水庫網格化規劃與管理探討——以紹興市湯浦水庫為例

陳偉 李錦 徐克銘 張振中

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水庫網格化規劃與管理探討——以紹興市湯浦水庫為例

陳偉1李錦2徐克銘2張振中1

（1國家林業和草原局華東調查規劃設計院 浙江杭州 310019； 2浙江省紹興市湯浦水庫有限公司 浙江紹興 312000）

以計算機技術、互聯網技術和3S技術為基礎，對湯浦水庫進行網格化規劃、施工和管理。在規劃過程中借助GPS、GIS技術，做到空間信息的精準定位；在施工過程中借助RS、GIS技術和DEM數據，對施工面積和長度進行投影計算和非投影計算，做到經費和工程量的精準核算；在管理過程中，借助計算機技術、互聯網計算和3S技術，進行網格化管理。該方法對精準林業的發展具有一定的推動作用。

網格化；路網；GIS；RS；GPS

網格化管理是近幾年比較流行的社會管理模式，其基本思路是將管轄區域分割成網格單元，利用計算機技術、互聯網技術以及3S技術，對網格單元進行實時動態管理[1]。這種管理模式在城市部件管理方面應用較多，首先在湖北省宜昌市實行[2]。李德仁用3S技術、計算機技術、互聯網技術將城市部件連接起來，實現了從城市GIS到城市網格化的管理模式，凸顯了高效的城市服務水平[3]。水庫大壩管理是一項很重要的內容，關系到居民生活和財產安全，其管理部件，比如生物防火林帶、瞭望塔、消防水池、山塘水庫、漲落帶的分布等信息與地理空間位置密切相關。基于GIS思想對水庫進行網格化規劃，可以有效布置生物防火林帶，對森林防火進行網格化隔離和網格化巡護，一旦發生火災，便于網格化指揮撲救；進行網格化施工，可以做到施工進度和施工工作量的精細化計算，如生態防火林帶施工長度和面積、林相改造面積、消防通道長度可以借助GIS、GPS技術計算需完成的工程量，合理估算需要投入工時；后續可以基于3S技術（RS：遙感，GIS：地理信息系統，GPS：全球定位系統）對水庫監控和管理[4,5]，如由消防通道與林區道路組成路網，結合火點位置進行最優或最短路徑分析；由山塘水庫、消防水池、火點和路網結合進行最近服務設施分析；由視頻監控點和瞭望塔位置可進行緩沖分析和通視域分析。上述3S技術結合計算機技術、互聯網技術進行網格化管理，可以提高水庫管理的信息化和智慧化水平。

紹興市湯浦水庫交通比較方便，森林植被茂密，林下可燃物大量堆積，再加上水庫周圍群眾防火意識淡薄，自由進入庫區上墳燒紙放鞭炮，火源管理難度大，火災隱患十分嚴重。雖然，紹興市人民政府十分重視水庫的保護和庫區的森林防火工作，實行庫區封閉式管理，但總的來看，防火的基礎設施仍很薄弱，技術手段還很落后，不能確保水庫萬無一失。為保護水庫的安全，加強水源涵養林保護勢在必行，所以，嘗試基于網格化管理模式對水庫進行規劃、施工、監控和管理具有重要意義。

1 研究區概況與技術路線

1.1 研究區概況

湯浦水庫位于柯橋、上虞、嵊州三縣交界處，流域集水面積460平方公里，平均年入庫水量3.66億立方米，設計正常蓄水量1.85億立方米、日供水能力為100萬立方米，是紹興市區、上虞及周邊地區數百萬城市居民的主要飲用水源。庫區周圍群山環抱，山地丘陵地貌，隸屬仙霞山系會稽山支脈，地勢南高北低。屬于亞熱帶季風氣候，其氣候特征是：四季分明，溫暖濕潤，光照充足，雨量充沛。年均溫為14.4-16.4℃；年降水量1400-1600mm，其中有兩個高峰期和低谷期，3-6月為第一雨季，9月為第二雨季；7-8月、10月-翌年2月為少雨季節。

1.2 技術路線

水庫網格化規劃技術路線如圖1所示：以遙感影像、DEM、地形圖為基礎，采用移動GIS軟件進行點、線、面采集，如山塘水庫位置、生物防火林帶長度、森林消防通道、森林撫育小班、漲落帶范圍等，然后對采集數據進行整理、建立拓撲關系、進行GIS空間分析，最后對規劃成果進行格網化管理。

