水库网格化规划与管理探讨——以绍兴市汤浦水库为例

陈伟 李锦 徐克铭 张振中



水库网格化规划与管理探讨——以绍兴市汤浦水库为例

陈伟1李锦2徐克铭2张振中1

（1国家林业和草原局华东调查规划设计院 浙江杭州 310019； 2浙江省绍兴市汤浦水库有限公司 浙江绍兴 312000）

以计算机技术、互联网技术和3S技术为基础，对汤浦水库进行网格化规划、施工和管理。在规划过程中借助GPS、GIS技术，做到空间信息的精准定位；在施工过程中借助RS、GIS技术和DEM数据，对施工面积和长度进行投影计算和非投影计算，做到经费和工程量的精准核算；在管理过程中，借助计算机技术、互联网计算和3S技术，进行网格化管理。该方法对精准林业的发展具有一定的推动作用。

网格化；路网；GIS；RS；GPS

网格化管理是近几年比较流行的社会管理模式，其基本思路是将管辖区域分割成网格单元，利用计算机技术、互联网技术以及3S技术，对网格单元进行实时动态管理[1]。这种管理模式在城市部件管理方面应用较多，首先在湖北省宜昌市实行[2]。李德仁用3S技术、计算机技术、互联网技术将城市部件连接起来，实现了从城市GIS到城市网格化的管理模式，凸显了高效的城市服务水平[3]。水库大坝管理是一项很重要的内容，关系到居民生活和财产安全，其管理部件，比如生物防火林带、瞭望塔、消防水池、山塘水库、涨落带的分布等信息与地理空间位置密切相关。基于GIS思想对水库进行网格化规划，可以有效布置生物防火林带，对森林防火进行网格化隔离和网格化巡护，一旦发生火灾，便于网格化指挥扑救；进行网格化施工，可以做到施工进度和施工工作量的精细化计算，如生态防火林带施工长度和面积、林相改造面积、消防通道长度可以借助GIS、GPS技术计算需完成的工程量，合理估算需要投入工时；后续可以基于3S技术（RS：遥感，GIS：地理信息系统，GPS：全球定位系统）对水库监控和管理[4,5]，如由消防通道与林区道路组成路网，结合火点位置进行最优或最短路径分析；由山塘水库、消防水池、火点和路网结合进行最近服务设施分析；由视频监控点和瞭望塔位置可进行缓冲分析和通视域分析。上述3S技术结合计算机技术、互联网技术进行网格化管理，可以提高水库管理的信息化和智慧化水平。

绍兴市汤浦水库交通比较方便，森林植被茂密，林下可燃物大量堆积，再加上水库周围群众防火意识淡薄，自由进入库区上坟烧纸放鞭炮，火源管理难度大，火灾隐患十分严重。虽然，绍兴市人民政府十分重视水库的保护和库区的森林防火工作，实行库区封闭式管理，但总的来看，防火的基础设施仍很薄弱，技术手段还很落后，不能确保水库万无一失。为保护水库的安全，加强水源涵养林保护势在必行，所以，尝试基于网格化管理模式对水库进行规划、施工、监控和管理具有重要意义。

1 研究区概况与技术路线

1.1 研究区概况

汤浦水库位于柯桥、上虞、嵊州三县交界处，流域集水面积460平方公里，平均年入库水量3.66亿立方米，设计正常蓄水量1.85亿立方米、日供水能力为100万立方米，是绍兴市区、上虞及周边地区数百万城市居民的主要饮用水源。库区周围群山环抱，山地丘陵地貌，隶属仙霞山系会稽山支脉，地势南高北低。属于亚热带季风气候，其气候特征是：四季分明，温暖湿润，光照充足，雨量充沛。年均温为14.4-16.4℃；年降水量1400-1600mm，其中有两个高峰期和低谷期，3-6月为第一雨季，9月为第二雨季；7-8月、10月-翌年2月为少雨季节。

1.2 技术路线

水库网格化规划技术路线如图1所示：以遥感影像、DEM、地形图为基础，采用移动GIS软件进行点、线、面采集，如山塘水库位置、生物防火林带长度、森林消防通道、森林抚育小班、涨落带范围等，然后对采集数据进行整理、建立拓扑关系、进行GIS空间分析，最后对规划成果进行格网化管理。

