黃浦江堤防及親水設(shè)施防船舶撞擊措施探討

田愛(ài)平，張郁琢

上海市堤防泵閘建設(shè)運(yùn)行中心

黃浦江作為上海重要的黃金水道，孕育了上海城市文明，也見(jiàn)證了兩岸城市發(fā)展與岸線功能的轉(zhuǎn)變。往來(lái)穿梭的船舶在構(gòu)成水上風(fēng)景的同時(shí)，也常給沿線防汛設(shè)施的安全運(yùn)行帶來(lái)影響。受多方面因素影響，黃浦江兩岸防汛墻及親水平臺(tái)受來(lái)往船舶撞擊而損壞的案件時(shí)有發(fā)生，輕者塊體脫落或產(chǎn)生墻體裂縫，重者發(fā)生墻體錯(cuò)位甚至傾覆，引發(fā)不同程度的社會(huì)恐慌，引起社會(huì)各界媒體的廣泛關(guān)注。本文擬從分析防汛墻受船舶撞擊出險(xiǎn)的原因入手，提出預(yù)防措施，進(jìn)一步完善黃浦江防汛墻防撞保護(hù)機(jī)制，為提高城市防汛設(shè)施精細(xì)化管理水平提供新思路。

1 黃浦江堤防主要堤防結(jié)構(gòu)型式

黃浦江堤防（也稱防汛墻）自建成以來(lái)，始終承擔(dān)著保障上海防汛安全的重任。常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)型式有高樁承臺(tái)式、低樁承臺(tái)式、拉錨板樁式、護(hù)坡式、重力式、L型擋墻式及多級(jí)防汛墻型式，此外，還有外灘空廂等特殊結(jié)構(gòu)。隨著黃浦江兩岸貫通工程實(shí)施原有生產(chǎn)岸線向生活岸線、生態(tài)岸線功能轉(zhuǎn)型，特別是濱江45 km貫通開(kāi)放后，多級(jí)防汛墻型式逐漸增多。

2 堤防設(shè)施防撞保護(hù)措施研究的必要性

近年來(lái)，船舶撞擊防汛墻或親水平臺(tái)事件頻發(fā)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，黃浦江上游堤防受船舶撞擊多達(dá)30余次/年，下游堤防或親水平臺(tái)受船舶撞擊造成較大影響的事故多達(dá)7～8次/年。船舶撞擊防汛墻致險(xiǎn)具有發(fā)生時(shí)間未知、事故現(xiàn)場(chǎng)不可控、社會(huì)影響力大及損失嚴(yán)重等特點(diǎn)，因此開(kāi)展堤防及親水設(shè)施防船舶撞擊措施研究十分必要，見(jiàn)圖1、圖2。

圖1 徐匯濱江親水平臺(tái)受船舶撞擊

圖2 黃浦江上游堤防受船舶撞擊

2.1 撞擊直接損害堤防及親水設(shè)施

黃浦江現(xiàn)狀防汛墻分為單級(jí)或多級(jí)。其中，單級(jí)防汛墻在受船舶撞擊時(shí)，墻身連接底板直接承受船舶的大力沖擊，極易引起防汛墻的整體錯(cuò)位甚至傾覆，見(jiàn)圖3，造成極大的防汛安全隱患。

圖3 單級(jí)防汛墻受船舶撞擊示意圖

多級(jí)防汛墻往往將一級(jí)擋墻標(biāo)高降低，以滿足整體的親水性和景觀性。但在水位較高、船行速度較快時(shí)，船舶撞擊甚至有傷及濱江行人的可能，見(jiàn)圖4。

