水生生物保護區浮標式多功能界標的應用研究

吳建輝 劉健 陳錦輝 戴小杰 陳巍博 仰孝輝 趙晨

摘 要：界標是自然保護區重要的管護設施，但目前水生生物保護區界標還未有明確規范。集合航標、在線監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南邊界。經實際應用，浮標式多功能界標起到了助航、確界、告示、警示和在線環境監測的作用，進一步提升了水生生物保護區的管理保護能力。

關鍵詞：界標;水生生物保護區;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《中華人民共和國自然保護區條例》[1]規定，自然保護區為對有代表性的自然生態系統、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2740個，總面積約147.03萬km2[2]。自然保護區保護了我國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]。為規范自然保護區的建設和管理，提高管理水平、充分發揮自然保護區的各種功能，自然保護區應劃定明確的范圍邊界，并標明區界，予以公告[1]。按照《國家級自然保護區規范化建設和管理導則》[4]規定，自然保護區應在人為活動頻繁地區以及主要道路相交處、轉向點設置界碑界牌，充分發揮指示、警告、宣傳的作用。水域應通過在地圖、海圖、航道圖等標注，條件成熟的可在邊界設立浮標或者永久性標志。水生生物保護區多建立于濕地、河流、湖泊和海洋等水域中，無顯著的地理邊界線，需設置明顯的邊界標識，以示區界、指示方向、闡述規章制度、提示警告和表達信息等。作為自然保護區主要管護設施的界標，多以界牌、界碑或界樁的形式設置[5～8]。界樁類的界標僅限于陸上自然保護區或有岸線的水上自然保護區，并不適用于大多數的建立于水域中的水生生物保護區。

上海市長江口中華鱘自然保護區（以下簡稱“中華鱘保護區”）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，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管理處（以下簡稱“保護區管理處”）借鑒航標的助航、警示功能[9-13]，和海洋氣象浮標的在線監測功能[14-17]，設計并投放了3個助航、確界、告示、警示和在線環境監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 建設條件 浮標式多功能界標設置于中華鱘保護區的南邊界線上。中華鱘保護區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。該水域為非正規淺海半日潮，在24.8h內基本出現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，夏季則經常受到臺風的侵襲。

1.2 選型 浮標式多功能界標選用天津天元海科技開發有限公司出產的海星-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。浮標體骨架材質為316L不銹鋼，主體材質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、結構可靠、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，內部用于安裝電源、數據采集器等設備，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備、氣象儀器等設備。泡沫浮體（圖5）位于浮標體中部，為圓柱狀，起浮力作用。泡沫浮體內設有儀器井（圖6），用于安裝在線監測傳感器。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備、在線環境監測設備、數據通訊系統和界標銘牌，用以助航、確界、告示、警示、在線環境監測。助航設備按照《海區浮動助航標志配布導則》配置，有LED航標燈、無源雷達反射器、X形頂標、能源設備、AIS應答器。在線環境監測設備配備有風傳感器等10個傳感器（表1），測量風速、流速等21項指標。數據通訊系統主要有無線數據發射端設備。界標銘牌懸掛于界標上部，用以告示和警示作用。

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

2 實際應用

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

2.2 編號 浮標式多功能界命名形式為“滬鱘保”+阿拉伯數字。為方便保護區管理，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為在線環境監測界標。

2.3 布設 浮標式多功能界標投放于上海市長江口中華鱘保護區的南邊界，其類別、位置、燈質、射程和構造等布設信息見表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logo、界標編號，整體呈黃色。

2.5 數據信息通訊 浮標式多功能界標設置了以下2種通訊系統，一是用以界標定位的北斗衛星導航系統，二是用以傳輸在線監測環境數據的寬度無線物聯通信技術。寬度無線物聯通信技術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，地形適應能力強，有效應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 在線環境監測數據采集 在線環境監測數據通過杭州應用聲學研究所開發的海洋環境實時監測系統采集和顯示（圖10）。海洋環境實時監測系統可以根據設定的數據的采集與刷新周期實時接收在線環境監測數據，在網頁上以數據表格的形式顯示（圖11）。水質數據、化合物數據（水中油）、能見度數據、波浪數據、海流數據設置為每1h采集1次，氣象數據、羅盤數據和電壓數據設置為15min采集1次，并可根據實際需要變更數據采集周期。

