黄浦江堤防及亲水设施防船舶撞击措施探讨

田爱平，张郁琢

上海市堤防泵闸建设运行中心

黄浦江作为上海重要的黄金水道，孕育了上海城市文明，也见证了两岸城市发展与岸线功能的转变。往来穿梭的船舶在构成水上风景的同时，也常给沿线防汛设施的安全运行带来影响。受多方面因素影响，黄浦江两岸防汛墙及亲水平台受来往船舶撞击而损坏的案件时有发生，轻者块体脱落或产生墙体裂缝，重者发生墙体错位甚至倾覆，引发不同程度的社会恐慌，引起社会各界媒体的广泛关注。本文拟从分析防汛墙受船舶撞击出险的原因入手，提出预防措施，进一步完善黄浦江防汛墙防撞保护机制，为提高城市防汛设施精细化管理水平提供新思路。

1 黄浦江堤防主要堤防结构型式

黄浦江堤防（也称防汛墙）自建成以来，始终承担着保障上海防汛安全的重任。常见的结构型式有高桩承台式、低桩承台式、拉锚板桩式、护坡式、重力式、L型挡墙式及多级防汛墙型式，此外，还有外滩空厢等特殊结构。随着黄浦江两岸贯通工程实施原有生产岸线向生活岸线、生态岸线功能转型，特别是滨江45 km贯通开放后，多级防汛墙型式逐渐增多。

2 堤防设施防撞保护措施研究的必要性

近年来，船舶撞击防汛墙或亲水平台事件频发。据不完全统计，黄浦江上游堤防受船舶撞击多达30余次/年，下游堤防或亲水平台受船舶撞击造成较大影响的事故多达7～8次/年。船舶撞击防汛墙致险具有发生时间未知、事故现场不可控、社会影响力大及损失严重等特点，因此开展堤防及亲水设施防船舶撞击措施研究十分必要，见图1、图2。

图1 徐汇滨江亲水平台受船舶撞击

图2 黄浦江上游堤防受船舶撞击

2.1 撞击直接损害堤防及亲水设施

黄浦江现状防汛墙分为单级或多级。其中，单级防汛墙在受船舶撞击时，墙身连接底板直接承受船舶的大力冲击，极易引起防汛墙的整体错位甚至倾覆，见图3，造成极大的防汛安全隐患。

图3 单级防汛墙受船舶撞击示意图

多级防汛墙往往将一级挡墙标高降低，以满足整体的亲水性和景观性。但在水位较高、船行速度较快时，船舶撞击甚至有伤及滨江行人的可能，见图4。

图4 多级防汛墙受船舶撞击示意图

2.2 快速处置回应社会关切

分析以往撞击案例可以发现，当船舶撞击事故发生在郊区或人流量少的岸段时，若肇事船舶逃逸，安全隐患往往要通过堤防巡查人员现场巡视后发现，再由主管部门牵头处置；当船舶撞击发生在人流量多的岸段时，船舶撞击所引发的群众恐慌和社会舆论较突出。例如，两起发生在徐汇滨江的撞击事故发生后，事故现场视频在互联网上迅速传播并占据微博热搜榜。撞击事故存在被别有用心者利用和夸大的可能，影响上海城市的整体形象。

2.3 研究防撞机制完善处置方案

船舶撞击导致的安全隐患较为严重时，需结合实际情况采取必要的工程措施，消除安全隐患的责任主体和由此引发的资金来源问题成为处置此类突发事件的突出矛盾。肇事船舶往往没有能力承担事故造成的直接或间接经济损失，而墙体修复和隐患消除工作刻不容缓。

船舶撞击防汛墙对社会安全造成的危害性，决定了研究黄浦江堤防及亲水设施防船舶撞击措施、完善现状防汛墙防撞保护机制是非常迫切和必要的。

3 防汛墙防撞保护措施探究

黄浦江作为上海地区主要的通航河道，存在大量货运船舶，由于货运船舶超载、违规停泊、调头碰擦或船舶失控造成的撞击事故频发。预防事故发生的首要步骤是分析事故发生的原因，针对不同原因针对性寻求解决方式。分析实际案例发现，船舶操作失误或船舶失控、航道过窄弯道急流、船舶掉头处空间不足、驾驶员操作不当、船舶失控及调头避让其它船舶是导致撞击事故发生的主要原因，要有效减少船舶撞击防汛墙类型事故的发生，需在工程措施和管理措施方面双管齐下。

