水生生物保护区浮标式多功能界标的应用研究

吴建辉 刘健 陈锦辉 戴小杰 陈巍博 仰孝辉 赵晨

摘 要：界标是自然保护区重要的管护设施，但目前水生生物保护区界标还未有明确规范。集合航标、在线监测浮标和界标的特点，探索性地制作了3座浮标式多功能界标，并投放于上海市长江口自然保护区南边界。经实际应用，浮标式多功能界标起到了助航、确界、告示、警示和在线环境监测的作用，进一步提升了水生生物保护区的管理保护能力。

关键词：界标;水生生物保护区;浮标;多功能

中图分类号 P332.4文献标识码 A文章编号 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《中华人民共和国自然保护区条例》[1]规定，自然保护区为对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种的天然集中分布、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水域或海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。截至2018年3月，我国已建成各种类型、不同等级的自然保护区2740个，总面积约147.03万km2[2]。自然保护区保护了我国85%以上野生动物和65%以上的野生植物群落，使绝大多数国家重点保护的珍稀濒危野生动植物都得到了有效的保护[3]。为规范自然保护区的建设和管理，提高管理水平、充分发挥自然保护区的各种功能，自然保护区应划定明确的范围边界，并标明区界，予以公告[1]。按照《国家级自然保护区规范化建设和管理导则》[4]规定，自然保护区应在人为活动频繁地区以及主要道路相交处、转向点设置界碑界牌，充分发挥指示、警告、宣传的作用。水域应通过在地图、海图、航道图等标注，条件成熟的可在边界设立浮标或者永久性标志。水生生物保护区多建立于湿地、河流、湖泊和海洋等水域中，无显著的地理边界线，需设置明显的边界标识，以示区界、指示方向、阐述规章制度、提示警告和表达信息等。作为自然保护区主要管护设施的界标，多以界牌、界碑或界桩的形式设置[5～8]。界桩类的界标仅限于陆上自然保护区或有岸线的水上自然保护区，并不适用于大多数的建立于水域中的水生生物保护区。

上海市长江口中华鲟自然保护区（以下简称“中华鲟保护区”）成立于2002年（图1），为保护中华鲟及其栖息地的水生生物保护区，位于人口密集、航运繁忙的长江口水域，周边人类活动剧烈。为加强中华鲟保护的管理和保护水平，上海市长江口中华鲟保护区管理处（以下简称“保护区管理处”）借鉴航标的助航、警示功能[9-13]，和海洋气象浮标的在线监测功能[14-17]，设计并投放了3个助航、确界、告示、警示和在线环境监测作用的浮标式多功能界标。

1 浮标式多功能界标制作

1.1 建设条件 浮标式多功能界标设置于中华鲟保护区的南边界线上。中华鲟保护区位于崇明岛东部的长江口水域，北起八滧港，南起奚家港，由崇明东滩已围垦的外围大堤与吴淞标高5m等深线围成的水域，边界平均水深约5m。该水域为非正规浅海半日潮，在24.8h内基本出现2次高潮和2次低潮。该水域冬季主要受到北方寒潮的影响，夏季则经常受到台风的侵袭。

1.2 选型 浮标式多功能界标选用天津天元海科技开发有限公司出产的海星-300A浮标体（图2、图3）。浮标体直径3000mm，高度2800mm，厚度14mm，浮力45KN，重量4.05T，最大锚吸力6500kg，标称吃水2300mm。浮标体骨架材质为316L不锈钢，主体材质为线性低密度聚乙烯，浮体填充材料为闭水型聚氨酯。浮标体组装方式为模块化单元组装。浮标体颜色为IALA黄色，设计寿命为15年。浮标体具有较强的抗挤压、抗撞击能力，强度高、结构可靠、重量轻，便于安装、维护、运输和布放的特点。

1.3 组成 浮标式多功能界浮标体主要由仪器舱、泡沫浮体和底部支座组成。仪器舱（图4）位于浮标体的上部，为中空四面柱体，内部用于安装电源、数据采集器等设备，外部用于安装太阳能电板和界标标识物，顶部用于安装助航设备、气象仪器等设备。泡沫浮体（图5）位于浮标体中部，为圆柱状，起浮力作用。泡沫浮体内设有仪器井（图6），用于安装在线监测传感器。底部支座（图7）位于浮标体下部，用以链接锚链和沉锤，起锚系作用。

