基于河湖長制的河湖岸線智慧監管方案設計
——以珠江三角洲河網區為例

劉晉高，方神光，許劼婧，黃代忠

(珠江水利委員會珠江水利科學研究院，廣東廣州510611)

2016—2017年，中央全面深化改革領導小組、中共中央辦公廳和國務院辦公廳相繼印發了《關于全面推行河長制的意見》《關于在湖泊實施湖長制的指導意見》，隨后各地方政府也相繼出臺了關于推行河長制、湖長制的工作方案及工作目標，建議了河長制、湖長制的河湖管理制度。其中就現階段河湖長制的工作方案而言，最具特色的是建立了以地方區域行政首長為河長、湖長，全面負責河湖監管的制度，通過各級的河湖長對管理河段的巡河查看、發現問題、上報問題及解決問題的方式，進而達到管河治河的目的。

水域岸線的管理與保護是推行河湖長制的主要工作內容，為了落實強化對水域岸線的管理保護，水利部出臺了以“清四亂”為代表的專項整治行動方案，發表了《關于推動河長制從“有名”到“有實”的實施意見》，總體上取得了顯著的管治成績，但破壞河湖岸線的事件仍有發生，屢杜不停。

針對河湖岸線屢遭破壞的現狀，諸多學者從河湖岸線管理范圍[1-2]、岸線功能分區[3-5]、管理部門的權責劃定和執法聯動等[1, 6-7]方面進行了分析探討，其主要是從決策者的角度，對現狀的管理制度與辦法進行分析，并給出修正的意見。夏繼紅等[8]根據河流城鎮區域岸線和鄉村區域岸線的特點，針對河岸縱向、橫向、功能區劃及主體工程的要求，分別提出了各自規劃的具體要求和岸線管控的具體建議；王德維等[9]通過對城市河道的現場調查，分析了城區河道岸線利用的現狀及存在的問題，并給出了岸線利用指導意見和保護措施；常文倩[10]等針對河道岸線開發利用管理和發展存在的諸多問題，采用PSR模型構建河道岸線資源評價指標體系，并對典型城鄉岸線資源開發利用現狀進行了評價。

僅有少部分學者從強化河湖岸線監管方面進行了研究[11-13]，朱菲等[14]基于無人機遙感技術的特點，分析了無人機遙感技術在河長工作中應用的可能性；丁春梅[15]等根據黑臭水體的特性，選取了透明度、溶解氧等監測指標，構建了基于物聯網技術的水質自動監測網，為降低河長巡河問題的漏報率，做到及時預警提供了技術支撐。

總的來說，已有的研究主要集中在河湖長制的法制建設、多部門聯動監管以及規劃管理等方面，對多元監管技術在河湖長制監管中的應用、統籌河湖長制與智慧水利對河湖岸線監管提出技術方案的研究較少。在現有的河湖長制工作方案基礎上，如何建立長久有效可持續的監管技術方案，現已是水利管理工作者切實關注的焦點[16-17]。

本文從“水利工程補短板、水利行業強監管”著手，分析了廣州市河湖長對河湖岸線監管的現狀，梳理了在河湖岸線監管方面存在的局限性，并考慮近遠期的河湖長制工作方案需求，提出了融合天地多元監管手段與智能感知、大數據分析技術的河湖岸線智慧監管思路，確定了河湖岸線智能監管的原則，設計了針對不同管理河段、不同分類監管內容的監管方案，以期為提升河湖長制的管河治河能力提供指導。

1 河湖岸線監管現狀

1.1 河湖長制河湖岸線監管現狀

廣州市地處珠江三角洲地區下游，水網密布，縱橫交錯，市內河段多以河涌為主。為推進河湖長制工作方案，強化河湖管理。廣州市在全省率先推出“互聯網+河長制”治水模式，現已全面建成了市、縣(區)、鄉(鎮、街道)、村4級河湖長制的河湖管理、監督與考核信息體系。目前廣州市4級河湖長制管理范圍主要覆蓋全市1 672余條河流(涌)，7 500余河段的信息，共串接各級河長2 900余名，各級河長辦180余個、各級職能部門500余處。

當前主要以河湖長巡河查看的方式，對管理河段進行查看監管，落實河湖長管河治河的要求。河長巡河主要是在河岸邊，以人工識別的方式發現問題，并對發現的問題拍照取證，然后再通過河長APP上報及處理問題。目前以河長巡河為主的監管方式，強化河湖岸線及水環境的保護已取得了顯著的成效[18]。

