(hù)區(qū)南邊界。經(jīng)實(shí)際應(yīng)用,浮標(biāo)式多功能界標(biāo)起到了助航、確界、告示、警示和在線環(huán)境監(jiān)測(cè)的作用,進(jìn)一步提升了水生生物保護(hù)區(qū)的管理保護(hù)能力。

關(guān)鍵詞:界標(biāo);水生生物保護(hù)區(qū);浮標(biāo);多功能

中圖分類號(hào) P332.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731(2019)23-0149-05

Application of Multi-functional Buoy of Landmarks in the Nature Reserves for Aquatic Organisms

Wu Jianhui1,2 et al.

(1Shanghai Aquatic Wildlife Conservation and Research Center,Shanghai 200092,China;2College of Marine Science,Shanghai Ocean University,Shanghai 201306,China)

Abstract: The landmark is an important management and protection facility in nature reserve,however,there is no specific standard for the landmark of aquatic nature reserves at present. In this paper,based on the characteristics of navigation marks,online monitoring buoys and landmarks,three buoy-type multi-function landmarks are explanatorily produced and placed on the southern boundary of the Superintendence Department of Shanghai Yangtze Estuarine Nature Reserve for Chinese Sturgeon. Through practical application,the buoy-type multi-function landmark has played the role of navigation aid,demarcation,announcement,warning and online environmental monitoring,and improves the management and protection ability of aquatic nature reserves.

Key words:Landmark;Aquatic nature reserves;Buoy;Multi-functional

根據(jù)《中華人民共和國自然保護(hù)區(qū)條例》[1]規(guī)定,自然保護(hù)區(qū)為對(duì)有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動(dòng)植物物種的天然集中分布、有特殊意義的自然遺跡等保護(hù)對(duì)象所在的陸地、陸地水域或海域,依法劃出一定面積予以特殊保護(hù)和管理的區(qū)域。截至2018年3月,我國已建成各種類型、不同等級(jí)的自然保護(hù)區(qū)2740個(gè),總面積約147.03萬km2[2]。自然保護(hù)區(qū)保護(hù)了我國85%以上野生動(dòng)物和65%以上的野生植物群落,使絕大多數(shù)國家重點(diǎn)保護(hù)的珍稀瀕危野生動(dòng)植物都得到了有效的保護(hù)[3]。為規(guī)范自然保護(hù)區(qū)的建設(shè)和管理,提高管理水平、充分發(fā)揮自然保護(hù)區(qū)的各種功能,自然保護(hù)區(qū)應(yīng)劃定明確的范圍邊界,并標(biāo)明區(qū)界,予以公告[1]。按照《國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)規(guī)范化建設(shè)和管理導(dǎo)則》[4]規(guī)定,自然保護(hù)區(qū)應(yīng)在人為活動(dòng)頻繁地區(qū)以及主要道路相交處、轉(zhuǎn)向點(diǎn)設(shè)置界碑界牌,充分發(fā)揮指示、警告、宣傳的作用。水域應(yīng)通過在地圖、海圖、航道圖等標(biāo)注,條件成熟的可在邊界設(shè)立浮標(biāo)或者永久性標(biāo)志。水生生物保護(hù)區(qū)多建立于濕地、河流、湖泊和海洋等水域中,無顯著的地理邊界線,需設(shè)置明顯的邊界標(biāo)識(shí),以示區(qū)界、指示方向、闡述規(guī)章制度、提示警告和表達(dá)信息等。作為自然保護(hù)區(qū)主要管護(hù)設(shè)施的界標(biāo),多以界牌、界碑或界樁的形式設(shè)置[5~8]。界樁類的界標(biāo)僅限于陸上自然保護(hù)區(qū)或有岸線的水上自然保護(hù)區(qū),并不適用于大多數(shù)的建立于水域中的水生生物保護(hù)區(qū)。

