雷達探測技術在馬河水庫水域管理中的應用探討

閆 偉 岳 磊 孫中強

一、工程概述

馬河水庫位于南四湖流域、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、工業供水、生活飲用水水源供應及漁業資源保護與利用功能的大（2）型水庫。水庫地跨棗莊、濟寧兩地，南北跨度達5.8km，正常蓄水位（廢黃河高程108.5m）對應水域面積為9.5km2，岸線曲折、灣塘淺灘眾多，管護難度較大。近年來，水庫良好的水生態環境吸引越來越多的游人前來觀光、垂釣，與此同時，各類破壞水環境的行為時有發生，盜捕漁業資源的現象屢禁不止。尤其是沿庫傾倒垃圾、采用電魚毒魚等手段進行捕撈等行為，致使漁業資源遭到破壞，污染了飲用水水源，亟需加強水域監管，維護水庫健康生命。

二、應用雷達系統的必要性和可行性分析

1.雷達工作原理

雷達，是英文Radar 的音譯，意思為“無線電探測和測距”，即用無線電的方法發現目標并測定它們的空間位置。以目前應用最為廣泛的脈沖式雷達為例，其基本工作原理為：發射系統通過天線向空間某一方向發射電磁波，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，送至接收系統進行處理，由此提取物體至雷達的距離、距離變化率或徑向速度、方位、高度等有關信息后送達顯示系統。

2.在水域管理方面的應用前景

目前，雷達已廣泛應用于氣象觀測、資源探測、環境監測、導航等諸多社會經濟領域，其在水庫水域管理方面也顯現出了良好的應用潛力。

（1）信號覆蓋范圍廣、穿透力強

馬河水庫水域狀況復雜，利用車、船巡查難以做到管護區域全覆蓋。尤其在夜晚違法行為多發易發時段，人員巡查因視野限制，造成很多監管盲區，成為水域管理工作亟待克服的短板。雷達則具有探測距離遠，不受白天黑夜及氣象能見度限制的優點，可實現全方位、全天候、全天時探測，較好解決了人員巡查盲區和夜間巡查難的問題。

（2）提高監管執法效率

利用沖鋒舟、執法船對馬河水庫進行庫面巡查的時長約2h，利用車輛進行水域岸線巡查為3h 左右。巡查時很難兼顧不同區域，效率低下，且存在抓獲違法現場難、違法人員逃離后取證難等問題。雷達探測則可實時捕捉到監控區域的可疑目標，進行定位跟蹤，顯示運動軌跡和行進速度，為巡查執法人員進行目標研判及開展精準定向巡查提供支持。

三、雷達系統在馬河水庫水域管理中的應用

1.系統建構及實現形式

2016年6月，馬河水庫引進安裝了2 臺JMA-2354 型船用脈沖雷達，并結合水庫工程監控系統共同用于水域管理工作。該型雷達的探測量程范圍為：0.125～48 海里（1 海里=1.852km），可根據需要在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行自主設定。因馬河水庫的河岔灣口眾多，岸線又有樹木、房屋、山脈遮擋，遠量程容易受到地理能見距離的限制。結合庫域地形地貌特點，采用1.5 海里的近量程，既可保證水庫灣岔區域雷達信號的最大化覆蓋，又可提高雷達的距離分辨力，滿足水域管理工作的需要。

兩部雷達點分別設置在水庫北部兩河匯流處碼頭（1 號雷達）和西南岸碼頭（2 號雷達），基本實現了雷達信號全面覆蓋管理水域的目標。其中：1 號雷達位于馬河水庫管理范圍海拔最高點（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探測信號最大化地覆蓋更多的庫面，更可進一步提升兩地交界水域的監管水平；2 號雷達的監測范圍為水庫中南部庫灣集中水域。

兩處雷達點由巡查執法人員24h輪流值守，收到雷達報警信號后，立即向水庫視頻監控中心報告目標位置及移動軌跡，監控中心根據目標所在位置向最有利值班點下達指令，前往目標區域開展執法行動。

2.取得的成效

該模式將傳統人員巡查同現代電子探測監控技術有機結合，在實現違法行為及時發現、執法隊伍快速反應、違法現場抓捕等方面展現了巨大優勢。雷達技術的應用還為組織開展精準定向巡查和遠程調度指揮提供了重要技術支撐，在近年的水庫漁業資源開發利用、“清四亂”和清違清障等工作中，發揮了舉足輕重的作用。加強水域的管理也產生了可觀的經濟和生態效益。目前，庫域水事案件的破獲率升至90%以上。2017年和2018年，漁業生產經營利潤分別實現同比增長13%、7.6% 。水庫水環境持續改善，水質穩定保持在地表Ⅲ類以上標準，有力保障了城市居民生活用水安全。

四、結語

對雷達探測系統作為水域管理方式的創新之舉，該應用模式對構建“無違河湖”，維護好水庫潔凈面貌均具有重要意義。盡管在雷達技術應用方面進行了初步探索，積累了一定經驗，尤其是將雷達結合視頻監控系統用于水域管理，達到了增強水域監管工作機動性、靈活性的目標。但雷達站點之間、雷達站與視頻監控中心之間，仍依賴對講機、電話等傳統通訊手段，未能實現電子信號的互聯和信息實時共享。在利用視頻監控進行證據搜集時，僅限于樞紐工程管護區及南部中心庫面范圍，對于庫灣河岔區域，因有較多監控盲區，更多還是依靠巡查執法人員利用攝像機進行現場取證，易被違法人員發現而逃逸，破解取證難問題還需要作進一步研究，有待改進和提高■