1.2 河湖長制問題識別與反饋

當前處于推行河湖長制工作方案的初始階段，現階段以河長巡河為主，市民舉報、社會反饋、暗訪調查等為輔的監管方式，對河湖岸線侵占河道、非法圍墾、亂占濫用、多占少用、占而不用等問題監管。關閉整治了大量的“散亂污”場所，清了一批侵占河道的非法建筑物，監管成效顯著。但對比分析廣州市河長管理系統在2018年5—12月的監管數據發現，目前以河湖長巡河監管的方式在對監管問題的識別、監管效率和監管有效時間等方面存在一定的局限性，具體內容如下。

a) 問題識別不清。對河長巡河頻次、問題反饋數量、問題反饋內容等結果進行了統計分析，河長巡河識別反饋各類問題的所占比例見圖1。由圖可知，目前河長巡河識別出的問題主要有：工業廢水排放、養殖污染、排水設施、違法建筑、農家樂、建筑廢棄物、堆場碼頭、工程維護、生活垃圾等，占總上報問題比例的63.76%，另外仍有36.24%上報的問題分類不清。期間河長巡河上報的總問題數近2.56萬個，即內容識別模糊且已上報的問題近9 300項。由于河長在水利環境等專業知識方面的局限性，導致了對問題識別不清，對處理辦結問題形成了一定的阻礙，制約了河湖長制對河湖岸線的管理與保護。

圖1 河長巡河反饋問題分布

b) 監管有效時間短。統計全市河長數量、巡河的總次數、巡河總里程數及上報的問題數等，分析了河長巡河對河湖岸線監管的效率。數據統計結果見表1。對比分析了2018年5—6、7—8、9—10、11—12月4個時間段，河長巡河上報問題數和公眾反饋問題數的變化趨勢，統計結果見圖2。由圖2、表1可知，全市各級河長人均巡河里程3 km/次，單次巡河平均耗時1.25 h，對村鎮級河長而言，仍存在工作量大、耗時長的問題。分析巡河次數和問題上報總數發現，平均每天巡河上報問題數為105個，公眾每日反饋問題數為271個。隨著河湖長制工作方案的推進，河長巡河上報問題占總問題反饋數比例逐漸提高，公眾反饋問題數占總上報問題數的比例逐漸降低，整體維持在3∶1左右。

表1 全市河長工作內容情況統計

圖2 不同時段河長巡河上報與公眾反饋的問題比例

由此可知，在監管的專職人員有限的情況下，充分利用公眾反饋等監管手段仍無法做到實時監管，更多的是對問題發生后的監管處理。且以非法排污、非法采砂為主的河岸監管問題，常在夜間進行，單依靠人力進行巡查，無法全時段地巡查河道等，因此推斷河長在特定時段內的巡河，對河湖監管的效果有一定的局限性，即對問題識別不足，無法顧及非巡河期出現的環境問題等。

1.3 河湖岸線智慧監管解決思路

考慮到以河長巡河的方式落實河湖長制的工作方案，存在工作量大、涉及面廣、操作難、人力資源成本高等方面的潛在問題，圍繞“水利工程補短板、水利行業強監管”，水利部及地方政府也相繼出臺了融合智慧河湖管理概念的中遠期河湖長制工作方案。主要體現在：運用互聯網思維，推動云計算、大數據、物聯網、人工智能等新技術與河湖管理深度融合，構建河湖動態全面感知、河湖信息充分共享、河湖服務智能周到的智慧管理平臺。由此，現行河湖長制在對河湖岸線的監管可從監管手段多元化、監管內容精確化和監管問題定量化等3個方面進行拓展，以期達到減小河長巡河的工作量，讓河長帶著問題巡河，彌補河長巡河結束后出現的環境污染、河岸侵占等目的，構建升級版的河湖岸線智慧監管系統。

2 河湖岸線智慧監管解決方案

三角洲河網區內河道縱橫交錯，其中西、北江水道互相貫通，形成西北江三角洲，集雨面積8 370 km2，占三角洲河網區面積的85.8%，主要水道近百條，總長約1 600 km，河網密度為0.81 km/km2，區域工業發達，人口密集，水陸交通便利，經濟迅猛發展的同時，也給區域水域環境和河湖岸線資源的保護帶來了極大挑戰。為此以推動落實河湖長制河湖岸線監管為目的，構建三角洲河網區智慧河湖管理系統，強化對河湖岸線的深度監管的研究工作亟待開展。