上海市長江口中華鱘自然保護(hù)區(qū)(以下簡稱“中華鱘保護(hù)區(qū)”)成立于2002年(圖1),為保護(hù)中華鱘及其棲息地的水生生物保護(hù)區(qū),位于人口密集、航運(yùn)繁忙的長江口水域,周邊人類活動(dòng)劇烈。為加強(qiáng)中華鱘保護(hù)的管理和保護(hù)水平,上海市長江口中華鱘保護(hù)區(qū)管理處(以下簡稱“保護(hù)區(qū)管理處”)借鑒航標(biāo)的助航、警示功能[9-13],和海洋氣象浮標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)功能[14-17],設(shè)計(jì)并投放了3個(gè)助航、確界、告示、警示和在線環(huán)境監(jiān)測(cè)作用的浮標(biāo)式多功能界標(biāo)。

1 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)制作

1.1 建設(shè)條件 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)設(shè)置于中華鱘保護(hù)區(qū)的南邊界線上。中華鱘保護(hù)區(qū)位于崇明島東部的長江口水域,北起八滧港,南起奚家港,由崇明東灘已圍墾的外圍大堤與吳淞標(biāo)高5m等深線圍成的水域,邊界平均水深約5m。該水域?yàn)榉钦?guī)淺海半日潮,在24.8h內(nèi)基本出現(xiàn)2次高潮和2次低潮。該水域冬季主要受到北方寒潮的影響,夏季則經(jīng)常受到臺(tái)風(fēng)的侵襲。

1.2 選型 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)選用天津天元??萍奸_發(fā)有限公司出產(chǎn)的海星-300A浮標(biāo)體(圖2、圖3)。浮標(biāo)體直徑3000mm,高度2800mm,厚度14mm,浮力45KN,重量4.05T,最大錨吸力6500kg,標(biāo)稱吃水2300mm。浮標(biāo)體骨架材質(zhì)為316L不銹鋼,主體材質(zhì)為線性低密度聚乙烯,浮體填充材料為閉水型聚氨酯。浮標(biāo)體組裝方式為模塊化單元組裝。浮標(biāo)體顏色為IALA黃色,設(shè)計(jì)壽命為15年。浮標(biāo)體具有較強(qiáng)的抗擠壓、抗撞擊能力,強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)可靠、重量輕,便于安裝、維護(hù)、運(yùn)輸和布放的特點(diǎn)。

1.3 組成 浮標(biāo)式多功能界浮標(biāo)體主要由儀器艙、泡沫浮體和底部支座組成。儀器艙(圖4)位于浮標(biāo)體的上部,為中空四面柱體,內(nèi)部用于安裝電源、數(shù)據(jù)采集器等設(shè)備,外部用于安裝太陽能電板和界標(biāo)標(biāo)識(shí)物,頂部用于安裝助航設(shè)備、氣象儀器等設(shè)備。泡沫浮體(圖5)位于浮標(biāo)體中部,為圓柱狀,起浮力作用。泡沫浮體內(nèi)設(shè)有儀器井(圖6),用于安裝在線監(jiān)測(cè)傳感器。底部支座(圖7)位于浮標(biāo)體下部,用以鏈接錨鏈和沉錘,起錨系作用。

1.4 配置 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)主要有配置助航設(shè)備、在線環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和界標(biāo)銘牌,用以助航、確界、告示、警示、在線環(huán)境監(jiān)測(cè)。助航設(shè)備按照《海區(qū)浮動(dòng)助航標(biāo)志配布導(dǎo)則》配置,有LED航標(biāo)燈、無源雷達(dá)反射器、X形頂標(biāo)、能源設(shè)備、AIS應(yīng)答器。在線環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備配備有風(fēng)傳感器等10個(gè)傳感器(表1),測(cè)量風(fēng)速、流速等21項(xiàng)指標(biāo)。數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)主要有無線數(shù)據(jù)發(fā)射端設(shè)備。界標(biāo)銘牌懸掛于界標(biāo)上部,用以告示和警示作用。

