水生生物保護區(qū)浮標式多功能界標的應(yīng)用研究

吳建輝 劉健 陳錦輝 戴小杰 陳巍博 仰孝輝 趙晨

摘 要：界標是自然保護區(qū)重要的管護設(shè)施，但目前水生生物保護區(qū)界標還未有明確規(guī)范。集合航標、在線監(jiān)測浮標和界標的特點，探索性地制作了3座浮標式多功能界標，并投放于上海市長江口自然保護區(qū)南邊界。經(jīng)實際應(yīng)用，浮標式多功能界標起到了助航、確界、告示、警示和在線環(huán)境監(jiān)測的作用，進一步提升了水生生物保護區(qū)的管理保護能力。

關(guān)鍵詞：界標;水生生物保護區(qū);浮標;多功能

中圖分類號 P332.4文獻標識碼 A文章編號 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區(qū)條例》[1]規(guī)定，自然保護區(qū)為對有代表性的自然生態(tài)系統(tǒng)、珍稀瀕危野生動植物物種的天然集中分布、有特殊意義的自然遺跡等保護對象所在的陸地、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、不同等級的自然保護區(qū)2740個，總面積約147.03萬km2[2]。自然保護區(qū)保護了我國85%以上野生動物和65%以上的野生植物群落，使絕大多數(shù)國家重點保護的珍稀瀕危野生動植物都得到了有效的保護[3]。為規(guī)范自然保護區(qū)的建設(shè)和管理，提高管理水平、充分發(fā)揮自然保護區(qū)的各種功能，自然保護區(qū)應(yīng)劃定明確的范圍邊界，并標明區(qū)界，予以公告[1]。按照《國家級自然保護區(qū)規(guī)范化建設(shè)和管理導(dǎo)則》[4]規(guī)定，自然保護區(qū)應(yīng)在人為活動頻繁地區(qū)以及主要道路相交處、轉(zhuǎn)向點設(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、航道圖等標注，條件成熟的可在邊界設(shè)立浮標或者永久性標志。水生生物保護區(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)置明顯的邊界標識，以示區(qū)界、指示方向、闡述規(guī)章制度、提示警告和表達信息等。作為自然保護區(qū)主要管護設(shè)施的界標，多以界牌、界碑或界樁的形式設(shè)置[5～8]。界樁類的界標僅限于陸上自然保護區(qū)或有岸線的水上自然保護區(qū)，并不適用于大多數(shù)的建立于水域中的水生生物保護區(qū)。

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

1 浮標式多功能界標制作

1.1 建設(shè)條件 浮標式多功能界標設(shè)置于中華鱘保護區(qū)的南邊界線上。中華鱘保護區(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高5m等深線圍成的水域，邊界平均水深約5m。該水域為非正規(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)常受到臺風(fēng)的侵襲。

1.2 選型 浮標式多功能界標選用天津天元海科技開發(fā)有限公司出產(chǎn)的海星-300A浮標體（圖2、圖3）。浮標體直徑3000mm，高度2800mm，厚度14mm，浮力45KN，重量4.05T，最大錨吸力6500kg，標稱吃水2300mm。浮標體骨架材質(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。浮標體組裝方式為模塊化單元組裝。浮標體顏色為IALA黃色，設(shè)計壽命為15年。浮標體具有較強的抗擠壓、抗撞擊能力，強度高、結(jié)構(gòu)可靠、重量輕，便于安裝、維護、運輸和布放的特點。

1.3 組成 浮標式多功能界浮標體主要由儀器艙、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標識物，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)測傳感器。底部支座（圖7）位于浮標體下部，用以鏈接錨鏈和沉錘，起錨系作用。

1.4 配置 浮標式多功能界標主要有配置助航設(shè)備、在線環(huán)境監(jiān)測設(shè)備、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)和界標銘牌，用以助航、確界、告示、警示、在線環(huán)境監(jiān)測。助航設(shè)備按照《海區(qū)浮動助航標志配布導(dǎo)則》配置，有LED航標燈、無源雷達反射器、X形頂標、能源設(shè)備、AIS應(yīng)答器。在線環(huán)境監(jiān)測設(shè)備配備有風(fēng)傳感器等10個傳感器（表1），測量風(fēng)速、流速等21項指標。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。界標銘牌懸掛于界標上部，用以告示和警示作用。

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

2 實際應(yīng)用

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

2.2 編號 浮標式多功能界命名形式為“滬鱘?！?阿拉伯數(shù)字。為方便保護區(qū)管理，界標從西向東依次編號，分別命名為“滬鱘保01”～“滬鱘保03”。AIS航標命名形式為“HU XUN BAO”+阿拉伯數(shù)字，編號同AIS航標所在界標，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)測界標。

2.3 布設(shè) 浮標式多功能界標投放于上海市長江口中華鱘保護區(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 浮標式多功能界標上懸掛界標警示銘牌（圖9），涂裝中華鱘保護區(qū)logo、界標編號，整體呈黃色。

2.5 數(shù)據(jù)信息通訊 浮標式多功能界標設(shè)置了以下2種通訊系統(tǒng)，一是用以界標定位的北斗衛(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4K超高清視頻的無線傳輸，地形適應(yīng)能力強，有效應(yīng)對海平面非直視條件，具有低功耗、超遠距離、抗干擾能力強、易于部署的特點。