圖4 多級(jí)防汛墻受船舶撞擊示意圖

2.2 快速處置回應(yīng)社會(huì)關(guān)切

分析以往撞擊案例可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)船舶撞擊事故發(fā)生在郊區(qū)或人流量少的岸段時(shí)，若肇事船舶逃逸，安全隱患往往要通過(guò)堤防巡查人員現(xiàn)場(chǎng)巡視后發(fā)現(xiàn)，再由主管部門牽頭處置；當(dāng)船舶撞擊發(fā)生在人流量多的岸段時(shí)，船舶撞擊所引發(fā)的群眾恐慌和社會(huì)輿論較突出。例如，兩起發(fā)生在徐匯濱江的撞擊事故發(fā)生后，事故現(xiàn)場(chǎng)視頻在互聯(lián)網(wǎng)上迅速傳播并占據(jù)微博熱搜榜。撞擊事故存在被別有用心者利用和夸大的可能，影響上海城市的整體形象。

2.3 研究防撞機(jī)制完善處置方案

船舶撞擊導(dǎo)致的安全隱患較為嚴(yán)重時(shí)，需結(jié)合實(shí)際情況采取必要的工程措施，消除安全隱患的責(zé)任主體和由此引發(fā)的資金來(lái)源問(wèn)題成為處置此類突發(fā)事件的突出矛盾。肇事船舶往往沒(méi)有能力承擔(dān)事故造成的直接或間接經(jīng)濟(jì)損失，而墻體修復(fù)和隱患消除工作刻不容緩。

船舶撞擊防汛墻對(duì)社會(huì)安全造成的危害性，決定了研究黃浦江堤防及親水設(shè)施防船舶撞擊措施、完善現(xiàn)狀防汛墻防撞保護(hù)機(jī)制是非常迫切和必要的。

3 防汛墻防撞保護(hù)措施探究

黃浦江作為上海地區(qū)主要的通航河道，存在大量貨運(yùn)船舶，由于貨運(yùn)船舶超載、違規(guī)停泊、調(diào)頭碰擦或船舶失控造成的撞擊事故頻發(fā)。預(yù)防事故發(fā)生的首要步驟是分析事故發(fā)生的原因，針對(duì)不同原因針對(duì)性尋求解決方式。分析實(shí)際案例發(fā)現(xiàn)，船舶操作失誤或船舶失控、航道過(guò)窄彎道急流、船舶掉頭處空間不足、駕駛員操作不當(dāng)、船舶失控及調(diào)頭避讓其它船舶是導(dǎo)致撞擊事故發(fā)生的主要原因，要有效減少船舶撞擊防汛墻類型事故的發(fā)生，需在工程措施和管理措施方面雙管齊下。

3.1 在工程措施方面

3.1.1 優(yōu)化設(shè)施結(jié)構(gòu)

黃浦江為上海的主要通航河道，其兩岸防汛墻均有可能面臨來(lái)往船舶撞擊的危險(xiǎn)。因此，堤防設(shè)施在初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)同步進(jìn)行船舶撞擊危險(xiǎn)性分析。船舶撞擊防汛墻后，其整體穩(wěn)定系數(shù)、抗滑系數(shù)、抗傾系數(shù)是否滿足規(guī)范要求是判斷設(shè)施是否具備防洪（潮）能力、發(fā)揮工程效益的關(guān)鍵。根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)定，特殊荷載包含“漂浮物撞擊力”和“地震荷載”兩部分，其中“漂浮物撞擊力”荷載值常按5 kN/m計(jì)。然而，船舶撞擊力受船行速度影響，其理論荷載值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于5 kN/m。此外，船舶撞擊力還與船舶特性、駕駛員操作技術(shù)以及風(fēng)、浪、水流大小等環(huán)境因素有關(guān)，需具體結(jié)合上海工程實(shí)際，參照《港口工程荷載規(guī)范》相關(guān)規(guī)定提出船舶撞擊力的經(jīng)驗(yàn)值，并依此優(yōu)化設(shè)施樁基排布和墻身結(jié)構(gòu)型式。

值得一提的是，船舶撞擊多級(jí)防汛墻造成的隱患相對(duì)較小，這是其獨(dú)特的斷面結(jié)構(gòu)造成的。船舶撞擊第一級(jí)擋墻時(shí)，往往不會(huì)影響到末級(jí)擋墻的防汛能力，僅需修復(fù)親水平臺(tái)或欄桿。而末級(jí)擋墻設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)滿足防汛要求。因此，在單級(jí)防撞型防汛墻研究暫不明朗時(shí)，可首先推廣欄桿后置的多級(jí)擋墻型式，盡可能保留緩沖空間減少人員傷害。

