河流（湖泊）两侧（周边）水陆边界一定范围内的带状区域是滩涂岸线资源，既具有行洪、调节水流和维护河流（湖泊）健康的自然与生态环境功能属性，同时又在一定情况下具有开发利用价值的土地资源属性^[1]。中国长江流域中下游地区、淮河流域中下游地区、珠江流域珠江三角洲地区、黄河流域中下游滩区是中国工农业发达、城市聚集、人口最为稠密的地区之一。随着这些地区沿江社会经济的发展和城市化进程的加快，沿江河（湖泊）开发活动和临水建筑物日益增多，但由于长期以来，岸线范围的划定、功能区的界定、管理规范的制定缺乏科学依据，部分河段内河岸线和洲滩岸线开发无序和过渡开发严重，对河道（湖泊）行（蓄）洪带来不利影响、甚至严重地破坏了河流生态环境。虽然近年来在水利部的指导下已开始了全国范围内的岸线功能区划和规范管理制定的工作，但现有的全国区划和规范管理文件的制定仍是主观因素多于客观依据，经验判断大于数据支撑，因此急需科学严谨的研究成果支撑全国河湖岸线规划和管理文件的修订工作，以便更好地指导各地方规划和管理文件的制定。

另一方面，近年国家大力倡导生态保护与资源节约型社会的建设，河（湖）长制也在全国大力推行，沿河湖的各地方政府和部门虽已充分认识到了岸线保护与高效利用的重要性，部分地方政府和部门甚至在河湖岸线和内河洲滩的集约化利用与生态保护协调上已经和正在采取较大规模的行动，但由于现有的研究成果对河湖岸线和内河洲滩自然功能和社会功能认识不足，对保护与利用之间的关系把握不准，保护和利用的许多关键技术还未得到较好的解决，使得各地在制定河湖岸线保护与高效利用政策时，同样也还缺少充足的科学依据，存在一刀切政策制定和方案实施的现象，而非因地制宜的精细化管理，这不仅制约了地方经济的发展，也不能满足人民生活的基本需求，背离了河湖岸线保护的初衷，同样也是一种资源的浪费。

随着协同推进生态优先和绿色发展理念的提出，研究河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护关键技术，指导沿河湖地方政府河（湖）长制的实施和河湖岸线和内河洲滩的高效集约利用实施方案的制定，为全国河湖岸线和内河洲滩的规划修编提供科学依据，推动中国河湖岸线和内河洲滩的生态保与集约高效利用，对于是加快推进沿岸地区的生态文明建设、贯彻落实全面推行河（湖）长制、强化河湖岸线精细化管理保护、以及为沿岸地区经济社会发展注入新活力具有重要的现实意义。

通过项目研究，本项目预期有5个方面创新点：1）提出满足自然和社会二元需求的中国河道、湖泊保护岸线的分类确定和功能评估方法；2）阐明河湖岸线和内河洲滩在不同开发利用模式下的系统性响应机制；3）提出利用模态提取新技术和时频联合分析新方法研究河湖岸线的空间和时间变化规律和主要表征模态；4）提出河道、湖泊水域岸线关键要素的空天地协同监测与组网技术；5）提出基于互联网的河道、湖泊岸线大数据挖掘及评估关键技术。

在研究河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护过程中，近年来国内外研究在涉及河湖岸线分类、河湖与洲滩资源评价与功能分区、开发利用对岸线及河湖功能的影响、监测与评估技术、保护技术及其支持系统等几方面科学技术问题上取得了较大的进展。

1）河湖岸线分类研究：过去主要从其形貌和资源属性出发，如带状岸线与线状岸线、深水岸线与浅水岸线等^[2]，近年更多强调其自然–社会综合属性，划分原则亦由资源利用程度向生态优先、绿色发展理念转变^[3]。

2）河湖与洲滩资源评价与功能分区研究：岸线资源开发研究目前在向航运、防洪、生态涵养区等多元化发展，相应岸线资源评价目的亦由以利用为主转向利用与保护并重^[4]。早期欧美学者评价时多根据滨水城市建设需求进行^[5]；国内最早期长江中下游河道近岸水域的水深、水流等条件开展过航运潜力评价分级^[4]，近年则提出了适宜性评价和综合评价模型，强调岸线的多元功能，开展了大江大河与重要湖泊的岸线功能区划，突出岸线的生态保护功能^[6]；美国、澳大利亚等发达国家亦在经历岸线滥用之后，对其重要河流划出了保护区^[7]。