針對搭建智慧河湖監管系統，各地方政府也相繼發布了關于保障河湖長制長效久治的智慧河湖監管工作方案，主要體現在運用互聯網思維，耦合云計算、大數據、物聯網、智能感知等新技術與河湖管理深度融合，構建河湖按智慧管理平臺。

以河湖長制為背景，推動河湖岸線的智能監管是落實河湖長制的必然要求。以河湖岸線的監管為例，為解決對侵占河道、圍墾湖泊、岸線非法占用等情況的智能監管，分析了現有監管上報問題的主要內容，對不同的監管上報問題進行分類；結合不同的監管內容、河段特性及河長管理屬性等，制定了不同監管技術的使用監管原則；同時也分析了不同監管技術在問題定性識別方面所需要的本底數據庫內容，并設計了相應的監管技術方案。

2.1 監管內容

梳理廣州市河湖長巡河上報的主要問題有：垃圾堆積、違法建筑、漂浮物、工業廢水排放、養殖污染、化學藥品、堆場碼頭、違法圍墾、排水設施、建筑廢棄物、農家樂(餐飲)、生活垃圾、河道維護養護、其他等。結合各類上報問題的特征，將與河湖岸線管理保護相關的內容分為：涉水工程、非法排污、垃圾傾倒三大類，各監管項目主要包含的監管問題見表2。

表2 河湖岸線監管上報問題分類

2.2 監管方法

現行河長管理平臺上報問題的來源主要包括河長巡河、公眾反饋以及社會輿情等方面，如何高效監管河段與處理收集到的信息是河湖岸線智慧監管的關鍵。現行天地立體監測的技術方法主要有遙感影像解譯、無人機航拍、無人監測船和視頻站監控等，對監管信息識別與處理方法主要有人工識別、智能感知、智能感知與人工校核結合等方式。

目前遙感影像解譯、無人機航拍、無人監測船和視頻站監控等監管技術已經有了較為成熟的應用。林順海[19]、朱菲[14]、李超超[20]等探討了無人機遙感技術在河長工作中的應用，分析了無人機遙感技術在河湖水域岸線管理保護方面的技術方案與工程實踐。丁春梅等[15]通過使用無人監測船等組建了水體監測物聯網，實現對河道水水質的在線監測及對污染源的靈敏追蹤，并在揚州市多個水庫與河道進行了使用。許靜波[21]、左建軍等[22]對水面漂浮物的智能監測技術進行了可行性分析，并提出了基于視頻監測的河道漂浮物監管模型構架。陳鵬[23]等分析總結了輿情分析、圖像識別、智能語音交互、知識圖譜等人工智能技術，輔助解決河長制管理中的輿情監控、突發事件監控、巡河監督、社會工作參與和決策分析等業務。

不同監管技術的特點對比見表3，由此可知，單一的智能監管技術難以監管不同河段的全部問題，因此需要結合不同智能監管手段的技術特點，耦合多元監管手段，以期最大程度達到全方位的河湖岸線智慧監管。

表3 不同監管技術的特點對比

2.3 監管原則

根據河湖長制的工作方案與河湖岸線智慧監管的要求，制定河湖岸線智慧監管方案，強化河段的監管，保證監管的實時性。引入多元的監管技術，達到智能定量地識別問題、定性分析問題、生成問題報告、彌補河長巡河對河湖監管的局限性的目的。讓河湖長帶著問題去巡查、校核與處理問題，提高河湖長管河治河能力。考慮到獲取高分遙感影像的周期性、無人機遙感存在的禁飛區，以及大量布設無人船和視頻站的成本,結合河道自然屬性和社會屬性，擬定了不同技術的監管設置原則。

a) 不同級別河長管理河段，采用的監管技術不同。廣東省、浙江省、云南省等均建立了“省、市、縣、鄉、村”5級河湖長制，其中村級河長的巡河要求為每日一巡、鄉級河長為一周一巡，以此類推，越高級別的河長的巡河周期越長，故結合不同監管技術的周期性，針對“省、市、縣”級河湖長所管河段，優先使用遙感影像解譯的方法進行監管，對“縣、鄉”級河湖長所管河段，優先使用無人機遙感的方式監管，對“鄉、村”級河湖長所管河段，優先使用無人船或視頻監控的方式進行監管。