3.1.2 采用新型材料

上?，F(xiàn)有堤防設(shè)施絕大部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為加強(qiáng)設(shè)施的防撞能力，可考慮設(shè)置防撞護(hù)層、優(yōu)化設(shè)施原材料或引入新型復(fù)合材料。例如，將防汛墻建造原材料的普通混凝土替換為鐵鋼石或鐵鋼砂，優(yōu)化配合比，以此提高混凝土的耐久性和強(qiáng)度[1]；也可根據(jù)防撞擊、防水需求，選擇適宜的表面涂層，結(jié)合設(shè)置成本和實(shí)施難度綜合確定材料成分及用量，在防撞材料方面可考慮使用符合上海實(shí)際情況和使用要求的新型復(fù)合材料。對(duì)于不適合做涂層或無(wú)條件改良建筑材料的岸段，可以將玻璃纖維板材料的防撞護(hù)舷固定在防汛墻水域側(cè)，充分利用其因內(nèi)部玻璃纖維芯柱支撐所具備的高耐腐蝕性和高耐疲勞性。同時(shí)，這種復(fù)合材料的防撞護(hù)舷還具有便于更換和運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)[2]。

3.1.3 增設(shè)防撞裝置

雖然堤防遭受船舶撞擊的相關(guān)研究還相對(duì)較少，但關(guān)于跨江橋梁、船閘及碼頭防撞的相關(guān)研究已形成了相對(duì)成熟、可供借鑒的經(jīng)驗(yàn)和思路。例如設(shè)置具有儲(chǔ)能功能液壓緩沖器的防撞裝置，通過(guò)液壓緩沖器的伸縮達(dá)到防撞減震效果，減小船舶撞擊的沖擊力[3]；也可借助鋼管混凝土定位樁及膨脹螺栓，將防撞護(hù)舷掛設(shè)在承臺(tái)周圍[4]；布設(shè)水上航標(biāo)對(duì)于引導(dǎo)和提示船舶航行方向具有一定作用[5]。

防撞設(shè)施的設(shè)置應(yīng)結(jié)合岸段位置，綜合分析岸段易受船舶撞擊的原因，并分類設(shè)置。例如水位變化不大、彎道掉頭處應(yīng)設(shè)置固定式裝置，例如欄桿、氣囊和防撞護(hù)舷等；而水位變化較明顯的地區(qū)可設(shè)置自浮式。防撞設(shè)施應(yīng)與墻體結(jié)構(gòu)同步設(shè)計(jì)。設(shè)置防撞緩沖裝置時(shí)，可根據(jù)實(shí)際需要選取經(jīng)濟(jì)合理、耐久實(shí)用的裝置，如具有成本低、使用壽命長(zhǎng)、壓縮變形大、自漂浮、易安裝等特點(diǎn)的充氣型橡膠護(hù)舷和填充式橡膠護(hù)舷。對(duì)于空間及經(jīng)濟(jì)條件允許的地段或敏感地段[6]，亦可選擇引入新技術(shù)，對(duì)于人流量大的地段，在設(shè)置防撞設(shè)施時(shí)，還應(yīng)堅(jiān)持“以人為本”原則，同步考慮其景觀性和安全性。