3）开发利用对岸线及河湖功能的影响研究：开发利用行为的评价与决策研究上，以往多坚持效益优先原则^[8]，但关注其累积与综合影响不够，近年则重视战略环境影响评价^[9]，岸线及河湖功能由过去局部、短期的影响发展到整体、长期的影响，并需研判其发展趋势。

4）监测与评估技术研究：目前岸线及洲滩监测以地形变化监测为主，有较成熟的基于GIS平台的岸线识别、评价成套技术。未来趋势监测要素增多，从地形地貌扩展至地物、水质、生态一体化监测；监测手段多样，从遥感、人工测量到无人机巡测、自动监测，并融合了无线物联网和复合传感器技术^[10]，此外，其变化评估亦由静态、简单统计向过程动态、多源数据融合、大数据方向发展^[11]。

5）保护技术及其支持系统研究：国外研究主要集中在河岸带生境演化与生态修复、人类活动响应机制及管理模式等方面。国内研究起步较晚但发展快，近年对大江大河与重要湖泊的岸线利用、保护与管理进行过规划研究，制定了《全国重点河段（湖泊）岸线利用管理规划》^[1]，长江流域构建了水利一张图信息平台，以有效管理重要河流岸线^[12]。同时借助河湖长制的实施，各地纷纷建立智慧河长系统，对岸线监测、评估与管理进行集成。

近年的国内外研究进展表明，虽然在岸线分类、功能分区、监测评估等取得了大量的研究成果，但也存在一些不足，制约中国河湖岸线和内河洲滩高效利用与保护的进一步深入研究。具体表现在：1）在探索河湖岸线和内河洲滩演变规律、研发岸线保护技术、创新保护模式上，已有的研究缺乏对剧烈演变下自然规律的掌握^[13]，需要探索和总结水沙变异条件下河湖岸线与洲滩的演变规律，进而制定出适应性调控策略及适用于不同区域的生态保护技术；2）在岸线分类、确定和资源承载力评估研究上，缺乏普适性的、有科学基础的分类方法，以及保护与利用并重的资源承载力评价方法；3）在多目标协调下实现高效利用与保护研究上，多目标协调缺乏有效应对^[14]，对多重开发利用的累积影响关注亦较少；4）在开展实时监测、动态评估与决策研究上，以地貌和水流、水质静态监测为主，一般为单一数据源，缺乏动态评估技术与有效应对策略，动态、多要素、多源数据耦合方向发展研究才刚开展。

针对中国河湖岸线与内河洲滩资源的分类、岸滩演变引起功能演化、开发利用与保护之间的矛盾、监测与评估技术的不足等问题，项目拟在“生态优先、绿色发展”理念的指引下，运用多学科交叉、多手段结合、多方法综合的技术路线，在河湖岸线分类确定、自然演化与承载力评估、功能影响评价、保护与高效利用协调技术、立体监测与动态监管及系统集成等方面开展深入研究，以期获得系列创新性成果。

河湖岸线和内河洲滩既是自然界中陆生与水生系统之间重要的过渡地带，是维系河流、湖泊系统生态健康的关键区域，又是沿岸经济社会发展的重要基础依托，河湖岸线和内河洲滩是中国水生态文明建设的重要组成部分，它具有行洪、蓄洪、生态环境等自然功能属性和航运、景观、水土资源等社会资源属性。

中国流域面积大于100 km²河流有5万多条，总长度约43 万km，大于500 km²湖泊有26个^[1]。各大流域于2013年分别制定了新的流域综合规划，根据规划内容^[15–17]，长江中下游共划分岸线保护区65个，长470.59 km；岸线保留区119个，长1 867.28 km；岸线控制利用区123个，长1 949.07 km；岸线开发利用区37个，长464.64 km；长江中下游干流河道洲滩405个，面积2 513 km²，洲上人口合计约129.3万人，总面积约2 510.7 km^[18]。黄河流域河段岸线划分为3类114个功能区，其中保护区21个，保留区30个，控制利用区63个；黄河下游滩区约120多个，面积3 154 km²，居住人口约189.5万人，耕地面积约340 万亩（22.67 万hm²）^[19]。珠江流域岸线总长3 128 km，其岸线保护区81个、长714 km，岸线控制利用区116个、长1 348 km，岸线开发利用区39个、长281 km^[20]；珠江-西江中下游干流河道洲滩178个，面积40 km²。据不完全统计，全国范围内已利用岸线2 431余千米，占岸线总长的10.4%。河湖岸线与内河洲滩已成为沿岸经济建设的重要引擎，研究它的高效利用与保护有重要的社会经济需求。