3.1 在工程措施方面

3.1.1 优化设施结构

黄浦江为上海的主要通航河道，其两岸防汛墙均有可能面临来往船舶撞击的危险。因此，堤防设施在初步设计阶段应同步进行船舶撞击危险性分析。船舶撞击防汛墙后，其整体稳定系数、抗滑系数、抗倾系数是否满足规范要求是判断设施是否具备防洪（潮）能力、发挥工程效益的关键。根据现行设计规定，特殊荷载包含“漂浮物撞击力”和“地震荷载”两部分，其中“漂浮物撞击力”荷载值常按5 kN/m计。然而，船舶撞击力受船行速度影响，其理论荷载值远远大于5 kN/m。此外，船舶撞击力还与船舶特性、驾驶员操作技术以及风、浪、水流大小等环境因素有关，需具体结合上海工程实际，参照《港口工程荷载规范》相关规定提出船舶撞击力的经验值，并依此优化设施桩基排布和墙身结构型式。

值得一提的是，船舶撞击多级防汛墙造成的隐患相对较小，这是其独特的断面结构造成的。船舶撞击第一级挡墙时，往往不会影响到末级挡墙的防汛能力，仅需修复亲水平台或栏杆。而末级挡墙设计标准满足防汛要求。因此，在单级防撞型防汛墙研究暂不明朗时，可首先推广栏杆后置的多级挡墙型式，尽可能保留缓冲空间减少人员伤害。

3.1.2 采用新型材料

上海现有堤防设施绝大部分为钢筋混凝土结构。为加强设施的防撞能力，可考虑设置防撞护层、优化设施原材料或引入新型复合材料。例如，将防汛墙建造原材料的普通混凝土替换为铁钢石或铁钢砂，优化配合比，以此提高混凝土的耐久性和强度[1]；也可根据防撞击、防水需求，选择适宜的表面涂层，结合设置成本和实施难度综合确定材料成分及用量，在防撞材料方面可考虑使用符合上海实际情况和使用要求的新型复合材料。对于不适合做涂层或无条件改良建筑材料的岸段，可以将玻璃纤维板材料的防撞护舷固定在防汛墙水域侧，充分利用其因内部玻璃纤维芯柱支撑所具备的高耐腐蚀性和高耐疲劳性。同时，这种复合材料的防撞护舷还具有便于更换和运输的特点[2]。

3.1.3 增设防撞装置

虽然堤防遭受船舶撞击的相关研究还相对较少，但关于跨江桥梁、船闸及码头防撞的相关研究已形成了相对成熟、可供借鉴的经验和思路。例如设置具有储能功能液压缓冲器的防撞装置，通过液压缓冲器的伸缩达到防撞减震效果，减小船舶撞击的冲击力[3]；也可借助钢管混凝土定位桩及膨胀螺栓，将防撞护舷挂设在承台周围[4]；布设水上航标对于引导和提示船舶航行方向具有一定作用[5]。

防撞设施的设置应结合岸段位置，综合分析岸段易受船舶撞击的原因，并分类设置。例如水位变化不大、弯道掉头处应设置固定式装置，例如栏杆、气囊和防撞护舷等；而水位变化较明显的地区可设置自浮式。防撞设施应与墙体结构同步设计。设置防撞缓冲装置时，可根据实际需要选取经济合理、耐久实用的装置，如具有成本低、使用寿命长、压缩变形大、自漂浮、易安装等特点的充气型橡胶护舷和填充式橡胶护舷。对于空间及经济条件允许的地段或敏感地段[6]，亦可选择引入新技术，对于人流量大的地段，在设置防撞设施时，还应坚持“以人为本”原则，同步考虑其景观性和安全性。

3.2 在非工程措施方面

3.2.1 布设智能预警设施

多数肇事船舶在撞击墙体后为逃避各类责任选择逃逸。堤防巡查人员发现隐患后上报，主管部门根据墙体破损程度确定修复方式。受损较为严重的岸段视情节列入堤防抢险工程，墙体修复所产生的费用由市财政承担；受损较轻的岸段由养护责任单位负责后续修复。因设施结构与码头结构存在差异，船舶撞击至损的案例常发生在公用岸段或非经营性专用岸段，墙体修复所产生的费用由相关区堤防管理单位委托的养护单位承担，这无疑增加了养护单位的资金负担。为解决肇事逃逸这一问题，部分养护单位自发在事故频发岸段安装视频监控设施，希望通过这一方式解决撞后修复资金来源问题。经实践，监控设施在记录船舶肇事过程的同时，对于过往船舶也起到了警示作用。