3.2 在非工程措施方面

3.2.1 布設(shè)智能預(yù)警設(shè)施

多數(shù)肇事船舶在撞擊墻體后為逃避各類責(zé)任選擇逃逸。堤防巡查人員發(fā)現(xiàn)隱患后上報(bào)，主管部門根據(jù)墻體破損程度確定修復(fù)方式。受損較為嚴(yán)重的岸段視情節(jié)列入堤防搶險(xiǎn)工程，墻體修復(fù)所產(chǎn)生的費(fèi)用由市財(cái)政承擔(dān)；受損較輕的岸段由養(yǎng)護(hù)責(zé)任單位負(fù)責(zé)后續(xù)修復(fù)。因設(shè)施結(jié)構(gòu)與碼頭結(jié)構(gòu)存在差異，船舶撞擊至損的案例常發(fā)生在公用岸段或非經(jīng)營(yíng)性專用岸段，墻體修復(fù)所產(chǎn)生的費(fèi)用由相關(guān)區(qū)堤防管理單位委托的養(yǎng)護(hù)單位承擔(dān)，這無(wú)疑增加了養(yǎng)護(hù)單位的資金負(fù)擔(dān)。為解決肇事逃逸這一問(wèn)題，部分養(yǎng)護(hù)單位自發(fā)在事故頻發(fā)岸段安裝視頻監(jiān)控設(shè)施，希望通過(guò)這一方式解決撞后修復(fù)資金來(lái)源問(wèn)題。經(jīng)實(shí)踐，監(jiān)控設(shè)施在記錄船舶肇事過(guò)程的同時(shí)，對(duì)于過(guò)往船舶也起到了警示作用。

然而，上述監(jiān)控設(shè)施僅應(yīng)用于撞擊事故發(fā)生后的后處理環(huán)節(jié)，不能在事故瀕臨發(fā)生時(shí)起到預(yù)防預(yù)警作用，因此需要構(gòu)建船只防撞安全運(yùn)行智慧監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有資料的劃定發(fā)現(xiàn)區(qū)域、監(jiān)視區(qū)域、預(yù)警警戒區(qū)域等3個(gè)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域后，見(jiàn)圖5，該系統(tǒng)能夠識(shí)別布設(shè)范圍內(nèi)船舶信息、自動(dòng)計(jì)算船舶速度，通過(guò)分析AIS船只歷史數(shù)據(jù)，找出船只可能碰撞規(guī)律，區(qū)分靠岸停泊船只和危險(xiǎn)船只。同時(shí)抓拍過(guò)往船只，一旦主動(dòng)發(fā)現(xiàn)越界船只，立即開(kāi)啟遠(yuǎn)程聲光報(bào)警，并廣播提醒游客注意安全，同步上傳報(bào)警到海事部門及后端管理平臺(tái)。此時(shí)，海事單位要以合理方式提醒駕駛員矯正航向，盡量避免駕駛員操作不當(dāng)、疲勞駕駛、錯(cuò)誤避讓和視線受阻導(dǎo)致的撞擊事故；系統(tǒng)根據(jù)險(xiǎn)情的位置自動(dòng)生成搶險(xiǎn)路線，提示有關(guān)堤防管理單位和搶險(xiǎn)救援人員做好搶險(xiǎn)應(yīng)急處置準(zhǔn)備工作。

圖5

事故發(fā)生后，從管控流程和管控?cái)?shù)據(jù)方面，根據(jù)城運(yùn)系統(tǒng)一網(wǎng)統(tǒng)管“觀、管、防”的新要求，實(shí)現(xiàn)堤防重點(diǎn)岸段動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與智能感知，在重點(diǎn)航道、橋區(qū)等區(qū)域，對(duì)上或下行船舶進(jìn)行抓拍，以方便檢索、追溯、船舶身份認(rèn)定，為后續(xù)隱患消除和事故處理的高效處理創(chuàng)造條件。實(shí)施方案見(jiàn)圖6。

圖6 防撞視頻實(shí)施方案

此外，也可在黃浦江兩岸探索布置岸基雷達(dá)，利用其主動(dòng)探測(cè)能力對(duì)過(guò)往船舶進(jìn)行全時(shí)段監(jiān)視，提高目標(biāo)跟蹤精確度，實(shí)現(xiàn)對(duì)黃浦江過(guò)往船舶的宏觀、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)控[7]。

3.2.2 加強(qiáng)部門聯(lián)動(dòng)