2.6 在線環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)采集 在線環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)通過杭州應(yīng)用聲學(xué)研究所開發(fā)的海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)采集和顯示（圖10）。海洋環(huán)境實時監(jiān)測系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)定的數(shù)據(jù)的采集與刷新周期實時接收在線環(huán)境監(jiān)測數(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 水生生物保護區(qū)界標設(shè)置的制約因素 一是自然保護區(qū)邊界不清問題。我國自然保護區(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[2]，截至2017年底，全國2740個自然保護區(qū)中，有60%的保護區(qū)有明確范圍邊界。從國家自然保護區(qū)管理評估組分析整理的數(shù)據(jù)看，有約71%的國家級自然保護區(qū)存在范圍或土地權(quán)屬邊界不清的問題。中華鱘保護區(qū)批建時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個界標。水生生物保護區(qū)勘界立標工作還任到重遠。二是水生生物保護區(qū)的界標無明確規(guī)范。2003年發(fā)布的中華人民共和國環(huán)境保護行業(yè)標準《自然保護區(qū)管護基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 129-2003）[4]，規(guī)定了自然保護區(qū)標樁、標牌等管護設(shè)施的顏色、文字、尺寸、材質(zhì)等內(nèi)容制定了標準。2011年，國家林業(yè)局發(fā)布了行業(yè)標準《自然保護區(qū)設(shè)施標識規(guī)范》（LY/T 193-2011）[5]，對自然保護區(qū)界碑、界樁等邊界標識的文字、圖案、尺寸、模式做了規(guī)定。但是上述標準只適用于自然生態(tài)系統(tǒng)類和野生生物類自然保護區(qū)中設(shè)施標識的制作與使用，而水生生物類自然保護區(qū)等全水域自然保護區(qū)的界標未見有相應(yīng)規(guī)范標準。長江口水域中的標識物以航標為主，并有《中國海區(qū)水上助航標志》（GB4696-2016），《海區(qū)浮動助航標志配布導(dǎo)則》（GBT26781-2011），《中國海區(qū)水上助航標志形狀顯示規(guī)定》（GB/T6161-1996）等一系列標準規(guī)范。中華鱘保護區(qū)以航標為載體，配備自然保護區(qū)邊界標識的文字、圖案和設(shè)備，因地制宜地設(shè)計出了水生生物保護區(qū)浮標式多功能界標，實現(xiàn)了確界、告示、警示、助航等界標功能。同時，體積大、穩(wěn)性強的界標能夠裝載環(huán)境監(jiān)測所需的氣象、水文和水質(zhì)等傳感器，增加了界標的在線環(huán)境監(jiān)測功能，成為了一款適應(yīng)于水生生物保護區(qū)的浮標式多功能界標。

3.2 浮標式多功能界標提升了中華鱘保護區(qū)的管理保護能力 中華鱘保護區(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》實時30d統(tǒng)計顯示（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性強，時常進入中華鱘保護區(qū)開展?jié)O業(yè)捕撈等違法生產(chǎn)經(jīng)營活動，但因未設(shè)置界標等管護設(shè)施，無法有效地對越界行為進行認定，以及不能對越界人員進行行政處理，嚴重影響了保護區(qū)的管理和保護。

2017年中央1號文件要求“率先在長江流域水生生物保護區(qū)實現(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區(qū)名錄的通告》，決定從2018年1月1日起率先在332個水生生物保護區(qū)逐步施行全面禁捕。中華鱘保護區(qū)納入了名錄。自2017年起，環(huán)保部持續(xù)開展自然保護區(qū)監(jiān)督檢查專項行動，即為“綠盾”行動。根據(jù)《關(guān)于聯(lián)合開展“綠盾2018”自然保護區(qū)監(jiān)督檢查專項行動的通知》（環(huán)生態(tài)函[2018]43號），將“是否開展勘界工作、立標工作是否符合相關(guān)標準要求”作為重點檢查問題。中華鱘保護區(qū)邊界設(shè)置了部分界標后，在明顯的文字、圖案和燈光指引下，減少了誤闖保護區(qū)行為的發(fā)生，增加了越界保護區(qū)行為的取證依據(jù)，提高了違法違規(guī)活動的管理能力，推進了水生生物保護區(qū)全面禁捕工作，提升了保護區(qū)管護能力。保護區(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，保護中華鱘保護區(qū)內(nèi)的自然環(huán)境和自然資源。保護區(qū)管理處采用的是行船采樣、實驗室檢測的常規(guī)監(jiān)測方式。浮標式多功能界標具有在線環(huán)境監(jiān)測功能，提供了實時持續(xù)的環(huán)境數(shù)據(jù)，豐富了監(jiān)測手段，進一步提高了自然保護區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護能力。

3.3 浮標式多功能界標的安全管理 浮標式多功能界標具有助航功能。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)故障得不到及時修復(fù)，將危及船舶航行安全。遙測遙控系統(tǒng)集多種全新理念的監(jiān)控功能于一體，將傳統(tǒng)航標監(jiān)控系統(tǒng)只針對于航標燈的監(jiān)控理念拓展到對整個航標的狀態(tài)監(jiān)控，能用最簡便的安裝方式獲取盡可能多的信息、全方位地展示航標狀態(tài)。該系統(tǒng)的應(yīng)用，將進一步提高航道航標管理水平，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)能力，同時也減輕了航標工作人員的工作強度。

為確保界標的可用性、可靠性和維護的及時性，將3座浮標式多功能界標納入到航標遙測遙控系統(tǒng)中。終端將通過GPRS及北斗短報文通訊渠道，將界標遙測實時數(shù)據(jù)上傳至上海航標處遙測遙控系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，在應(yīng)用軟件短端進行顯示航標遙測信息（圖13），保障對界標的安全管理。

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（責(zé)編：張宏民）