基于河湖长制的河湖岸线智慧监管方案设计——以珠江三角洲河网区为例

刘晋高，方神光，许劼婧，黄代忠

(珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广东广州510611)

2016—2017年，中央全面深化改革领导小组、中共中央办公厅和国务院办公厅相继印发了《关于全面推行河长制的意见》《关于在湖泊实施湖长制的指导意见》，随后各地方政府也相继出台了关于推行河长制、湖长制的工作方案及工作目标，建议了河长制、湖长制的河湖管理制度。其中就现阶段河湖长制的工作方案而言，最具特色的是建立了以地方区域行政首长为河长、湖长，全面负责河湖监管的制度，通过各级的河湖长对管理河段的巡河查看、发现问题、上报问题及解决问题的方式，进而达到管河治河的目的。

水域岸线的管理与保护是推行河湖长制的主要工作内容，为了落实强化对水域岸线的管理保护，水利部出台了以“清四乱”为代表的专项整治行动方案，发表了《关于推动河长制从“有名”到“有实”的实施意见》，总体上取得了显著的管治成绩，但破坏河湖岸线的事件仍有发生，屡杜不停。

针对河湖岸线屡遭破坏的现状，诸多学者从河湖岸线管理范围[1-2]、岸线功能分区[3-5]、管理部门的权责划定和执法联动等[1, 6-7]方面进行了分析探讨，其主要是从决策者的角度，对现状的管理制度与办法进行分析，并给出修正的意见。夏继红等[8]根据河流城镇区域岸线和乡村区域岸线的特点，针对河岸纵向、横向、功能区划及主体工程的要求，分别提出了各自规划的具体要求和岸线管控的具体建议；王德维等[9]通过对城市河道的现场调查，分析了城区河道岸线利用的现状及存在的问题，并给出了岸线利用指导意见和保护措施；常文倩[10]等针对河道岸线开发利用管理和发展存在的诸多问题，采用PSR模型构建河道岸线资源评价指标体系，并对典型城乡岸线资源开发利用现状进行了评价。

仅有少部分学者从强化河湖岸线监管方面进行了研究[11-13]，朱菲等[14]基于无人机遥感技术的特点，分析了无人机遥感技术在河长工作中应用的可能性；丁春梅[15]等根据黑臭水体的特性，选取了透明度、溶解氧等监测指标，构建了基于物联网技术的水质自动监测网，为降低河长巡河问题的漏报率，做到及时预警提供了技术支撑。

总的来说，已有的研究主要集中在河湖长制的法制建设、多部门联动监管以及规划管理等方面，对多元监管技术在河湖长制监管中的应用、统筹河湖长制与智慧水利对河湖岸线监管提出技术方案的研究较少。在现有的河湖长制工作方案基础上，如何建立长久有效可持续的监管技术方案，现已是水利管理工作者切实关注的焦点[16-17]。

本文从“水利工程补短板、水利行业强监管”着手，分析了广州市河湖长对河湖岸线监管的现状，梳理了在河湖岸线监管方面存在的局限性，并考虑近远期的河湖长制工作方案需求，提出了融合天地多元监管手段与智能感知、大数据分析技术的河湖岸线智慧监管思路，确定了河湖岸线智能监管的原则，设计了针对不同管理河段、不同分类监管内容的监管方案，以期为提升河湖长制的管河治河能力提供指导。

1 河湖岸线监管现状

1.1 河湖长制河湖岸线监管现状

广州市地处珠江三角洲地区下游，水网密布，纵横交错，市内河段多以河涌为主。为推进河湖长制工作方案，强化河湖管理。广州市在全省率先推出“互联网+河长制”治水模式，现已全面建成了市、县(区)、乡(镇、街道)、村4级河湖长制的河湖管理、监督与考核信息体系。目前广州市4级河湖长制管理范围主要覆盖全市1 672余条河流(涌)，7 500余河段的信息，共串接各级河长2 900余名，各级河长办180余个、各级职能部门500余处。

当前主要以河湖长巡河查看的方式，对管理河段进行查看监管，落实河湖长管河治河的要求。河长巡河主要是在河岸边，以人工识别的方式发现问题，并对发现的问题拍照取证，然后再通过河长APP上报及处理问题。目前以河长巡河为主的监管方式，强化河湖岸线及水环境的保护已取得了显著的成效[18]。

