雷達(dá)探測(cè)技術(shù)在馬河水庫(kù)水域管理中的應(yīng)用探討

閆 偉 岳 磊 孫中強(qiáng)

一、工程概述

馬河水庫(kù)位于南四湖流域、北沙河上游，由東大河、滑將河兩河匯流而成，是一座兼具防洪灌溉、工業(yè)供水、生活飲用水水源供應(yīng)及漁業(yè)資源保護(hù)與利用功能的大（2）型水庫(kù)。水庫(kù)地跨棗莊、濟(jì)寧兩地，南北跨度達(dá)5.8km，正常蓄水位（廢黃河高程108.5m）對(duì)應(yīng)水域面積為9.5km2，岸線曲折、灣塘淺灘眾多，管護(hù)難度較大。近年來，水庫(kù)良好的水生態(tài)環(huán)境吸引越來越多的游人前來觀光、垂釣，與此同時(shí)，各類破壞水環(huán)境的行為時(shí)有發(fā)生，盜捕漁業(yè)資源的現(xiàn)象屢禁不止。尤其是沿庫(kù)傾倒垃圾、采用電魚毒魚等手段進(jìn)行捕撈等行為，致使?jié)O業(yè)資源遭到破壞，污染了飲用水水源，亟需加強(qiáng)水域監(jiān)管，維護(hù)水庫(kù)健康生命。

二、應(yīng)用雷達(dá)系統(tǒng)的必要性和可行性分析

1.雷達(dá)工作原理

雷達(dá)，是英文Radar 的音譯，意思為“無線電探測(cè)和測(cè)距”，即用無線電的方法發(fā)現(xiàn)目標(biāo)并測(cè)定它們的空間位置。以目前應(yīng)用最為廣泛的脈沖式雷達(dá)為例，其基本工作原理為：發(fā)射系統(tǒng)通過天線向空間某一方向發(fā)射電磁波，處在此方向上的物體反射碰到的電磁波，其中有一小部分按原路反射回來（回波），并被天線接收到，送至接收系統(tǒng)進(jìn)行處理，由此提取物體至雷達(dá)的距離、距離變化率或徑向速度、方位、高度等有關(guān)信息后送達(dá)顯示系統(tǒng)。

2.在水域管理方面的應(yīng)用前景

目前，雷達(dá)已廣泛應(yīng)用于氣象觀測(cè)、資源探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、導(dǎo)航等諸多社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，其在水庫(kù)水域管理方面也顯現(xiàn)出了良好的應(yīng)用潛力。

（1）信號(hào)覆蓋范圍廣、穿透力強(qiáng)

馬河水庫(kù)水域狀況復(fù)雜，利用車、船巡查難以做到管護(hù)區(qū)域全覆蓋。尤其在夜晚違法行為多發(fā)易發(fā)時(shí)段，人員巡查因視野限制，造成很多監(jiān)管盲區(qū)，成為水域管理工作亟待克服的短板。雷達(dá)則具有探測(cè)距離遠(yuǎn)，不受白天黑夜及氣象能見度限制的優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)全方位、全天候、全天時(shí)探測(cè)，較好解決了人員巡查盲區(qū)和夜間巡查難的問題。

（2）提高監(jiān)管執(zhí)法效率

利用沖鋒舟、執(zhí)法船對(duì)馬河水庫(kù)進(jìn)行庫(kù)面巡查的時(shí)長(zhǎng)約2h，利用車輛進(jìn)行水域岸線巡查為3h 左右。巡查時(shí)很難兼顧不同區(qū)域，效率低下，且存在抓獲違法現(xiàn)場(chǎng)難、違法人員逃離后取證難等問題。雷達(dá)探測(cè)則可實(shí)時(shí)捕捉到監(jiān)控區(qū)域的可疑目標(biāo)，進(jìn)行定位跟蹤，顯示運(yùn)動(dòng)軌跡和行進(jìn)速度，為巡查執(zhí)法人員進(jìn)行目標(biāo)研判及開展精準(zhǔn)定向巡查提供支持。