1.4 配置 浮标式多功能界标主要有配置助航设备、在线环境监测设备、数据通讯系统和界标铭牌，用以助航、确界、告示、警示、在线环境监测。助航设备按照《海区浮动助航标志配布导则》配置，有LED航标灯、无源雷达反射器、X形顶标、能源设备、AIS应答器。在线环境监测设备配备有风传感器等10个传感器（表1），测量风速、流速等21项指标。数据通讯系统主要有无线数据发射端设备。界标铭牌悬挂于界标上部，用以告示和警示作用。

1.5 设置与运行 浮标式多功能界标参照航标管理。按照《海区航标设置管理办法》[18]，委托有资质的单位进行界标设计、建造、投放和监管等工作，其中中交上海航道勘察设计研究院有限公司负责界标设计与制作，杭州应用声学研究所负责在线监测传感器的集成，上海航标处负责界标的投放和监管。申请并取得《东海海区专用航标设置行政许可决定书》。

2 实际应用

2.1 浮标式多功能界标的投放时间与数量 2019年1月3日，保护区管理处投放了3座上海市长江口中华鲟保护区浮标式多功能界标（图8），其中1座为集成在线监测系统的在线环境监测界标，另外2座为常规界标。

2.2 编号 浮标式多功能界命名形式为“沪鲟保”+阿拉伯数字。为方便保护区管理，界标从西向东依次编号，分别命名为“沪鲟保01”～“沪鲟保03”。AIS航标命名形式为“HU XUN BAO”+阿拉伯数字，编号同AIS航标所在界标，即为“HU XUN BAO 1”“HU XUN BAO 2”“HU XUN BAO 3”。其中沪鲟保03为在线环境监测界标。

2.3 布设 浮标式多功能界标投放于上海市长江口中华鲟保护区的南边界，其类别、位置、灯质、射程和构造等布设信息见表2。

2.4 警示铭牌 浮标式多功能界标上悬挂界标警示铭牌（图9），涂装中华鲟保护区logo、界标编号，整体呈黄色。

2.5 数据信息通讯 浮标式多功能界标设置了以下2种通讯系统，一是用以界标定位的北斗卫星导航系统，二是用以传输在线监测环境数据的宽度无线物联通信技术。宽度无线物联通信技术支持从几百米到几十公里高清无线视频传输，和高达4K超高清视频的无线传输，地形适应能力强，有效应对海平面非直视条件，具有低功耗、超远距离、抗干扰能力强、易于部署的特点。

2.6 在线环境监测数据采集 在线环境监测数据通过杭州应用声学研究所开发的海洋环境实时监测系统采集和显示（图10）。海洋环境实时监测系统可以根据设定的数据的采集与刷新周期实时接收在线环境监测数据，在网页上以数据表格的形式显示（图11）。水质数据、化合物数据（水中油）、能见度数据、波浪数据、海流数据设置为每1h采集1次，气象数据、罗盘数据和电压数据设置为15min采集1次，并可根据实际需要变更数据采集周期。