图1 技术路线图

2 设计原则与建设内容

2.1 设计原则

（1）统筹规划、生态优先：针对现有水库资源、有利条件、发展规划，充分利用河流、水库水面、公路等天然屏障，合理布局网格化建设，做到既降低成本，又提高防火隔离效率和改善水库水源质量。

（2）因地制宜、适地适树：充分考虑库区内的地形、地势、地貌、土壤等各种因素，适地适树，涨落带改造采用耐湿性较强、长期在水中也能正常生长的树种；要充分采用抗燃性乡土树种和其他抗燃性、环境适应性较强的防火树种营造防火隔离带，同时清除易燃的乔、灌、草，保留目的树种；山塘水库改造要根据区域地形条件及路网、防火林带网的布局，以最短路径合理选择位置，以达到就近取水、快速灭火的目的。

（3）因害设防、突出重点：根据自然地理条件和经济条件，以及森林火灾发生的可能性和危害性，实行防火网络规划控制由大到小，建设先易后难，合理规划林带类型，优先建设高火险等级区域，营造林带与自然阻隔带形成闭合圈。

（4）合理布局、树种多样：在树种配置时应考虑针叶与阔叶树种的搭配、常绿与落叶树种的搭配、速生与长寿树种的搭配、乔木与亚乔木灌木的搭配，有助于构成森林生态系统的多样性和稳定性，并利用不同树种的形态特征来产生丰富的景观效果。

2.2 总体布局

（1）一个闭合圈 ：汤浦水库外围区域防火林带主体工程已经完成并取得良好效果，但还需建设外围防火林带，使库区整个区域形成闭合，起到有效阻隔作用，减少外围村民活动对库区的影响，防止库区周边接壤区域林火蔓延至库区。

（2）多个分割单元：防火林带闭合圈内部，按照“横向分割、纵向加密”的建设思路，使整个库区无盲区无隐患，每个网格都可定位、管理、巡查，通过消防水池的合理布局，以最优路径分析、最短路径分析、最近服务设施分析来合理指挥森林防火工作。

（3）多点服务设施：针对汤浦水库森林防火基础设施现状，多个地点设置消防蓄水池，配合智能监控平台全面监测，一旦发生火灾，快速定位消防水池，分析水池与火点之间的距离及时间，在最短时间内到达火场，有效控制火势，将火灾造成的损失降至最低限度。

3 建设内容与分布实施

3.1 建设内容

（1）生物防火林带建设：根据森林防火的实际情况，规划生物防火林带设置在山脊、山脚、道路。由于山脊易形成反向气流，能有效阻止火灾的蔓延，山脊防火林带的防火效果更佳；山脚防火林带能有效阻隔生产性火源使用不慎烧向林地，也是生物防火林带建设的重要内容。为此，在生物防火林带设置类型规划时，应以山脊防火林带为主，山脚防火林带次之。根据模拟实验数据和南方试验点的多年实践，规划山脊防火林带宽11～29m，山脚、林缘防火林带宽10～23m，道路防火林带宽11～14m。该项目规划的混交林带主要采取乔灌结合方式营造木荷生物防火林带，林带宽度为20m。

（2）山塘水库改造：山塘水库改造工程的改造方式为：打通水面至改造山塘水库道路，宽度2～3m；现有山塘水库修缮加固，改造溢洪道。溢洪道采用块石砌筑，导墙基础开挖至基岩层，底坡较陡段基础开挖成阶梯状，有利于导墙稳定。块石应卧砌，上下错缝，内外搭接，确立稳定。砌筑灰缝宽应控制在20～30mm，如缝隙较大，则应用碎石塞填。

（3）森林抚育建设：根据“因地制宜，适地适树”的原则，选择适合项目区立地条件且具有观赏价值和生态效能高的优良乡土阔叶树种进行改造和培育，增加项目区内树种组合，改善林相结构，丰富森林植被层次及季相变化，达到森林层次丰富、景观优美、生态功能完善的森林群落目标。一定程度上改善林区现有的林相结构，不仅可以防止森林火灾，而且能丰富库区物种多样性，提高森林生态系统稳定性，预防病虫害发生。

（4）涨落带改造：涨落带具有涵养水源、防止库外地表径流冲刷库岸、阻挡泥沙和杂物直接进入水库，在水体周边通过绿化措施形成生态环境缓冲区，以保护涨落区的水体质量环境。汤浦水库的涨落带属于缓坡型，具有地势平缓、土壤条件普遍较好、连片面积大等特点，所以该区域涨落带工程，可以根据季节水面变化，使用机械进行作业。