然而，上述监控设施仅应用于撞击事故发生后的后处理环节，不能在事故濒临发生时起到预防预警作用，因此需要构建船只防撞安全运行智慧监控系统。通过对现有资料的划定发现区域、监视区域、预警警戒区域等3个风险区域后，见图5，该系统能够识别布设范围内船舶信息、自动计算船舶速度，通过分析AIS船只历史数据，找出船只可能碰撞规律，区分靠岸停泊船只和危险船只。同时抓拍过往船只，一旦主动发现越界船只，立即开启远程声光报警，并广播提醒游客注意安全，同步上传报警到海事部门及后端管理平台。此时，海事单位要以合理方式提醒驾驶员矫正航向，尽量避免驾驶员操作不当、疲劳驾驶、错误避让和视线受阻导致的撞击事故；系统根据险情的位置自动生成抢险路线，提示有关堤防管理单位和抢险救援人员做好抢险应急处置准备工作。

图5

事故发生后，从管控流程和管控数据方面，根据城运系统一网统管“观、管、防”的新要求，实现堤防重点岸段动态监测与智能感知，在重点航道、桥区等区域，对上或下行船舶进行抓拍，以方便检索、追溯、船舶身份认定，为后续隐患消除和事故处理的高效处理创造条件。实施方案见图6。

图6 防撞视频实施方案

此外，也可在黄浦江两岸探索布置岸基雷达，利用其主动探测能力对过往船舶进行全时段监视，提高目标跟踪精确度，实现对黄浦江过往船舶的宏观、动态、实时监控[7]。

3.2.2 加强部门联动

船舶撞击防汛墙事故发生后，海事部门与堤防管理部门密切合作，妥善处置了后续恢复事宜。船舶撞击防汛墙事故不仅对防汛安全构成威胁，也给航道安全带来了一定隐患。虽然撞击事故是无法完全避免的，但从预防的角度看，事故频发的深层次原因仍然值得进一步深化和探究。水务、海事等涉水部门应加强沟通协作和联动，坚持问题导向，通过“一网统管”平台形成联动，加强功能联动，实现过程闭环，最大可能消除隐患。

3.2.3 完善技术标准

堤防防撞设施的设置有利于设施维护和防汛安全。例如设施边界设置浮筒式警示设施、反光型警示标志、夜间警示灯等附属设施。然而，不同类型的防撞设施在设置时可能对通航产生影响。同时，在航道范围设置警示标志也应从其规定。因此，应结合各部门管理需求，进一步完善相关完善法律法规及技术标准，深化保险机制研究，提高通航安全意识，减少事故发生的可能。

3.2.4 持续完善灾害保险补偿机制

虽然视频监控设施的设置使得肇事船舶无所遁形，但损坏防汛墙的修复费用往往使涉事船舶叫苦不堪。肇事者的经济实力无法支持堤防设施的整体修复，而墙体修复不可能因此耽误或搁置。为加快危机事件的处理，化解社会矛盾，上海市水务部门深入贯彻《上海市政府关于贯彻2011年中央一号文件的实施意见》相关要求，探索建立灾后政府救助与商业保险补偿相结合的政策机制，要持续完善保险补偿机制，进一步理顺险情报案到保险赔付的工作流程，减轻民众负担和担忧，助力灾后恢复正常生产生活，持续完善防汛保障体系。

4 结 论

本文为减少防汛墙受船舶撞击概率，控制防汛墙被撞后所带来的不利影响，系统分析事故发生原因，探究了防汛墙防撞保护措施，指出预防此类事故发生的工程措施和非工程措施，主要的结论有：①撞击事故多发在船闸进出口处、航道弯道处、航道较窄处，发生原因多为驾驶员操作不当、船舶失控和夜间视线受限；②防汛墙防撞保护机制建立具有迫切性、必要性；③防汛墙防撞管理现状初见成效，但还不足以高效预防和化解船舶撞击带来的影响；④从工程措施角度，优化设施结构、探究复合材料应用及增设防撞附属设施有利于减少事故发生；⑤从非工程措施角度，布设智能预警设施、加强部门联动、完善技术标准、持续完善灾害保险补偿机制有助于减少事故发生。