1.2 河湖长制问题识别与反馈

当前处于推行河湖长制工作方案的初始阶段，现阶段以河长巡河为主，市民举报、社会反馈、暗访调查等为辅的监管方式，对河湖岸线侵占河道、非法围垦、乱占滥用、多占少用、占而不用等问题监管。关闭整治了大量的“散乱污”场所，清了一批侵占河道的非法建筑物，监管成效显著。但对比分析广州市河长管理系统在2018年5—12月的监管数据发现，目前以河湖长巡河监管的方式在对监管问题的识别、监管效率和监管有效时间等方面存在一定的局限性，具体内容如下。

a) 问题识别不清。对河长巡河频次、问题反馈数量、问题反馈内容等结果进行了统计分析，河长巡河识别反馈各类问题的所占比例见图1。由图可知，目前河长巡河识别出的问题主要有：工业废水排放、养殖污染、排水设施、违法建筑、农家乐、建筑废弃物、堆场码头、工程维护、生活垃圾等，占总上报问题比例的63.76%，另外仍有36.24%上报的问题分类不清。期间河长巡河上报的总问题数近2.56万个，即内容识别模糊且已上报的问题近9 300项。由于河长在水利环境等专业知识方面的局限性，导致了对问题识别不清，对处理办结问题形成了一定的阻碍，制约了河湖长制对河湖岸线的管理与保护。

图1 河长巡河反馈问题分布

b) 监管有效时间短。统计全市河长数量、巡河的总次数、巡河总里程数及上报的问题数等，分析了河长巡河对河湖岸线监管的效率。数据统计结果见表1。对比分析了2018年5—6、7—8、9—10、11—12月4个时间段，河长巡河上报问题数和公众反馈问题数的变化趋势，统计结果见图2。由图2、表1可知，全市各级河长人均巡河里程3 km/次，单次巡河平均耗时1.25 h，对村镇级河长而言，仍存在工作量大、耗时长的问题。分析巡河次数和问题上报总数发现，平均每天巡河上报问题数为105个，公众每日反馈问题数为271个。随着河湖长制工作方案的推进，河长巡河上报问题占总问题反馈数比例逐渐提高，公众反馈问题数占总上报问题数的比例逐渐降低，整体维持在3∶1左右。

表1 全市河长工作内容情况统计

图2 不同时段河长巡河上报与公众反馈的问题比例

由此可知，在监管的专职人员有限的情况下，充分利用公众反馈等监管手段仍无法做到实时监管，更多的是对问题发生后的监管处理。且以非法排污、非法采砂为主的河岸监管问题，常在夜间进行，单依靠人力进行巡查，无法全时段地巡查河道等，因此推断河长在特定时段内的巡河，对河湖监管的效果有一定的局限性，即对问题识别不足，无法顾及非巡河期出现的环境问题等。

1.3 河湖岸线智慧监管解决思路

考虑到以河长巡河的方式落实河湖长制的工作方案，存在工作量大、涉及面广、操作难、人力资源成本高等方面的潜在问题，围绕“水利工程补短板、水利行业强监管”，水利部及地方政府也相继出台了融合智慧河湖管理概念的中远期河湖长制工作方案。主要体现在：运用互联网思维，推动云计算、大数据、物联网、人工智能等新技术与河湖管理深度融合，构建河湖动态全面感知、河湖信息充分共享、河湖服务智能周到的智慧管理平台。由此，现行河湖长制在对河湖岸线的监管可从监管手段多元化、监管内容精确化和监管问题定量化等3个方面进行拓展，以期达到减小河长巡河的工作量，让河长带着问题巡河，弥补河长巡河结束后出现的环境污染、河岸侵占等目的，构建升级版的河湖岸线智慧监管系统。

2 河湖岸线智慧监管解决方案

三角洲河网区内河道纵横交错，其中西、北江水道互相贯通，形成西北江三角洲，集雨面积8 370 km2，占三角洲河网区面积的85.8%，主要水道近百条，总长约1 600 km，河网密度为0.81 km/km2，区域工业发达，人口密集，水陆交通便利，经济迅猛发展的同时，也给区域水域环境和河湖岸线资源的保护带来了极大挑战。为此以推动落实河湖长制河湖岸线监管为目的，构建三角洲河网区智慧河湖管理系统，强化对河湖岸线的深度监管的研究工作亟待开展。