然而，在动态演化中河湖岸线和洲滩的保护与利用之间矛盾突出：岸线抢用与无序利用、占而不用与深水浅用、河道侵占与正常行洪、自然演变与河势控制、刚性护岸与物质连通等，尤其是不合理开发利用的累积效应对防洪、供水、航运和生态环境等的影响十分严重，甚至难以修复。随着协同推进生态优先和绿色发展理念的提出，研究河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护关键技术，是当前的迫切需求和发展趋势。

研究河湖岸线高效利用与保护需要一定条件。丰富的重点河湖岸线及洲滩基础数据资料是研究的保障。中国已于2012年完成了第一次全国水利普查，普查对河流湖泊流域面积50 km²及以上的河流和常年水面面积1 km²及以上的湖泊。包括水库、水电站、水闸、泵站、引调水、堤防、农村供水、塘坝、窖池及灌区和地下水取水井等11类水利工程。同时也已完成多轮的长江、黄河、珠江岸线利用与保护的规划工作，主要大江大湖岸线利用资料相对丰富和齐全，也进行过鄱阳湖、滇池等流域功能区划工作，相应资料和规划成果完整。

在相关研究上，本项目团队在岸线洲滩自然演变与功能演化、遥感监测河湖变迁、河工模型试验、河道整治技术等方面均有丰富研究经验和丰硕的研究成果。

目前经济发达地区沿江沿湖普遍存在岸线资源与经济发展不相适应的矛盾，为此近几年各地相继出台了一系列政策和措施并取得了一定的成效，如江苏省张家港市提出了“进一步整合高效利用长江岸线资源”、太仓市提出“高效集约利用岸线，为生态长江留白”，广东省广州市提出“合理规划与高效利用岸线资源，以及科学协调存量用地与增量用地的关系”的政策等^[21]。同时泰州港、岳阳港和广州港等已制定相应的港口岸线整合利用规划并开始岸线港口整合工作。

总之，研究河湖岸线高效利用与保护既有较丰富的基础资料，也有一定的研究成果作为支撑，同时，各地方也有一定的实践经验可供参考，使得研究河湖岸线高效利用与保护具备了基本的条件。

对于河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护存在自然演变和开发利用过程中两类主要突出的问题。在河湖的自然演变过程中，岸线突变引起毁堤崩岸，需通过研究探索河湖演变规律、研发岸线保护技术和创新河湖岸线保护模式，以便确定相应的保护措施以达到遏制或扭转不利的河湖自然演变过程。在河湖的开发利用过程中，针对因过度开发河湖岸线被超负荷占用的问题，需从研究河湖岸线分类、河湖岸线资源承载力和开发阈值等方面，确定能适应河湖行洪等自然功能开发模式；针对无序利用导致资源浪费，影响河湖岸线社会功能的发挥问题，需从多目标协调、高效利用与保护并重等方面进行研究；针对管理中的监管困难问题影响生态环境，甚至造成生态灾难的问题，需要通过开展河湖岸线实时监测、进行动态评估、加强科学决策管理来实现科学有效监管。根据河湖岸线在自然演变过程中和开发利用中存在的两类问题，初步凝练两大科学问题和三大关键技术：1）河湖岸滩演化机制、分类方法及其岸线资源承载力评估理论科学问题；2）河湖主要功能对岸线和洲滩演变和开发利用的响应机制科学问题；3）河湖岸线和内河洲滩高效利用与保护多目标协调理论与技术；4）河湖水域岸线关键要素的空天地协同监测与组网技术；5）面向河湖长制的河湖岸线动态监管大数据服务平台架构技术。根据这两大科学问题和三大关键技术，确定基本理论、关键技术和示范应用3个层次6个课题的研究内容。

围绕项目拟解决的关键科学和技术问题，采取多学科交叉、多手段结合、多方法综合，从基本理论、关键技术和示范应用3个层次开展研究。

1）基本理论层次。通过开展河湖保护岸线确定和功能评估方法研究（课题1），明晰自然和社会双重影响下中国河湖岸线功能分区特点、河湖保护岸线确定方法及功能评估指标体系；通过开展河湖岸线洲滩利用对河湖功能影响机理研究（课题2），探究河湖岸线与内河洲滩不同利用模式对防洪、供水、航运及河岸带生态环境等主要功能的影响机理。

