京杭运河枣庄段汛期通航安全保障措施研究

邵学良,高 进

（1.枣庄市港航和机场建设发展中心,山东 枣庄 277899; 2.交通运输部水运科学研究院,北京 100088 ）

0 引言

京杭运河枣庄段位于山东省最南端，与江苏省徐州市接壤，属温带季风气候，该区域地势平坦，降水季风性显著，常在夏季发生洪涝灾害[1]。加之该河段基础设施规划不足、调度管理体制落后等客观原因，导致该河段在汛期防洪泄洪的同时保障通航船舶的安全是工作重点之一。

1 项目背景分析

山东省枣庄市属于运河古城，被称作是“鲁南明珠”，沿线有着十分丰富的文化遗产资源，具备深厚的文化底蕴[2]。京杭运河枣庄段地处山东最南端，南与江苏省接壤，不仅承载着航运功能，还承担了南四湖汛期泄洪、防洪的重任。近年来随着航运行业现代化的不断发展，各种类型的船舶数量逐渐增多，船舶的大型化程度也有所提升，京杭运河枣庄段每年汛期泄洪期间，都会出现通航安全方面的险情，甚至还会出现安全事故。

2 通航环境分析

京杭运河枣庄段地处南方湿润气候与北方干冷气候之间，属于我国暖温带到亚热带的过渡阶段，具备长江流域、黄河流域的气候特点，四季分明。根据当地实际情况，该文将京杭运河枣庄段分为三段，韩庄船闸（济宁）—万年闸船闸段航道长约15.6 km，航道口宽约210 m，航道较为顺直，弯曲半径600~800 m，两侧防洪大堤沿河布设，大堤外侧滩地宽不小于100 m，高程在▽30.0~▽34.0。该段河道底宽平均200 m，底高程平均约▽24.3，水深平均约5.1 m，水下边坡多数在1∶3~1∶5之间。万年闸船闸—台儿庄船闸段航道长17.3 km，航道口宽约150 m，航道较为顺直，转弯半径600~800 m，两岸滩地宽不小于200 m，高程在▽30~▽26.5，水深3.5 m左右。台儿庄船闸—苏鲁省界段航道约长5.5 km，航道较为顺直，口宽约130 m，两岸滩地宽不小于200 m，高程约在▽26.0，航道右岸有一处台儿庄船闸下游远调站。该段河底高程▽15.8，水深平均约5.4 m，水下边坡多数在1∶4~1∶8之间。目前，京杭运河枣庄段二级航道整治工程正在实施，韩庄运河全线将按Ⅱ级双线航道标准进行整治[3]，由万年闸船闸和台儿庄船闸的过闸船舶数量统计，韩庄船闸—万年闸船闸区间航段的船舶数量在183~208艘次/d；万年闸船闸—台儿庄船闸航段的船舶数量在202~227艘次/d；在台儿庄船闸过闸船舶在189~343艘次/d。从各个阶段的通行环境情况来讲，出现安全风险和安全事故的原因主要为：

（1）运河航道发展规划不足，不确定因素多。近年，随着航道内临河建筑物、过河建筑物、通航建筑物的建设，部分航段的通航环境越来越复杂[4]，再加上万年闸~台儿庄船闸航段支汊河流较多，大沙河、大沙河分洪道和伊家河汛期泄洪流量大，来势凶猛，就更增大了船舶操控难度，给过往船舶造成了很大的安全隐患。比如作为事故多发的台儿庄运河大桥就位于伊家河和京杭运河交汇处，两河交角约为22°，当汛期伊家河来水量较大时，会对主航道上航行的船只造成横流，从而改变船舶航向，增加通航船舶的操控难度。

（2）主航道上桥梁设计初期考虑通航因素不足。京杭运河枣庄段上的桥梁建筑物的建设时间很早，多数建设于20世纪80年代到90年代，没有进行系统化的通航环境安全评估，桥梁通航孔的通航尺度已经无法满足现在船舶大型化发展的需求。尤其是在泄洪的过程中，水位快速抬高，水流的速度快速增大，对桥墩造成冲击，会形成较为复杂的紊流环境，导致船舶通过的安全性降低[5]。比如台儿庄运河大桥水中设墩，水流与桥墩会形成紊流，以及桥梁轴线与航道夹角过大，都是造成船舶操控难度的重要因素。

（3）京杭运河枣庄辖区和上游与下游的辖区，没有构建船闸的统一调度管理机制。在汛期泄洪的过程中，台儿庄船闸禁止通航，上游区域的船闸和下游区域的船闸允许船舶通过，很容易导致大量船舶在枣庄辖区滞留，不仅增加港航和海事管理的压力，还会导致通航环境受到不良影响，出现安全风险隐患问题。

（4）航道管理水平滞后于与航运发展水平。当地水上救援搜救中心2021年接警数据显示，2021年共接警27起，主要事故为搁浅、碰撞和走锚失控，三者占比分别为26%、27%和23%，且集中在汛期发生。搁浅事故主要原因是当汛期泄洪导致水位快速降低时，船舶来不及及时撤离，导致搁浅；碰撞事故主要原因是限行期间以及解除禁航后，水上交通秩序比较混乱，易发生船舶碰撞的事故；走锚失控的主要原因是泄洪时船舶在主航道抛锚停泊，因泄洪流量过大，水流冲击船舶导致走锚。可以看出，这些事故都是可以通过提前通知泄洪时间、管理人员现场有序指挥等措施避免的。