b) 不同河寬河段，監管技術不同。結合不同監管技術的精確度和可操作性，對干支流等河面寬闊(河寬大于30 m)、河岸人口密度小的河段，考慮到河段大江大河主要為市、區級河長監管，巡河周期長，且發生在大江大河段的侵占岸線、非法圍墾等問題存在的時間長，對實時性的要求相對較低，故優先采用遙感影像解譯的方法發現問題。對河面較寬(河寬介于10～30 m)、河岸人口密度較大的河段，類似河段主要受區、鎮級河長監管，監管周期相對較長，監管問題類型較多、河道監管要求也較高，則通過周期性的無人機航拍或在主要橋梁處、生活集中區增設視頻站。對河面較窄(河寬小于10 m)，河岸人口密度大，優先考慮通過在橋梁處或主要生活區增設視頻站的方式，輔助河長對河道監管。

c) 不同問題集中河段，監管技術不同。由于不同監管技術對問題識別的局限性和精確度，對以侵占河道、非法圍墾等監管問題為主的河段，優先采用遙感影像解譯的監管識別方式；對以非法排污、非法堆場、非法采砂等問題為主的河段，優先采用無人機遙感監管的方式；對以垃圾傾倒、水面漂浮物等問題為主的河段，優先考慮增設視頻站或無人監測船的監管方法。

2.4 本底數據庫的搭建

智慧河湖岸線的監管不僅體現在使用天地立體監測技術對河湖岸線的監管，同時也體現在結合大數據分析和計算方面。耦合多元監管技術，對監管數據進行分析計算，結合岸線區段的規劃要求和業務部門要求，對監管問題進行定量的分析和定性的評價。

李智勇[24]、姚赫[25]等探討了高、中、低空遙感影像結合一體化通訊及數據傳輸等技術在生產建設項目水土保持方面的應用；李佳琦[26]、溫爽[27]等研究了基于高分遙感影像，采用光譜分析技術，對城市黑臭河水體進行自能識別；閻雨[28]等結合河湖長制的工作任務和遙感技術的特點，探討了遙感技術在水資源、河湖岸線監測等方面的應用。

為此，構建基于河湖長制的河湖岸線智慧監管系統，在監管技術上，融合衛星遙感、無人機遙感、無人船監測、視頻監控等多元監管技術；在問題識別上，需要構建對識別問題進行評價的本底數據庫，并結合智能識別與分析方法，進而識別監管問題的類型和評價問題。根據問題識別的類型，需要構建的本底數據庫的類型和包括的內容主要見表4。

表4 本底數據庫內容

2.5 監管方案

現行河湖長制的主要工作流程見圖3，主要是河長巡河發現問題后，通過河長APP提交至河長辦。然后由河長辦流轉答復問題的解決方案，最后反饋至河長辦結問題。

圖3 現行河湖長制監管工作流程

以現行河湖長制工作的整理工作流程為基礎，針對涉水工程、非法排污、垃圾傾倒等問題，結合不同的監管手段和問題識別方法，考慮智慧河湖監管的監管原則，分別制定了相應的監管技術方案。意在協助河湖長管河治河，輔助河湖長對河道問題的監管與識別，對非巡河期發現的問題生成問題報告，推送至管理河長，使得河湖長帶著問題巡河治河，更加高效、智能地對河湖岸線進行全要素的監管。不同監管問題的智慧監管技術方案見圖4—6。

圖4 垃圾傾倒智慧監管技術方案

圖5 涉水工程智慧監管技術方案

圖6 非法排污智慧監管技術方案

3 結語

以河長巡河為主的河湖岸線監管方式，在河湖長制的初級階段，為保護水環境、修復水生態、控制水污染、強化水域岸線管理起到了關鍵性的作用。但對于巡河監管該方式而言，存在監管主體問題識別不清、有效期短等局限性，以河湖長制河湖岸線監管為例，拓展監管手段與技術，實現全方位、全要素、實時有效的監管是進一步強化水域岸線監管的主要途徑。

融合智慧河湖監管的模式，引入多元的天地立體監測手段和智能感知與大數據挖掘技術，分別制定對不同監管問題、不同特征河段的監管技術方案，進而達到對河湖岸線的全要素監管，輔助河湖長制巡河，讓河湖長帶著問題巡河治河，能有效提升河湖長制的管河治河能力，為決策部門提供技術支撐。