2）关键技术层次。通过河湖岸线洲滩演变与保护关键技术研究（课题3），揭示多因素影响下河湖岸线和内河洲滩演变规律，分析河湖岸线和洲滩演变作用下河湖岸线功能的演化规律，结合河湖岸线和内河洲滩保护的需求，研发协调河湖岸线和内河洲滩高效利用与保护技术；提出满足多方需求的河湖岸线与洲滩利用和保护模式；通过开展河湖岸线洲滩立体监测及河湖功能动态评估关键技术研究（课题4），研发基于多目标、多监测手段、多类型传感器的河湖水域、岸线内河洲滩等地物、水质和关键水文要素空天地一体化立体感知与智能组网及动态评估技术；通过开展基于河湖长制的河湖岸线动态监管大数据服务平台构建技术研究（课题5），构建基于云服务的大数据平台数据挖掘与共享服务体系与评估技术。

3）示范应用层次。通过开展河湖岸线洲滩高效利用和保护技术集成与示范（课题6），综合以上5个课题成果，提出不同类型河湖岸线与洲滩高效利用和保护技术方案并予以示范，提升项目研究成果的推广应用价值。

项目总体研究思路及课题之间的逻辑关系见图1。

图1(Fig. 1)

图1 项目研究思路及课题间逻辑关系 Fig. 1 Project research ideas and subjects logic relationship

针对项目研究拟解决的问题，拟运用河流动力学、环境生态学、河流管理学、空间信息学、计算机科学等相关学科的理论知识，采用实地调研、资料分析、模型试验、数值模拟、现场立体监测、技术示范等多种手段相结合开展研究。具体如下：

针对“基于自然–社会二元需求的河湖保护岸线确定方法、河湖岸线功能及其资源承载力评估理论与方法”这一关键科学问题，拟采用实地调研、资料分析、分形理论等方法，开展河湖保护岸线确定和功能评估方法研究。具体包括：通过现场调研，收集相关资料，结合分形理论，开展河湖岸线调查和分类研究，提出具有一定适用范围的河湖岸线分类方法；采用实测资料分析方法，以典型河湖开发实例为对象，研究河湖岸线划分原则和确定方法，明确河湖岸线监管范围；基于线性规划、非线性规划等运筹学基本理论和方法，提出适用于分析和评估河湖岸线开发对河湖功能影响的方法，对典型河湖岸线开发利用及综合管理提出优化建议。

针对“河湖主要功能对岸线和洲滩演变、开发利用的响应机制与评估体系”这一关键科学问题，拟采用实测资料分析、现场查勘、数值模拟、概化水槽试验等方法，开展河湖岸线洲滩利用对河湖功能影响机理研究。具体包括：采用实测资料分析、现场查勘、数值模拟等方法，研究河湖岸线和内河洲滩利用模式分类方法及其主控因子；采用水槽试验、数值模拟、现场调研等手段研究河湖自然和社会功能对岸线和内河洲滩利用模式的响应机制；最后，通过资料分析和研判，探讨共抓大保护条件下现有河湖岸线和内河洲滩利用模式的改进策略。

针对“河湖岸线和内河洲滩高效利用与保护多目标协调方法、理论与技术”这一关键科学和技术问题，拟采用遥感、航拍、数值模拟、理论研究等方法，开展河湖岸线洲滩演变与保护关键技术研究。具体包括：采用遥感、航拍、激光雷达、多普勒声呐等新技术，构建河湖岸线整体信息采集与局部关注区域精细化特定信息采集系统，提取河湖岸线时空关键信息；采用河床演变分析和数值模拟计算相结合的方法，研究河湖岸线及洲滩年代际冲淤演变过程和机制，在系统研究河湖岸线动态变化、时间演化过程及规律以及存在问题的基础上，结合前人研究成果和工程应用经验，提出切实可行的河湖岸线与洲滩保护治理技术和科学的管理机制。

针对“河湖水域岸线关键要素的空天地协同监测与组网技术”这一关键技术问题，拟采用遥感、无人机航拍、物联网、大数据分析、群体决策理论等技术方法，开展河湖岸线洲滩立体监测及功能动态评估研究。具体包括：采用遥感、无人机航拍与多普勒声纳探测等多技术结合，研究岸线与内河洲滩的快速获取、感知与识别技术与方法；采用卫星遥感技术或新增最小量的地面监测站网，最大化地快速获取满足精度要求的水文水质变化信息的实现方法；基于物联网、大数据分析、空间分析等技术，研究自适应需求变化的河湖水域岸线传感器网络的自适应配置方法，实现按需动态智能组网；针对由水位变化和开发利用引起的河湖岸线变化，基于深度神经网络，研究河湖岸线智能化变化检测技术与方法；基于群体决策和动态评估理论，对典型河湖岸线保护和利用进行定量评估。