三、雷達(dá)系統(tǒng)在馬河水庫(kù)水域管理中的應(yīng)用

1.系統(tǒng)建構(gòu)及實(shí)現(xiàn)形式

2016年6月，馬河水庫(kù)引進(jìn)安裝了2 臺(tái)JMA-2354 型船用脈沖雷達(dá)，并結(jié)合水庫(kù)工程監(jiān)控系統(tǒng)共同用于水域管理工作。該型雷達(dá)的探測(cè)量程范圍為：0.125～48 海里（1 海里=1.852km），可根據(jù)需要在0.125、0.25、0.5、0.75 、1.5 、3 、6 、12 、24、36、48 海里的不同量程值間進(jìn)行自主設(shè)定。因馬河水庫(kù)的河岔灣口眾多，岸線又有樹木、房屋、山脈遮擋，遠(yuǎn)量程容易受到地理能見距離的限制。結(jié)合庫(kù)域地形地貌特點(diǎn)，采用1.5 海里的近量程，既可保證水庫(kù)灣岔區(qū)域雷達(dá)信號(hào)的最大化覆蓋，又可提高雷達(dá)的距離分辨力，滿足水域管理工作的需要。

兩部雷達(dá)點(diǎn)分別設(shè)置在水庫(kù)北部?jī)珊訁R流處碼頭（1 號(hào)雷達(dá)）和西南岸碼頭（2 號(hào)雷達(dá)），基本實(shí)現(xiàn)了雷達(dá)信號(hào)全面覆蓋管理水域的目標(biāo)。其中：1 號(hào)雷達(dá)位于馬河水庫(kù)管理范圍海拔最高點(diǎn)（廢黃河高程111.2m），處于上游東大河、滑將河匯流夾角部位，該部位不僅能使雷達(dá)探測(cè)信號(hào)最大化地覆蓋更多的庫(kù)面，更可進(jìn)一步提升兩地交界水域的監(jiān)管水平；2 號(hào)雷達(dá)的監(jiān)測(cè)范圍為水庫(kù)中南部庫(kù)灣集中水域。

兩處雷達(dá)點(diǎn)由巡查執(zhí)法人員24h輪流值守，收到雷達(dá)報(bào)警信號(hào)后，立即向水庫(kù)視頻監(jiān)控中心報(bào)告目標(biāo)位置及移動(dòng)軌跡，監(jiān)控中心根據(jù)目標(biāo)所在位置向最有利值班點(diǎn)下達(dá)指令，前往目標(biāo)區(qū)域開展執(zhí)法行動(dòng)。

2.取得的成效

該模式將傳統(tǒng)人員巡查同現(xiàn)代電子探測(cè)監(jiān)控技術(shù)有機(jī)結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)違法行為及時(shí)發(fā)現(xiàn)、執(zhí)法隊(duì)伍快速反應(yīng)、違法現(xiàn)場(chǎng)抓捕等方面展現(xiàn)了巨大優(yōu)勢(shì)。雷達(dá)技術(shù)的應(yīng)用還為組織開展精準(zhǔn)定向巡查和遠(yuǎn)程調(diào)度指揮提供了重要技術(shù)支撐，在近年的水庫(kù)漁業(yè)資源開發(fā)利用、“清四亂”和清違清障等工作中，發(fā)揮了舉足輕重的作用。加強(qiáng)水域的管理也產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。目前，庫(kù)域水事案件的破獲率升至90%以上。2017年和2018年，漁業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)分別實(shí)現(xiàn)同比增長(zhǎng)13%、7.6% 。水庫(kù)水環(huán)境持續(xù)改善，水質(zhì)穩(wěn)定保持在地表Ⅲ類以上標(biāo)準(zhǔn)，有力保障了城市居民生活用水安全。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)作為水域管理方式的創(chuàng)新之舉，該應(yīng)用模式對(duì)構(gòu)建“無違河湖”，維護(hù)好水庫(kù)潔凈面貌均具有重要意義。盡管在雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用方面進(jìn)行了初步探索，積累了一定經(jīng)驗(yàn)，尤其是將雷達(dá)結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)用于水域管理，達(dá)到了增強(qiáng)水域監(jiān)管工作機(jī)動(dòng)性、靈活性的目標(biāo)。但雷達(dá)站點(diǎn)之間、雷達(dá)站與視頻監(jiān)控中心之間，仍依賴對(duì)講機(jī)、電話等傳統(tǒng)通訊手段，未能實(shí)現(xiàn)電子信號(hào)的互聯(lián)和信息實(shí)時(shí)共享。在利用視頻監(jiān)控進(jìn)行證據(jù)搜集時(shí)，僅限于樞紐工程管護(hù)區(qū)及南部中心庫(kù)面范圍，對(duì)于庫(kù)灣河岔區(qū)域，因有較多監(jiān)控盲區(qū)，更多還是依靠巡查執(zhí)法人員利用攝像機(jī)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取證，易被違法人員發(fā)現(xiàn)而逃逸，破解取證難問題還需要作進(jìn)一步研究，有待改進(jìn)和提高■