1.5 設(shè)置與運(yùn)行 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)參照航標(biāo)管理。按照《海區(qū)航標(biāo)設(shè)置管理辦法》[18],委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行界標(biāo)設(shè)計(jì)、建造、投放和監(jiān)管等工作,其中中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司負(fù)責(zé)界標(biāo)設(shè)計(jì)與制作,杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所負(fù)責(zé)在線監(jiān)測(cè)傳感器的集成,上海航標(biāo)處負(fù)責(zé)界標(biāo)的投放和監(jiān)管。申請(qǐng)并取得《東海海區(qū)專用航標(biāo)設(shè)置行政許可決定書》。

2 實(shí)際應(yīng)用

2.1 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)的投放時(shí)間與數(shù)量 2019年1月3日,保護(hù)區(qū)管理處投放了3座上海市長江口中華鱘保護(hù)區(qū)浮標(biāo)式多功能界標(biāo)(圖8),其中1座為集成在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的在線環(huán)境監(jiān)測(cè)界標(biāo),另外2座為常規(guī)界標(biāo)。

2.2 編號(hào) 浮標(biāo)式多功能界命名形式為“滬鱘?!?阿拉伯?dāng)?shù)字。為方便保護(hù)區(qū)管理,界標(biāo)從西向東依次編號(hào),分別命名為“滬鱘保01”~“滬鱘保03”。AIS航標(biāo)命名形式為“HU XUN BAO”+阿拉伯?dāng)?shù)字,編號(hào)同AIS航標(biāo)所在界標(biāo),即為“HU XUN BAO 1”“HU XUN BAO 2”“HU XUN BAO 3”。其中滬鱘保03為在線環(huán)境監(jiān)測(cè)界標(biāo)。

2.3 布設(shè) 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)投放于上海市長江口中華鱘保護(hù)區(qū)的南邊界,其類別、位置、燈質(zhì)、射程和構(gòu)造等布設(shè)信息見表2。

2.4 警示銘牌 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)上懸掛界標(biāo)警示銘牌(圖9),涂裝中華鱘保護(hù)區(qū)logo、界標(biāo)編號(hào),整體呈黃色。

2.5 數(shù)據(jù)信息通訊 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)設(shè)置了以下2種通訊系統(tǒng),一是用以界標(biāo)定位的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),二是用以傳輸在線監(jiān)測(cè)環(huán)境數(shù)據(jù)的寬度無線物聯(lián)通信技術(shù)。寬度無線物聯(lián)通信技術(shù)支持從幾百米到幾十公里高清無線視頻傳輸,和高達(dá)4K超高清視頻的無線傳輸,地形適應(yīng)能力強(qiáng),有效應(yīng)對(duì)海平面非直視條件,具有低功耗、超遠(yuǎn)距離、抗干擾能力強(qiáng)、易于部署的特點(diǎn)。

2.6 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集 在線環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)通過杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所開發(fā)的海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采集和顯示(圖10)。海洋環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)的采集與刷新周期實(shí)時(shí)接收在線環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),在網(wǎng)頁上以數(shù)據(jù)表格的形式顯示(圖11)。水質(zhì)數(shù)據(jù)、化合物數(shù)據(jù)(水中油)、能見度數(shù)據(jù)、波浪數(shù)據(jù)、海流數(shù)據(jù)設(shè)置為每1h采集1次,氣象數(shù)據(jù)、羅盤數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)設(shè)置為15min采集1次,并可根據(jù)實(shí)際需要變更數(shù)據(jù)采集周期。