船舶撞擊防汛墻事故發(fā)生后，海事部門與堤防管理部門密切合作，妥善處置了后續(xù)恢復(fù)事宜。船舶撞擊防汛墻事故不僅對(duì)防汛安全構(gòu)成威脅，也給航道安全帶來(lái)了一定隱患。雖然撞擊事故是無(wú)法完全避免的，但從預(yù)防的角度看，事故頻發(fā)的深層次原因仍然值得進(jìn)一步深化和探究。水務(wù)、海事等涉水部門應(yīng)加強(qiáng)溝通協(xié)作和聯(lián)動(dòng)，堅(jiān)持問(wèn)題導(dǎo)向，通過(guò)“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺(tái)形成聯(lián)動(dòng)，加強(qiáng)功能聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)過(guò)程閉環(huán)，最大可能消除隱患。

3.2.3 完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

堤防防撞設(shè)施的設(shè)置有利于設(shè)施維護(hù)和防汛安全。例如設(shè)施邊界設(shè)置浮筒式警示設(shè)施、反光型警示標(biāo)志、夜間警示燈等附屬設(shè)施。然而，不同類型的防撞設(shè)施在設(shè)置時(shí)可能對(duì)通航產(chǎn)生影響。同時(shí)，在航道范圍設(shè)置警示標(biāo)志也應(yīng)從其規(guī)定。因此，應(yīng)結(jié)合各部門管理需求，進(jìn)一步完善相關(guān)完善法律法規(guī)及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，深化保險(xiǎn)機(jī)制研究，提高通航安全意識(shí)，減少事故發(fā)生的可能。

3.2.4 持續(xù)完善災(zāi)害保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制

雖然視頻監(jiān)控設(shè)施的設(shè)置使得肇事船舶無(wú)所遁形，但損壞防汛墻的修復(fù)費(fèi)用往往使涉事船舶叫苦不堪。肇事者的經(jīng)濟(jì)實(shí)力無(wú)法支持堤防設(shè)施的整體修復(fù)，而墻體修復(fù)不可能因此耽誤或擱置。為加快危機(jī)事件的處理，化解社會(huì)矛盾，上海市水務(wù)部門深入貫徹《上海市政府關(guān)于貫徹2011年中央一號(hào)文件的實(shí)施意見(jiàn)》相關(guān)要求，探索建立災(zāi)后政府救助與商業(yè)保險(xiǎn)補(bǔ)償相結(jié)合的政策機(jī)制，要持續(xù)完善保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制，進(jìn)一步理順險(xiǎn)情報(bào)案到保險(xiǎn)賠付的工作流程，減輕民眾負(fù)擔(dān)和擔(dān)憂，助力災(zāi)后恢復(fù)正常生產(chǎn)生活，持續(xù)完善防汛保障體系。

4 結(jié) 論

本文為減少防汛墻受船舶撞擊概率，控制防汛墻被撞后所帶來(lái)的不利影響，系統(tǒng)分析事故發(fā)生原因，探究了防汛墻防撞保護(hù)措施，指出預(yù)防此類事故發(fā)生的工程措施和非工程措施，主要的結(jié)論有：①撞擊事故多發(fā)在船閘進(jìn)出口處、航道彎道處、航道較窄處，發(fā)生原因多為駕駛員操作不當(dāng)、船舶失控和夜間視線受限；②防汛墻防撞保護(hù)機(jī)制建立具有迫切性、必要性；③防汛墻防撞管理現(xiàn)狀初見(jiàn)成效，但還不足以高效預(yù)防和化解船舶撞擊帶來(lái)的影響；④從工程措施角度，優(yōu)化設(shè)施結(jié)構(gòu)、探究復(fù)合材料應(yīng)用及增設(shè)防撞附屬設(shè)施有利于減少事故發(fā)生；⑤從非工程措施角度，布設(shè)智能預(yù)警設(shè)施、加強(qiáng)部門聯(lián)動(dòng)、完善技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、持續(xù)完善災(zāi)害保險(xiǎn)補(bǔ)償機(jī)制有助于減少事故發(fā)生。