3 小结与讨论

3.1 水生生物保护区界标设置的制约因素 一是自然保护区边界不清问题。我国自然保护区存在边界划分不清晰、分区不合理的问题[19～20]。据统计[2]，截至2017年底，全国2740个自然保护区中，有60%的保护区有明确范围边界。从国家自然保护区管理评估组分析整理的数据看，有约71%的国家级自然保护区存在范围或土地权属边界不清的问题。中华鲟保护区批建时仅公布了大致的范围，未明确具体边界。在上海市生态保护红线划示方案的基础上，经上海市生态环境局、上海海事局等部门充分论证和支持下，仅在没有争议的部分边界设置了3个界标。水生生物保护区勘界立标工作还任到重远。二是水生生物保护区的界标无明确规范。2003年发布的中华人民共和国环境保护行业标准《自然保护区管护基础设施建设技术规范》（HJ/T 129-2003）[4]，规定了自然保护区标桩、标牌等管护设施的颜色、文字、尺寸、材质等内容制定了标准。2011年，国家林业局发布了行业标准《自然保护区设施标识规范》（LY/T 193-2011）[5]，对自然保护区界碑、界桩等边界标识的文字、图案、尺寸、模式做了规定。但是上述标准只适用于自然生态系统类和野生生物类自然保护区中设施标识的制作与使用，而水生生物类自然保护区等全水域自然保护区的界标未见有相应规范标准。长江口水域中的标识物以航标为主，并有《中国海区水上助航标志》（GB4696-2016），《海區浮动助航标志配布导则》（GBT26781-2011），《中国海区水上助航标志形状显示规定》（GB/T6161-1996）等一系列标准规范。中华鲟保护区以航标为载体，配备自然保护区边界标识的文字、图案和设备，因地制宜地设计出了水生生物保护区浮标式多功能界标，实现了确界、告示、警示、助航等界标功能。同时，体积大、稳性强的界标能够装载环境监测所需的气象、水文和水质等传感器，增加了界标的在线环境监测功能，成为了一款适应于水生生物保护区的浮标式多功能界标。

3.2 浮标式多功能界标提升了中华鲟保护区的管理保护能力 中华鲟保护区南边界位于长江口南支北港水道。根据《AIS信息服务平台》实时30d统计显示（图12），长江口北港水道30d（2018年7月3日至8月2日）统计船舶交通流一共351艘次，平均每天11.7艘次，基本为小型船舶。来往于北港水道的小型船只流动性强，时常进入中华鲟保护区开展渔业捕捞等违法生产经营活动，但因未设置界标等管护设施，无法有效地对越界行为进行认定，以及不能对越界人员进行行政处理，严重影响了保护区的管理和保护。

2017年中央1号文件要求“率先在长江流域水生生物保护区实现全面禁捕”。2017年12月5日，农业部发布了《农业部关于率先公布全面禁捕长江流域水生生物保护区名录的通告》，决定从2018年1月1日起率先在332个水生生物保护区逐步施行全面禁捕。中华鲟保护区纳入了名录。自2017年起，环保部持续开展自然保护区监督检查专项行动，即为“绿盾”行动。根据《关于联合开展“绿盾2018”自然保护区监督检查专项行动的通知》（环生态函[2018]43号），将“是否开展勘界工作、立标工作是否符合相关标准要求”作为重点检查问题。中华鲟保护区边界设置了部分界标后，在明显的文字、图案和灯光指引下，减少了误闯保护区行为的发生，增加了越界保护区行为的取证依据，提高了违法违规活动的管理能力，推进了水生生物保护区全面禁捕工作，提升了保护区管护能力。保护区管理处根据职能，长期持续调查自然资源，组织环境监测，保护中华鲟保护区内的自然环境和自然资源。保护区管理处采用的是行船采样、实验室检测的常规监测方式。浮标式多功能界标具有在线环境监测功能，提供了实时持续的环境数据，丰富了监测手段，进一步提高了自然保护区的生态环境保护能力。

3.3 浮标式多功能界标的安全管理 浮标式多功能界标具有助航功能。助航设施是保证船舶安全航行的重要条件，必需保证连续正常工作，一旦出现故障得不到及时修复，将危及船舶航行安全。遥测遥控系统集多种全新理念的监控功能于一体，将传统航标监控系统只针对于航标灯的监控理念拓展到对整个航标的状态监控，能用最简便的安装方式获取尽可能多的信息、全方位地展示航标状态。该系统的应用，将进一步提高航道航标管理水平，提升优质服务能力，同时也减轻了航标工作人员的工作强度。

为确保界标的可用性、可靠性和维护的及时性，将3座浮标式多功能界标纳入到航标遥测遥控系统中。终端将通过GPRS及北斗短报文通讯渠道，将界标遥测实时数据上传至上海航标处遥测遥控系统数据库，在应用软件短端进行显示航标遥测信息（图13），保障对界标的安全管理。

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（责编：张宏民）