3 小結(jié)與討論

3.1 水生生物保護(hù)區(qū)界標(biāo)設(shè)置的制約因素 一是自然保護(hù)區(qū)邊界不清問題。我國自然保護(hù)區(qū)存在邊界劃分不清晰、分區(qū)不合理的問題[19~20]。據(jù)統(tǒng)計(jì)[2],截至2017年底,全國2740個(gè)自然保護(hù)區(qū)中,有60%的保護(hù)區(qū)有明確范圍邊界。從國家自然保護(hù)區(qū)管理評(píng)估組分析整理的數(shù)據(jù)看,有約71%的國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)存在范圍或土地權(quán)屬邊界不清的問題。中華鱘保護(hù)區(qū)批建時(shí)僅公布了大致的范圍,未明確具體邊界。在上海市生態(tài)保護(hù)紅線劃示方案的基礎(chǔ)上,經(jīng)上海市生態(tài)環(huán)境局、上海海事局等部門充分論證和支持下,僅在沒有爭議的部分邊界設(shè)置了3個(gè)界標(biāo)。水生生物保護(hù)區(qū)勘界立標(biāo)工作還任到重遠(yuǎn)。二是水生生物保護(hù)區(qū)的界標(biāo)無明確規(guī)范。2003年發(fā)布的中華人民共和國環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《自然保護(hù)區(qū)管護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》(HJ/T 129-2003)[4],規(guī)定了自然保護(hù)區(qū)標(biāo)樁、標(biāo)牌等管護(hù)設(shè)施的顏色、文字、尺寸、材質(zhì)等內(nèi)容制定了標(biāo)準(zhǔn)。2011年,國家林業(yè)局發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《自然保護(hù)區(qū)設(shè)施標(biāo)識(shí)規(guī)范》(LY/T 193-2011)[5],對(duì)自然保護(hù)區(qū)界碑、界樁等邊界標(biāo)識(shí)的文字、圖案、尺寸、模式做了規(guī)定。但是上述標(biāo)準(zhǔn)只適用于自然生態(tài)系統(tǒng)類和野生生物類自然保護(hù)區(qū)中設(shè)施標(biāo)識(shí)的制作與使用,而水生生物類自然保護(hù)區(qū)等全水域自然保護(hù)區(qū)的界標(biāo)未見有相應(yīng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。長江口水域中的標(biāo)識(shí)物以航標(biāo)為主,并有《中國海區(qū)水上助航標(biāo)志》(GB4696-2016),《海區(qū)浮動(dòng)助航標(biāo)志配布導(dǎo)則》(GBT26781-2011),《中國海區(qū)水上助航標(biāo)志形狀顯示規(guī)定》(GB/T6161-1996)等一系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。中華鱘保護(hù)區(qū)以航標(biāo)為載體,配備自然保護(hù)區(qū)邊界標(biāo)識(shí)的文字、圖案和設(shè)備,因地制宜地設(shè)計(jì)出了水生生物保護(hù)區(qū)浮標(biāo)式多功能界標(biāo),實(shí)現(xiàn)了確界、告示、警示、助航等界標(biāo)功能。同時(shí),體積大、穩(wěn)性強(qiáng)的界標(biāo)能夠裝載環(huán)境監(jiān)測(cè)所需的氣象、水文和水質(zhì)等傳感器,增加了界標(biāo)的在線環(huán)境監(jiān)測(cè)功能,成為了一款適應(yīng)于水生生物保護(hù)區(qū)的浮標(biāo)式多功能界標(biāo)。

3.2 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)提升了中華鱘保護(hù)區(qū)的管理保護(hù)能力 中華鱘保護(hù)區(qū)南邊界位于長江口南支北港水道。根據(jù)《AIS信息服務(wù)平臺(tái)》實(shí)時(shí)30d統(tǒng)計(jì)顯示(圖12),長江口北港水道30d(2018年7月3日至8月2日)統(tǒng)計(jì)船舶交通流一共351艘次,平均每天11.7艘次,基本為小型船舶。來往于北港水道的小型船只流動(dòng)性強(qiáng),時(shí)常進(jìn)入中華鱘保護(hù)區(qū)開展?jié)O業(yè)捕撈等違法生產(chǎn)經(jīng)營活動(dòng),但因未設(shè)置界標(biāo)等管護(hù)設(shè)施,無法有效地對(duì)越界行為進(jìn)行認(rèn)定,以及不能對(duì)越界人員進(jìn)行行政處理,嚴(yán)重影響了保護(hù)區(qū)的管理和保護(hù)。