3 小結與討論

3.1 水生生物保護區界標設置的制約因素 一是自然保護區邊界不清問題。我國自然保護區存在邊界劃分不清晰、分區不合理的問題[19～20]。據統計[2]，截至2017年底，全國2740個自然保護區中，有60%的保護區有明確范圍邊界。從國家自然保護區管理評估組分析整理的數據看，有約71%的國家級自然保護區存在范圍或土地權屬邊界不清的問題。中華鱘保護區批建時僅公布了大致的范圍，未明確具體邊界。在上海市生態保護紅線劃示方案的基礎上，經上海市生態環境局、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置了3個界標。水生生物保護區勘界立標工作還任到重遠。二是水生生物保護區的界標無明確規范。2003年發布的中華人民共和國環境保護行業標準《自然保護區管護基礎設施建設技術規范》（HJ/T 129-2003）[4]，規定了自然保護區標樁、標牌等管護設施的顏色、文字、尺寸、材質等內容制定了標準。2011年，國家林業局發布了行業標準《自然保護區設施標識規范》（LY/T 193-2011）[5]，對自然保護區界碑、界樁等邊界標識的文字、圖案、尺寸、模式做了規定。但是上述標準只適用于自然生態系統類和野生生物類自然保護區中設施標識的制作與使用，而水生生物類自然保護區等全水域自然保護區的界標未見有相應規范標準。長江口水域中的標識物以航標為主，并有《中國海區水上助航標志》（GB4696-2016），《海區浮動助航標志配布導則》（GBT26781-2011），《中國海區水上助航標志形狀顯示規定》（GB/T6161-1996）等一系列標準規范。中華鱘保護區以航標為載體，配備自然保護區邊界標識的文字、圖案和設備，因地制宜地設計出了水生生物保護區浮標式多功能界標，實現了確界、告示、警示、助航等界標功能。同時，體積大、穩性強的界標能夠裝載環境監測所需的氣象、水文和水質等傳感器，增加了界標的在線環境監測功能，成為了一款適應于水生生物保護區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的管理保護能力 中華鱘保護區南邊界位于長江口南支北港水道。根據《AIS信息服務平臺》實時30d統計顯示（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開展漁業捕撈等違法生產經營活動，但因未設置界標等管護設施，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實現全面禁捕”。2017年12月5日，農業部發布了《農業部關于率先公布全面禁捕長江流域水生生物保護區名錄的通告》，決定從2018年1月1日起率先在332個水生生物保護區逐步施行全面禁捕。中華鱘保護區納入了名錄。自2017年起，環保部持續開展自然保護區監督檢查專項行動，即為“綠盾”行動。根據《關于聯合開展“綠盾2018”自然保護區監督檢查專項行動的通知》（環生態函[2018]43號），將“是否開展勘界工作、立標工作是否符合相關標準要求”作為重點檢查問題。中華鱘保護區邊界設置了部分界標后，在明顯的文字、圖案和燈光指引下，減少了誤闖保護區行為的發生，增加了越界保護區行為的取證依據，提高了違法違規活動的管理能力，推進了水生生物保護區全面禁捕工作，提升了保護區管護能力。保護區管理處根據職能，長期持續調查自然資源，組織環境監測，保護中華鱘保護區內的自然環境和自然資源。保護區管理處采用的是行船采樣、實驗室檢測的常規監測方式。浮標式多功能界標具有在線環境監測功能，提供了實時持續的環境數據，豐富了監測手段，進一步提高了自然保護區的生態環境保護能力。

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。助航設施是保證船舶安全航行的重要條件，必需保證連續正常工作，一旦出現故障得不到及時修復，將危及船舶航行安全。遙測遙控系統集多種全新理念的監控功能于一體，將傳統航標監控系統只針對于航標燈的監控理念拓展到對整個航標的狀態監控，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。該系統的應用，將進一步提高航道航標管理水平，提升優質服務能力，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，將界標遙測實時數據上傳至上海航標處遙測遙控系統數據庫，在應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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（責編：張宏民）