针对搭建智慧河湖监管系统，各地方政府也相继发布了关于保障河湖长制长效久治的智慧河湖监管工作方案，主要体现在运用互联网思维，耦合云计算、大数据、物联网、智能感知等新技术与河湖管理深度融合，构建河湖按智慧管理平台。

以河湖长制为背景，推动河湖岸线的智能监管是落实河湖长制的必然要求。以河湖岸线的监管为例，为解决对侵占河道、围垦湖泊、岸线非法占用等情况的智能监管，分析了现有监管上报问题的主要内容，对不同的监管上报问题进行分类；结合不同的监管内容、河段特性及河长管理属性等，制定了不同监管技术的使用监管原则；同时也分析了不同监管技术在问题定性识别方面所需要的本底数据库内容，并设计了相应的监管技术方案。

2.1 监管内容

梳理广州市河湖长巡河上报的主要问题有：垃圾堆积、违法建筑、漂浮物、工业废水排放、养殖污染、化学药品、堆场码头、违法围垦、排水设施、建筑废弃物、农家乐(餐饮)、生活垃圾、河道维护养护、其他等。结合各类上报问题的特征，将与河湖岸线管理保护相关的内容分为：涉水工程、非法排污、垃圾倾倒三大类，各监管项目主要包含的监管问题见表2。

表2 河湖岸线监管上报问题分类

2.2 监管方法

现行河长管理平台上报问题的来源主要包括河长巡河、公众反馈以及社会舆情等方面，如何高效监管河段与处理收集到的信息是河湖岸线智慧监管的关键。现行天地立体监测的技术方法主要有遥感影像解译、无人机航拍、无人监测船和视频站监控等，对监管信息识别与处理方法主要有人工识别、智能感知、智能感知与人工校核结合等方式。

目前遥感影像解译、无人机航拍、无人监测船和视频站监控等监管技术已经有了较为成熟的应用。林顺海[19]、朱菲[14]、李超超[20]等探讨了无人机遥感技术在河长工作中的应用，分析了无人机遥感技术在河湖水域岸线管理保护方面的技术方案与工程实践。丁春梅等[15]通过使用无人监测船等组建了水体监测物联网，实现对河道水水质的在线监测及对污染源的灵敏追踪，并在扬州市多个水库与河道进行了使用。许静波[21]、左建军等[22]对水面漂浮物的智能监测技术进行了可行性分析，并提出了基于视频监测的河道漂浮物监管模型构架。陈鹏[23]等分析总结了舆情分析、图像识别、智能语音交互、知识图谱等人工智能技术，辅助解决河长制管理中的舆情监控、突发事件监控、巡河监督、社会工作参与和决策分析等业务。

不同监管技术的特点对比见表3，由此可知，单一的智能监管技术难以监管不同河段的全部问题，因此需要结合不同智能监管手段的技术特点，耦合多元监管手段，以期最大程度达到全方位的河湖岸线智慧监管。

表3 不同监管技术的特点对比

2.3 监管原则

根据河湖长制的工作方案与河湖岸线智慧监管的要求，制定河湖岸线智慧监管方案，强化河段的监管，保证监管的实时性。引入多元的监管技术，达到智能定量地识别问题、定性分析问题、生成问题报告、弥补河长巡河对河湖监管的局限性的目的。让河湖长带着问题去巡查、校核与处理问题，提高河湖长管河治河能力。考虑到获取高分遥感影像的周期性、无人机遥感存在的禁飞区，以及大量布设无人船和视频站的成本,结合河道自然属性和社会属性，拟定了不同技术的监管设置原则。

a) 不同级别河长管理河段，采用的监管技术不同。广东省、浙江省、云南省等均建立了“省、市、县、乡、村”5级河湖长制，其中村级河长的巡河要求为每日一巡、乡级河长为一周一巡，以此类推，越高级别的河长的巡河周期越长，故结合不同监管技术的周期性，针对“省、市、县”级河湖长所管河段，优先使用遥感影像解译的方法进行监管，对“县、乡”级河湖长所管河段，优先使用无人机遥感的方式监管，对“乡、村”级河湖长所管河段，优先使用无人船或视频监控的方式进行监管。

