湖泊管理能力建设的研究与设计

刘新泉，刘雪芹，梁云辉

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，225127，扬州）

湖泊管理能力建设的研究与设计

刘新泉，刘雪芹，梁云辉

（江苏省水利勘测设计研究院有限公司，225127，扬州）

加强湖泊巡查、健全巡查机制、加强科学监测、建设管控站网、提高管控能力是湖泊管理能力建设的重要内容和体现。对江苏省管湖泊现状存在问题进行了梳理和研究，提出解决措施方法，介绍了各部分设计思路及功能实现，为国内河湖库水利工程的管理能力建设提供参考。

湖泊管理；管控站网；能力建设；功能实现

加强湖泊管理与保护、恢复湖泊综合功能、提高湖泊水环境容量，是保障水安全的重要内容。江苏省列入省级湖泊保护名录的重要湖泊湖荡有137个，湖泊总面积达6 260 km2，湖泊率为6%。由于湖泊管理与保护工作起步较晚，社会公众的湖泊保护意识不强，目前，人为侵湖行为尚未得到有效遏制，湖泊生态退化趋势尚未明显扭转，湖泊无序开发利用现象尚未得到彻底纠正，湖泊管理体制机制尚未完全理顺。加强湖泊管理与保护，促进湖泊资源向科学合法利用方式转变，必须加强湖泊管理能力建设。

一、建设目标

《江苏水利现代化规划》对湖泊的水管理服务体系建设提出明确要求。根据江苏省委关于“重视水、节约水、治理水、管好水”的决策部署，湖泊管理能力建设主要包括“强化湖泊空间管控、完善管理体制机制、加大科学监测力度、加强综合保障”等方面，突出空间管控能力、执法能力、监测能力、后勤保障、管理队伍等方面。

二、分析研究

江苏省省管湖泊有13个，分别是洪泽湖、太湖、骆马湖、微山湖、里下河腹部地区湖泊湖荡、白马湖、高邮湖、宝应湖、邵伯湖、滆湖、长荡湖、石臼湖和固城湖。通过对省管湖泊现状情况梳理，目前主要存在以下问题：

1.涉湖违法行为多

非法侵占和开发是湖泊管理与保护面临的主要问题。非法圈圩、采砂现象依然存在，涉湖违法建设行为时有发生，湖泊水域面积和库容持续减少，削弱了洪水调蓄能力，对湖泊周边和下游防洪、供水安全带来威胁，水域资源开发过度，破坏了原有生态湿地，水质恶化，生态功能退化。

2.湖泊空间管控站网尚未形成，巡查装备不足

湖泊基层管理单位大多远离湖泊，没有临近水域的湖泊管控站，未形成系统有效的管控站网。湖泊巡查人员在湖区交通上耗费较多时间，没有固定补给、休息场所，巡查装备简陋数量少，无法满足日常管理工作的需要，车船无固定停放点，后勤保障能力薄弱，不利于违法案件的及时处置。

3.湖区通信条件较差

部分湖区通信信号较弱，加上水面折射干扰，湖区移动通信存在盲区。GPS、CORS信号强度不足，信号不稳定，定位精度低，经常发生信号丢失、失锁等情况，给涉湖违法行为的现场取证处置带来困难。

4.监测预警能力落后

目前湖区已经利用卫片、航片等遥感图像展开遥感监测，但由于卫片数据源精度不高，无法发现小面积违法行为，有时由于天气及空中管制等原因，数据的及时性得不到保障，且因卫片、航片的延时性，往往违法行为发生一段时间后才发现，不能满足湖泊管理工作的时效性要求。

针对上述问题，主要解决措施如下：①在湖泊临近水域建设管控站，配备巡查执法艇、清障船、执法车辆及无人机，并修建船艇停靠码头、无人机场；②以智能终端设备为载体，采用无线网络传输技术、3S技术等构建移动终端巡查系统；③增设CORS基站，提高定位精度，达到精确、快速、实时定位导航的要求；④增设通信基站，完善通信网络，实现湖区语音、数据传输全覆盖，视频传输沿陆域和湖区主要巡视路径全覆盖；⑤在湖泊重点区域设置视频监控点，图像上传至管控站进行实时监控；⑥建立数字对讲系统，实现联合执法及应急突发事件统一指挥调度；⑦建立高清视频会议系统，加强湖泊管理机构、管控站网之间的协同与合作，提高工作效率；⑧建立科学的湖泊监测站网，提升湖泊基础数据的获取能力，开展水生态分析等科研工作，建立湖泊健康预警系统。