圖1 技術路線圖

2 設計原則與建設內容

2.1 設計原則

（1）統籌規劃、生態優先：針對現有水庫資源、有利條件、發展規劃，充分利用河流、水庫水面、公路等天然屏障，合理布局網格化建設，做到既降低成本，又提高防火隔離效率和改善水庫水源質量。

（2）因地制宜、適地適樹：充分考慮庫區內的地形、地勢、地貌、土壤等各種因素，適地適樹，漲落帶改造采用耐濕性較強、長期在水中也能正常生長的樹種；要充分采用抗燃性鄉土樹種和其他抗燃性、環境適應性較強的防火樹種營造防火隔離帶，同時清除易燃的喬、灌、草，保留目的樹種；山塘水庫改造要根據區域地形條件及路網、防火林帶網的布局，以最短路徑合理選擇位置，以達到就近取水、快速滅火的目的。

（3）因害設防、突出重點：根據自然地理條件和經濟條件，以及森林火災發生的可能性和危害性，實行防火網絡規劃控制由大到小，建設先易后難，合理規劃林帶類型，優先建設高火險等級區域，營造林帶與自然阻隔帶形成閉合圈。

（4）合理布局、樹種多樣：在樹種配置時應考慮針葉與闊葉樹種的搭配、常綠與落葉樹種的搭配、速生與長壽樹種的搭配、喬木與亞喬木灌木的搭配，有助于構成森林生態系統的多樣性和穩定性，并利用不同樹種的形態特征來產生豐富的景觀效果。

2.2 總體布局

（1）一個閉合圈 ：湯浦水庫外圍區域防火林帶主體工程已經完成并取得良好效果，但還需建設外圍防火林帶，使庫區整個區域形成閉合，起到有效阻隔作用，減少外圍村民活動對庫區的影響，防止庫區周邊接壤區域林火蔓延至庫區。

（2）多個分割單元：防火林帶閉合圈內部，按照“橫向分割、縱向加密”的建設思路，使整個庫區無盲區無隱患，每個網格都可定位、管理、巡查，通過消防水池的合理布局，以最優路徑分析、最短路徑分析、最近服務設施分析來合理指揮森林防火工作。

（3）多點服務設施：針對湯浦水庫森林防火基礎設施現狀，多個地點設置消防蓄水池，配合智能監控平臺全面監測，一旦發生火災，快速定位消防水池，分析水池與火點之間的距離及時間，在最短時間內到達火場，有效控制火勢，將火災造成的損失降至最低限度。

3 建設內容與分布實施

3.1 建設內容

（1）生物防火林帶建設：根據森林防火的實際情況，規劃生物防火林帶設置在山脊、山腳、道路。由于山脊易形成反向氣流，能有效阻止火災的蔓延，山脊防火林帶的防火效果更佳；山腳防火林帶能有效阻隔生產性火源使用不慎燒向林地，也是生物防火林帶建設的重要內容。為此，在生物防火林帶設置類型規劃時，應以山脊防火林帶為主，山腳防火林帶次之。根據模擬實驗數據和南方試驗點的多年實踐，規劃山脊防火林帶寬11～29m，山腳、林緣防火林帶寬10～23m，道路防火林帶寬11～14m。該項目規劃的混交林帶主要采取喬灌結合方式營造木荷生物防火林帶，林帶寬度為20m。

（2）山塘水庫改造：山塘水庫改造工程的改造方式為：打通水面至改造山塘水庫道路，寬度2～3m；現有山塘水庫修繕加固，改造溢洪道。溢洪道采用塊石砌筑，導墻基礎開挖至基巖層，底坡較陡段基礎開挖成階梯狀，有利于導墻穩定。塊石應臥砌，上下錯縫，內外搭接，確立穩定。砌筑灰縫寬應控制在20～30mm，如縫隙較大，則應用碎石塞填。

（3）森林撫育建設：根據“因地制宜，適地適樹”的原則，選擇適合項目區立地條件且具有觀賞價值和生態效能高的優良鄉土闊葉樹種進行改造和培育，增加項目區內樹種組合，改善林相結構，豐富森林植被層次及季相變化，達到森林層次豐富、景觀優美、生態功能完善的森林群落目標。一定程度上改善林區現有的林相結構，不僅可以防止森林火災，而且能豐富庫區物種多樣性，提高森林生態系統穩定性，預防病蟲害發生。

（4）漲落帶改造：漲落帶具有涵養水源、防止庫外地表徑流沖刷庫岸、阻擋泥沙和雜物直接進入水庫，在水體周邊通過綠化措施形成生態環境緩沖區，以保護漲落區的水體質量環境。湯浦水庫的漲落帶屬于緩坡型，具有地勢平緩、土壤條件普遍較好、連片面積大等特點，所以該區域漲落帶工程，可以根據季節水面變化，使用機械進行作業。