（5）森林消防通道建设：森林消防通道在阻隔林火，巡山护林，野外火源管理，扑救兵力投送，扑火机具、设备、食品等后勤保障物资的输送补给，以及在实施科学高效扑救指挥等工作中都发挥着至关重要的作用。因此，需要加强森林消防通道建设，使林区交通具有较强的通达功能。项目防火通道建设采用“三步走”方式：一是采用手持GPS设备进行林区轨迹记录，以轨迹结合地形地貌合理确定防火通道路线；二是结合林区松材线虫病伐区道路进行道路改造，节省工作量；三是根据山塘水库、防火通道、林区火险等级，进行长度和延伸方向设计。

3.2 分布实施

（1）地理空间信息量算：施工过程中，需要计算林区实际施工的面积和长度以核算费用，故需要分别计算施工的投影面积和实际面积。投影面积和长度的计算采集高精度GPS测量拐点、结合高清影像进行面积勾绘，最终在GIS软件中进行计算。实际施工面积和长度的计算则在上述数据源的基础上，加上DEM（数字高程模型）进行斜坡角度计算，然后结合GIS软件计算实际面积和长度。做到上报林业部门的采用标准统一的投影面积，实际施工按照实际工程量进行核算。

（2）成果展示：如图2所示，为汤浦水库最终建设成果，由生物防火林带对整个水库管理区域进行格网化划分，对火险等级敏感区域进行森林抚育、唐山水库改造、消防水池建设、森林消防通道建设，对涨落带区域进行池杉种植。整体上做到由点到线的网络连接，由线到面的全面覆盖，达到水库规划与施工网格化的目的。如图3所示，为汤浦水库建设成果的后续管理。首先对上述规划和施工成果进行空间信息化，做到“以图管地”，达到网格化巡护、监控、辅助决策的目的。

图2 规划成果

图3 网格化管理系统

4 结论与讨论

4.1 网格化规划与管理水库的特点

本文所提出的网格是以生物防火林带为纽带，以山脊、山沟、道路和水系为界限，通过纵横交织，达到网格分块规划与管理的目的。充分挖掘每个网格内的空间资源，合理布局配套设施，适地适树，发挥水库的生态功能，保护水源地的生态环境。

4.2 借助GIS空间分析技术进行基础设施最优配置

山塘水库、消防水池可以借助高精度定位设备，如用手持GPS进行空间定位。消防通道、生物防火林带和林区道路，可以组合成路网。这样以山塘水库、消防水池为节点，以消防通道、生物防火林带和林区道路为网络，借助GIS空间分析技术，可以对山塘水库、消防水池进行最近服务设施布局，对消防通道、生物防火林带和林区道路进行最优路径布设，既达到资源空间合理布设，一旦发生火灾又可以及时最优化调用防火灭火相关资源。

4.3 网格化规划与管理推动精准林业发展

一旦按照网格化的思路规划好整个水库，可以为今后的林业精细化管理提供很多便利。主要体现几个方面：一是实现分区域的网格化管理，一个人管辖多个网格，掌握所属辖区内的林业资源，做到心中有树、心中有数；二是对于森林巡护、森林防火进行网格化打卡，借助于3S技术，实现森林资源的动态巡护，实时考核，提高工作效率；三是网格化管理可以为森林科学经营、科学管理以及科学预测提供精准的数据支撑。

[1] 郑泽金, 张国祥. 城市网格化管理拓展研究——以宜昌市网格化管理为例[J]. 湖北行政学院学报, 2014，(4):45-48.

[2] 刘琪.城市网格化管理模式的拓展应用研究——以长宁区为例[D]. 上海交通大学, 2008.

[3] 李德仁, 彭明军, 邵振峰. 基于空间数据库的城市网格化管理与服务系统的设计与实现[J]. 武汉大学学报（信息科学版）, 2006, 31(6):471-475.

[4] 沈亮. 基于手机APPGISOLAP的移动运营商网格集中管理中心系统的设计与实现[J]. 软件, 2016, 37(4):74-83.

[5] 李鹏, 王英杰, 虞虎,等.基于GIS格网化分析支撑的旅游空间规划技术方法研究——以青岛市为例[J]. 自然资源学报, 2018, 33(05):95-109.

2018-11-15

F307.2

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1004-7743（2019）01-0027-04