三、设计方案

1.管控站及码头建设

根据省管湖泊管理体制确定，管控站建设分为省级和市县级两级管理机构。省级管理机构下设湖泊综合规划科、监督管理科，各湖泊根据面积大小和管理任务设置1～2个省级管控站，负责全湖湖泊管理与保护总体监管工作，并具有水质、水生态监测等科研功能；市县级管理机构根据各自辖区内湖泊面积及岸线长短设置1～3个市县级管控站，分别负责各自范围内的湖泊管理与保护工作。省级管控站配备大、中、小型巡查执法艇及无人机，市县级管控站配备中、小型巡查执法艇，管控站根据各湖泊水位变化、风浪情况、船艇大小及数量修建码头。

以洪泽湖省级管控站码头和长荡湖市县级管控站码头设计为例，洪泽湖省级管控站码头位于洪泽堤防内，处于湖区位置，风浪较大，水位变化大，为确保执法艇停靠安全，减小风浪对船艇影响，码头采用突堤封闭式浮码头结构形式。码头顺岸布置45 m长泊位，两侧为“丁”字形伸向湖区，长74 m，码头末端设圆弧导航墙，净宽25 m，满足大艇通航净宽和回转区域要求，整个码头采用整体封闭式结构，以隔断波浪对船艇停泊的影响。由于湖区水位最大变幅近4 m，为满足码头在不同水位时使用，在前沿直线段设置浮筒码头，配套防撞球、栏杆及登岸舷桥。长荡湖市县级管控站码头河道断面较小，且有通航要求，为减小对行洪和航道影响，码头采用顺岸布置方式，采用扶壁式挡墙泊岸结构，泊位长88 m，泊岸前沿设5 m宽混凝土护砌，泊岸面至堤顶边坡1∶3，坡面采用生态连锁护砌防护。考虑码头防撞因素，码头前沿布设水平向和竖向橡胶护舷。

省级管控站兼有水质、水生态监测和科学研究功能，科研站设置野外试验区，包括水上试验区和室外试验区，水上试验区采用生态围栏进行野外湖区实验，室外试验区建有实验水池，科研站配置阴离子流动分析仪、离子色谱仪、多参数水质仪、气象监测等仪器设备，主要开展现场观测和检测，为科研机构提供现场试验场所。

2.巡查系统建设

巡查系统主要包括巡查系统平台建设和巡查装备建设两部分内容。

（1）巡查系统平台建设

巡查管理系统包括前端信息采集系统（移动巡查采集）及后台管理平台系统（巡查业务管理），平台功能结构见图1。系统平台采用SOA体系架构进行设计，包括基础设施层、数据资源层、系统支撑层及业务应用层，采用无线网络传输技术、GIS技术、CORS技术和智能巡查终端掌握湖泊巡查情况，实时采集传输图片和视频图像、巡查定位导航，对无人机遥感监测、人工巡查中发现案件的处理过程进行动态跟踪管理。

图1 巡查系统平台功能结构图

巡查终端能满足湖泊巡查管理人员定位、查找违法地点、现场拍照摄像及案件取证上报等需求，实现跨区域无线数字对讲。市县级管理终端能实现巡查路线实时监控、历史巡查路线查看统计、违法案件及时报警、跟踪巡查监管并上报省厅；省级管理终端能查看湖泊实时巡查情况、对发现违法案件提出最终处理意见、统计历史巡查情况，为湖泊管理工作考核提供依据。

（2）巡查装备建设

根据湖泊保护管理范围内水域和陆域管理工作的不同需求，水域配置巡查执法工作所需的大、中、小三种类型巡查执法艇，大型巡查艇用于多部门联合执法活动，小型艇用于岸边水深较浅、情况复杂的水域巡查执法，中型艇用于湖泊其他水域巡查执法，清障船、拖船用于清除水域违法圈圩、违法建设等。为便于对湖泊进行灵活机动管控，除建设管控站外，可设置趸船在违法行为猖獗地方长期停靠，重点监管，同时作为执法人员临时办公、生活起居场所。陆域主要配置巡查执法车辆。