2017年中央1號(hào)文件要求“率先在長江流域水生生物保護(hù)區(qū)實(shí)現(xiàn)全面禁捕”。2017年12月5日,農(nóng)業(yè)部發(fā)布了《農(nóng)業(yè)部關(guān)于率先公布全面禁捕長江流域水生生物保護(hù)區(qū)名錄的通告》,決定從2018年1月1日起率先在332個(gè)水生生物保護(hù)區(qū)逐步施行全面禁捕。中華鱘保護(hù)區(qū)納入了名錄。自2017年起,環(huán)保部持續(xù)開展自然保護(hù)區(qū)監(jiān)督檢查專項(xiàng)行動(dòng),即為“綠盾”行動(dòng)。根據(jù)《關(guān)于聯(lián)合開展“綠盾2018”自然保護(hù)區(qū)監(jiān)督檢查專項(xiàng)行動(dòng)的通知》(環(huán)生態(tài)函[2018]43號(hào)),將“是否開展勘界工作、立標(biāo)工作是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求”作為重點(diǎn)檢查問題。中華鱘保護(hù)區(qū)邊界設(shè)置了部分界標(biāo)后,在明顯的文字、圖案和燈光指引下,減少了誤闖保護(hù)區(qū)行為的發(fā)生,增加了越界保護(hù)區(qū)行為的取證依據(jù),提高了違法違規(guī)活動(dòng)的管理能力,推進(jìn)了水生生物保護(hù)區(qū)全面禁捕工作,提升了保護(hù)區(qū)管護(hù)能力。保護(hù)區(qū)管理處根據(jù)職能,長期持續(xù)調(diào)查自然資源,組織環(huán)境監(jiān)測(cè),保護(hù)中華鱘保護(hù)區(qū)內(nèi)的自然環(huán)境和自然資源。保護(hù)區(qū)管理處采用的是行船采樣、實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的常規(guī)監(jiān)測(cè)方式。浮標(biāo)式多功能界標(biāo)具有在線環(huán)境監(jiān)測(cè)功能,提供了實(shí)時(shí)持續(xù)的環(huán)境數(shù)據(jù),豐富了監(jiān)測(cè)手段,進(jìn)一步提高了自然保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)能力。

3.3 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)的安全管理 浮標(biāo)式多功能界標(biāo)具有助航功能。助航設(shè)施是保證船舶安全航行的重要條件,必需保證連續(xù)正常工作,一旦出現(xiàn)故障得不到及時(shí)修復(fù),將危及船舶航行安全。遙測(cè)遙控系統(tǒng)集多種全新理念的監(jiān)控功能于一體,將傳統(tǒng)航標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)只針對(duì)于航標(biāo)燈的監(jiān)控理念拓展到對(duì)整個(gè)航標(biāo)的狀態(tài)監(jiān)控,能用最簡便的安裝方式獲取盡可能多的信息、全方位地展示航標(biāo)狀態(tài)。該系統(tǒng)的應(yīng)用,將進(jìn)一步提高航道航標(biāo)管理水平,提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)能力,同時(shí)也減輕了航標(biāo)工作人員的工作強(qiáng)度。

為確保界標(biāo)的可用性、可靠性和維護(hù)的及時(shí)性,將3座浮標(biāo)式多功能界標(biāo)納入到航標(biāo)遙測(cè)遙控系統(tǒng)中。終端將通過GPRS及北斗短報(bào)文通訊渠道,將界標(biāo)遙測(cè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳至上海航標(biāo)處遙測(cè)遙控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,在應(yīng)用軟件短端進(jìn)行顯示航標(biāo)遙測(cè)信息(圖13),保障對(duì)界標(biāo)的安全管理。

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(責(zé)編:張宏民)

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