b) 不同河宽河段，监管技术不同。结合不同监管技术的精确度和可操作性，对干支流等河面宽阔(河宽大于30 m)、河岸人口密度小的河段，考虑到河段大江大河主要为市、区级河长监管，巡河周期长，且发生在大江大河段的侵占岸线、非法围垦等问题存在的时间长，对实时性的要求相对较低，故优先采用遥感影像解译的方法发现问题。对河面较宽(河宽介于10～30 m)、河岸人口密度较大的河段，类似河段主要受区、镇级河长监管，监管周期相对较长，监管问题类型较多、河道监管要求也较高，则通过周期性的无人机航拍或在主要桥梁处、生活集中区增设视频站。对河面较窄(河宽小于10 m)，河岸人口密度大，优先考虑通过在桥梁处或主要生活区增设视频站的方式，辅助河长对河道监管。

c) 不同问题集中河段，监管技术不同。由于不同监管技术对问题识别的局限性和精确度，对以侵占河道、非法围垦等监管问题为主的河段，优先采用遥感影像解译的监管识别方式；对以非法排污、非法堆场、非法采砂等问题为主的河段，优先采用无人机遥感监管的方式；对以垃圾倾倒、水面漂浮物等问题为主的河段，优先考虑增设视频站或无人监测船的监管方法。

2.4 本底数据库的搭建

智慧河湖岸线的监管不仅体现在使用天地立体监测技术对河湖岸线的监管，同时也体现在结合大数据分析和计算方面。耦合多元监管技术，对监管数据进行分析计算，结合岸线区段的规划要求和业务部门要求，对监管问题进行定量的分析和定性的评价。

李智勇[24]、姚赫[25]等探讨了高、中、低空遥感影像结合一体化通讯及数据传输等技术在生产建设项目水土保持方面的应用；李佳琦[26]、温爽[27]等研究了基于高分遥感影像，采用光谱分析技术，对城市黑臭河水体进行自能识别；阎雨[28]等结合河湖长制的工作任务和遥感技术的特点，探讨了遥感技术在水资源、河湖岸线监测等方面的应用。

为此，构建基于河湖长制的河湖岸线智慧监管系统，在监管技术上，融合卫星遥感、无人机遥感、无人船监测、视频监控等多元监管技术；在问题识别上，需要构建对识别问题进行评价的本底数据库，并结合智能识别与分析方法，进而识别监管问题的类型和评价问题。根据问题识别的类型，需要构建的本底数据库的类型和包括的内容主要见表4。

表4 本底数据库内容

2.5 监管方案

现行河湖长制的主要工作流程见图3，主要是河长巡河发现问题后，通过河长APP提交至河长办。然后由河长办流转答复问题的解决方案，最后反馈至河长办结问题。

图3 现行河湖长制监管工作流程

以现行河湖长制工作的整理工作流程为基础，针对涉水工程、非法排污、垃圾倾倒等问题，结合不同的监管手段和问题识别方法，考虑智慧河湖监管的监管原则，分别制定了相应的监管技术方案。意在协助河湖长管河治河，辅助河湖长对河道问题的监管与识别，对非巡河期发现的问题生成问题报告，推送至管理河长，使得河湖长带着问题巡河治河，更加高效、智能地对河湖岸线进行全要素的监管。不同监管问题的智慧监管技术方案见图4—6。

图4 垃圾倾倒智慧监管技术方案

图5 涉水工程智慧监管技术方案

图6 非法排污智慧监管技术方案

3 结语

以河长巡河为主的河湖岸线监管方式，在河湖长制的初级阶段，为保护水环境、修复水生态、控制水污染、强化水域岸线管理起到了关键性的作用。但对于巡河监管该方式而言，存在监管主体问题识别不清、有效期短等局限性，以河湖长制河湖岸线监管为例，拓展监管手段与技术，实现全方位、全要素、实时有效的监管是进一步强化水域岸线监管的主要途径。

融合智慧河湖监管的模式，引入多元的天地立体监测手段和智能感知与大数据挖掘技术，分别制定对不同监管问题、不同特征河段的监管技术方案，进而达到对河湖岸线的全要素监管，辅助河湖长制巡河，让河湖长带着问题巡河治河，能有效提升河湖长制的管河治河能力，为决策部门提供技术支撑。