（5）森林消防通道建設：森林消防通道在阻隔林火，巡山護林，野外火源管理，撲救兵力投送，撲火機具、設備、食品等后勤保障物資的輸送補給，以及在實施科學高效撲救指揮等工作中都發揮著至關重要的作用。因此，需要加強森林消防通道建設，使林區交通具有較強的通達功能。項目防火通道建設采用“三步走”方式：一是采用手持GPS設備進行林區軌跡記錄，以軌跡結合地形地貌合理確定防火通道路線；二是結合林區松材線蟲病伐區道路進行道路改造，節省工作量；三是根據山塘水庫、防火通道、林區火險等級，進行長度和延伸方向設計。

3.2 分布實施

（1）地理空間信息量算：施工過程中，需要計算林區實際施工的面積和長度以核算費用，故需要分別計算施工的投影面積和實際面積。投影面積和長度的計算采集高精度GPS測量拐點、結合高清影像進行面積勾繪，最終在GIS軟件中進行計算。實際施工面積和長度的計算則在上述數據源的基礎上，加上DEM（數字高程模型）進行斜坡角度計算，然后結合GIS軟件計算實際面積和長度。做到上報林業部門的采用標準統一的投影面積，實際施工按照實際工程量進行核算。

（2）成果展示：如圖2所示，為湯浦水庫最終建設成果，由生物防火林帶對整個水庫管理區域進行格網化劃分，對火險等級敏感區域進行森林撫育、唐山水庫改造、消防水池建設、森林消防通道建設，對漲落帶區域進行池杉種植。整體上做到由點到線的網絡連接，由線到面的全面覆蓋，達到水庫規劃與施工網格化的目的。如圖3所示，為湯浦水庫建設成果的后續管理。首先對上述規劃和施工成果進行空間信息化，做到“以圖管地”，達到網格化巡護、監控、輔助決策的目的。

圖2 規劃成果

圖3 網格化管理系統

4 結論與討論

4.1 網格化規劃與管理水庫的特點

本文所提出的網格是以生物防火林帶為紐帶，以山脊、山溝、道路和水系為界限，通過縱橫交織，達到網格分塊規劃與管理的目的。充分挖掘每個網格內的空間資源，合理布局配套設施，適地適樹，發揮水庫的生態功能，保護水源地的生態環境。

4.2 借助GIS空間分析技術進行基礎設施最優配置

山塘水庫、消防水池可以借助高精度定位設備，如用手持GPS進行空間定位。消防通道、生物防火林帶和林區道路，可以組合成路網。這樣以山塘水庫、消防水池為節點，以消防通道、生物防火林帶和林區道路為網絡，借助GIS空間分析技術，可以對山塘水庫、消防水池進行最近服務設施布局，對消防通道、生物防火林帶和林區道路進行最優路徑布設，既達到資源空間合理布設，一旦發生火災又可以及時最優化調用防火滅火相關資源。

4.3 網格化規劃與管理推動精準林業發展

一旦按照網格化的思路規劃好整個水庫，可以為今后的林業精細化管理提供很多便利。主要體現幾個方面：一是實現分區域的網格化管理，一個人管轄多個網格，掌握所屬轄區內的林業資源，做到心中有樹、心中有數；二是對于森林巡護、森林防火進行網格化打卡，借助于3S技術，實現森林資源的動態巡護，實時考核，提高工作效率；三是網格化管理可以為森林科學經營、科學管理以及科學預測提供精準的數據支撐。

[1] 鄭澤金, 張國祥. 城市網格化管理拓展研究——以宜昌市網格化管理為例[J]. 湖北行政學院學報, 2014，(4):45-48.

[2] 劉琪.城市網格化管理模式的拓展應用研究——以長寧區為例[D]. 上海交通大學, 2008.

[3] 李德仁, 彭明軍, 邵振峰. 基于空間數據庫的城市網格化管理與服務系統的設計與實現[J]. 武漢大學學報（信息科學版）, 2006, 31(6):471-475.

[4] 沈亮. 基于手機APPGISOLAP的移動運營商網格集中管理中心系統的設計與實現[J]. 軟件, 2016, 37(4):74-83.

[5] 李鵬, 王英杰, 虞虎,等.基于GIS格網化分析支撐的旅游空間規劃技術方法研究——以青島市為例[J]. 自然資源學報, 2018, 33(05):95-109.

2018-11-15

F307.2

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1004-7743（2019）01-0027-04