为提升空间监测能力，提高驻测、巡测水平，弥补卫片、航片遥感监测的不足等，采用无人机从空中结合地面进行立体联合执法巡查，并根据需要随时进行区域突发事件的应急监测。每个省级管控站配置1架无人机，每个管控站均布设无人机起降场地，方便无人机在湖泊周边起降。无人机采用固定翼结合四旋翼复合翼机型。

3.通信设施建设

通信设施主要包括CORS基站和通信基站两部分建设内容。

（1）CORS 基站建设

江苏省管湖泊巡查执法、导航、定位及现场测量均通过接收江苏省全球导航卫星连续运行基准站综合服务系统（简称JSCORS）信号进行。根据江苏省测绘地理信息局提供的已建基准站分布表，各省管湖泊增设1～2座基站，建成后所有数据接入JSCORS数据中心统一管理，新建基站与现有基站联测，进行坐标解算，共享江苏省2000国家大地坐标系成果，以提高定位导航精度。

（2）通信基站建设

中国移动江苏公司对省管湖泊水域无线覆盖情况进行了现场测试，评估湖泊周边现有通信基站对湖区主要通行水域整体覆盖情况。通过对洪泽湖拉网测试，湖区2G信号基本覆盖，3G信号局部存在弱覆盖，靠近岸边均有4G信号覆盖；靠近湖中心位置、距离岸边5 km以外区域4G处于脱网状态。根据测试结果，需结合现网对弱覆盖区间进行补点建设基站，部分信号覆盖弱区域可调整现有基站天线的方位角、机械下倾角和电子下倾角、部分基站更换高增益天线，以增强覆盖距离；对于距离周边基站很远、无法进行有效覆盖的区域，需新建基站覆盖，提升2G/4G信号覆盖范围，以满足湖区语音、数据及视频图像正常传输要求。

4.监控设施建设

江苏省管湖泊保护管理面积大，水陆交通情况复杂，传统人工巡查费工费时，且视线受限，为弥补人工巡查和遥感监测的不足，需建立视频监控系统。系统主要由前端设备、传输设备、控制和显示设备组成，在湖泊周边安装固定监控摄像机，巡查艇和执法车辆安装移动监控摄像机，管控站直接监控、调取现场图像，对出入湖口和违法事件多发区域进行实时监视，防止违法行为发生。

采用无线方式进行图像传输有两种方案。①利用运营商无线4G网络传输信号、控制与存储等视频监控平台完成监控。如利用中国移动“千里眼”平台和中国电信 “全球眼”平台，控制与存储等功能统一在运营商监控平台上完成，前端信号通过网络专线传输到用户侧显示，用户不用构建后台设备，不需要运维管理，只需每年缴纳一定平台功能费、数据专线费、4G流量费。②自建数字无线网络传输信号，自建监控平台设备，包括前端信号采集、无线传输、后台控制和显示系统。在固定监控点、移动巡查艇及车辆上安装无线收发装置，沿湖边建立中继基站覆盖传输信号，管控站楼顶安装无线收发装置，自建无线传输网络。管控站配置网络硬盘录像机、视频综合管理平台、交换机、显示屏等后台设备。

以上两种方案各有利弊，根据洪泽湖和长荡湖的设备配置及运行费用测算，对于洪泽湖这类大型湖泊考虑采用方案②，自建无线网络传输信号，自建监控平台设备；对于长荡湖这类中小型湖泊考虑采用方案①，利用运营商无线4G网络传输信号，不再构建后台设备。

四、结 语

通过湖泊管理能力建设项目的实施，江苏省管湖泊管理机构能够基本实现《江苏省“十三五”水利发展规划》提出的“空间管控有力、监测预警精准、信息通信可靠、组织保障高效”的目标，将在管控站网分布、空间管控能力、巡查执法能力、监控监测能力、后勤保障与人员素质等方面得到进一步提高，实现巡查执法装备现代化、系列化，提高执法队伍的战斗力和依法办案能力，使湖泊更好地为社会健康发展服务。

[1]江苏省人民政府办公厅.江苏省湖泊保护名录[R]．2005．

[2]江苏省水利厅.江苏省管湖泊管理能力建设规划[R]．2016．

[3]江苏省人大常委会.江苏省湖泊保护条例[R]．2005．

[4]刘新泉．无线4G网络传输在洪泽湖视频监控中的应用[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

刘新泉，高级工程师，主要从事电气及自动化设计工作。

责任编辑 轩 玮