3 通航安全保障措施

3.1 汛期泄洪通航的安全保障

为有效保障京杭运河枣庄段汛期船舶通航的安全，应重点完善汛期泄洪通航的安全保障措施，营造良好的通航环境。

（1）完善监测设施。在万年闸船闸上游区域和台儿庄船闸上游区域的引航道口门位置设置水流测速仪设备，使相关部门能够实时掌控主航道的水流速度情况[6]，当万年闸船闸上游引航道口门处水流流速大于0.768 m/s、台儿庄船闸上游引航道口门处水流流速大于1.026 m/s，横流流速大于0.3 m/s之前，发布相应的禁航通告。

（2）完善关键航段的标志标识。大沙河口、伊家河口设置横流浮标，当大沙河、伊家河汛期泄洪时，将浮标置于合理位置处，提示过往船舶注意横流[7]。泄洪结束或者非汛期，将横流浮标回收上岸。万年闸节制闸、台儿庄节制闸上下游适当位置迎船侧，设置节制闸标，避免船舶误入节制闸。

（3）完善信息共享及联动机制。汛期的泄洪阶段各个安全管理部门需要相互协调和联动，在开闸泄洪之前的时间段、降雨时间段和禁止航行的时间段，必须要利用各种类型的方式将信息传达给船舶一方，使得船舶一方对实际情况有所了解，预防出现盲目通航的问题[8]。

（4）完善后期规划做到因势利导。如图1所示，京杭运河枣庄段二级航道整治工程竣工验收后，台儿庄船闸上游引航道口门处拓宽后，因主航道北侧与节制闸直线相对，航道南侧与船闸直线相对，故汛期泄洪时北侧水流大于南侧水流，因此建议将航道中心线南移，并将南侧拓宽后的区域疏浚，避免船舶搁浅事故，保证船舶的顺利通航[9]。

图1 建议航道中心线南移示意图

3.2 汛期泄洪封航期间船舶安全保障

当航道内船舶接到禁航泄洪指令后，须立即寻找合适位置安全靠泊，在调研时，发现有如下情况存在通航安全的风险：

（1）在泄洪前后，会有大量驳船集中进出港航道的情况。因驳船停靠需要岸线较长，在应急系缆桩处停靠不方便，故有大量驳船选择在进港航道停靠，因此会形成进出进港航道与主航道之间存在交叉会遇的局面，增加船舶相撞的风险。

（2）驳船在主航道停靠，可能会出现走锚的现象。汛期也有很多驳船因无法找到合适位置，在主航道内抛锚停泊，因为驳船受水流作用力面积大，当泄洪流量较大时，很容易出现走锚的情况，严重时可能会造成船舶失控甚至撞击其他应急停靠的船舶。

（3）在主航道存在多船帮靠的情况。因锚地、应急停泊区可供船舶应急停靠的数量有限，因此在泄洪时期，单船存在多帮停靠的情况，使系缆墩或靠船墩承受拉力大幅超过其承受能力，存在损坏系缆桩或靠船墩的风险。

（4）如图2所示，由于京杭运河枣庄段的护岸采用的二级挡墙的方式，当船舶在高水位停靠时，由于一级挡墙淹没在水中，船舶驾驶员无法观测，存在一级挡墙碰撞船舶的风险。当泄洪导致水位快速降低时，还会造成船舶触底、搁浅等事故。

图2 京杭运河枣庄段马兰大桥以下航道半幅断面图

（5）缺少与相关部门的信息沟通。京杭运河枣庄段支流河道开闸泄洪水利部门不能及时与交通部门信息沟通，水流流速较大海事机构不能及时通知船舶采取措施造成事故发生。

3.3 建议措施

（1）在韩庄船闸—万年闸船闸区间采取增设公用锚地和安全待泊区、增设应急系缆桩（150 kN）的方式缓解船舶应急停靠的难题，并做好标志标识；万年闸船闸—台儿庄船闸区间的重点工作是做好船舶交通疏导、指引工作，并在可供船舶应急停靠处增设标志标牌；台儿庄船闸—苏鲁省界区间的河道宽阔、平顺处按照系缆桩需求与供给的差值增设拉力为150 kN的应急系缆桩，并做好标志标识。

（2）在应急停泊处的一级挡墙上设置实时水深标志，提示船舶在泄洪水深降至与吃水水深接近时，应尽快撤离，避免搁浅事故的发生，亦可提示船舶避免撞击一级挡墙。

（3）完善标志标识，如在大沙河口、伊家河口设置横流标；万年闸枢纽、台儿庄枢纽设置节制闸标；在台儿庄大桥上游适当位置布设拦截浮标；船舶应急系缆桩指示标识等[10]。

（4）汛期加强现场监管与引导。汛期封航前后，交通运输部门做好水上交通疏导工作，汛期加强值班巡逻，确保险情出现能够第一时间救援。

（5）与省级交通运输主管部门沟通，争取对相邻辖区船闸之间的协调，实现相邻辖区船闸之间的统一调度，同时加强流域内相关部门、单位的调度，实现信息共享，保证各部门、单位间信息高效通畅。

4 结语

综上所述，京杭运河枣庄段通航环境复杂，主要体现在航道和桥梁设计规划不足，难以适应船舶数量增加和船舶大型化的趋势；管理机制较为落后；船闸间沟通不足等。针对这些问题，结合该河段汛期水文情况，建设监测设施、设置关键航段的标志标识、建立信息共享及联动机制、对航道进行优化整改等是非常必要的，将有效保障该河段汛期通航安全。该文的研究能对国内运河的优化整改工作提供帮助。