针对“面向河湖长制的规范化河湖岸线动态监管大数据服务平台架构技术”这一关键技术问题，拟采用数据库构建、技术集成、技术方案示范等技术方法，开展基于河湖长制的河湖岸线动态监管大数据服务平台构建，以及河湖岸线洲滩高效利用与保护技术集成与示范。具体包括：采用分布式存储、多源数据清洗与标准化、数据交换的标准接口和共享规范等多种技术和办法，实现河湖岸线大数据的管理和集成，构建河湖岸线动态监管数据库；通过技术集成，运用同现统计、关联分析等技术对河湖岸线评估数据进行智能挖掘、分析和综合评价；采用高内聚低耦合的架构设计，构建面向4级“河湖长制”的河湖岸线动态监管模式与云服务共享平台。初步选择城市江滩、农村滩区、三角洲河网区、高原城市湖泊、水源地湖泊等5种代表性河湖库开展技术方案示范。项目总体技术路线见图2。

图2(Fig. 2)

图2 项目总体技术路线图 Fig. 2 Overall technology roadmap of the project

1）提出中国河湖保护岸线分类确定和功能评估理论方法。

2）建立河湖水域及岸线内地物动态监管与功能评估技术体系。

3）阐明河湖岸线和洲滩开发利用对河湖主要功能的影响机制。

4）提出协调河湖演变–社会发展–生态健康等需求的河湖岸线与洲滩保护与利用模式，并研发满足省、市、县、乡4级“河湖长制”管理需求的河湖岸线动态监管服务平台。

5）形成典型河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护方案，并在城市江滩、农村滩区、三角洲河网区、高原城市湖泊、重要水源地5种代表性河湖库开展示范。

1）推动学科进步：通过本项目研究，提出适用于中国河湖保护岸线分类确定和功能评估理论方法，建立河湖水域及岸线内地物动态监管与功能评估技术体系，阐明河湖岸线和洲滩开发利用对河湖防洪、航运、生态等功能的影响机制，将促进水利规划等学科进一步向大空间、多尺度方向发展，提高中国河流、湖泊等相关学科基础理论研究水平。

2）创新高效利用与保护协调技术：以兼顾防洪、航运、岸滩利用和生态环境保护为目标，研究得到协调河湖演变–社会发展–生态健康等需求的河湖岸线与洲滩保护与利用模式，提出典型河湖岸线和内河洲滩资源高效利用与保护方案并在实际工程中予以示范，将解决当前河湖岸线和内河洲滩资源利用与河流系统功能协调发展问题，提高河湖治理、开发与保护的技术水平。尤其是研发满足省、市、县、乡4级“河湖长制”管理需求的河湖岸线动态监管服务平台，有利于地方党政主要领导综合协调和科学决策。

3）有利社会经济：河湖岸线和内河洲滩的开发利用是沿江地区经济社会健康、持续发展的重要支撑，研究成果在满足河湖大保护的前提下为河湖岸线和内河洲滩的合理有序的开发提供技术支撑，有效减小河湖岸线和内河洲滩的开发利用的负面效应，促进河湖各项社会功能和自然功能的可持续发展，保障沿江地区社会经济发展和长江系统稳定，促进人水和谐，协调发展，为社会主义生态文明建设提供有利条件。

4）促进人才培养：通过项目研究与项目组内外交流，培养和造就一批高水平、高素质的研究开发人才，形成一批以学术带头人为核心的充满活力的科技创新群体，并带动河湖岸线和内河洲滩规划管理领域的高水平工程技术人员和管理人员进步。

通过本项目的联合攻关研究，深化对中国河湖岸线和内河洲滩资源的高效利用与保护的认识，研究提出的河湖保护岸线分类确定和功能评估理论方法、岸线功能演化趋势与承载力、河湖岸线和洲滩开发利用对河湖功能的影响机制可为相关研究提供理论基础，研发的河湖岸线洲滩演变与保护关键技术、河湖岸线洲滩立体监测及河湖功能动态评估关键技术、基于河湖长制的河湖岸线动态监管大数据服务平台构建技术等各项技术及集成示范，可为提高中国河湖岸线和内河洲滩资源的利用和保护，保障国家社会经济安全可持续发展提供科技支撑。