京杭運河棗莊段汛期通航安全保障措施研究

邵學良,高 進

（1.棗莊市港航和機場建設發(fā)展中心,山東 棗莊 277899; 2.交通運輸部水運科學研究院,北京 100088 ）

0 引言

京杭運河棗莊段位于山東省最南端，與江蘇省徐州市接壤，屬溫帶季風氣候，該區(qū)域地勢平坦，降水季風性顯著，常在夏季發(fā)生洪澇災害[1]。加之該河段基礎設施規(guī)劃不足、調(diào)度管理體制落后等客觀原因，導致該河段在汛期防洪泄洪的同時保障通航船舶的安全是工作重點之一。

1 項目背景分析

山東省棗莊市屬于運河古城，被稱作是“魯南明珠”，沿線有著十分豐富的文化遺產(chǎn)資源，具備深厚的文化底蘊[2]。京杭運河棗莊段地處山東最南端，南與江蘇省接壤，不僅承載著航運功能，還承擔了南四湖汛期泄洪、防洪的重任。近年來隨著航運行業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，各種類型的船舶數(shù)量逐漸增多，船舶的大型化程度也有所提升，京杭運河棗莊段每年汛期泄洪期間，都會出現(xiàn)通航安全方面的險情，甚至還會出現(xiàn)安全事故。

2 通航環(huán)境分析

京杭運河棗莊段地處南方濕潤氣候與北方干冷氣候之間，屬于我國暖溫帶到亞熱帶的過渡階段，具備長江流域、黃河流域的氣候特點，四季分明。根據(jù)當?shù)貙嶋H情況，該文將京杭運河棗莊段分為三段，韓莊船閘（濟寧）—萬年閘船閘段航道長約15.6 km，航道口寬約210 m，航道較為順直，彎曲半徑600~800 m，兩側(cè)防洪大堤沿河布設，大堤外側(cè)灘地寬不小于100 m，高程在▽30.0~▽34.0。該段河道底寬平均200 m，底高程平均約▽24.3，水深平均約5.1 m，水下邊坡多數(shù)在1∶3~1∶5之間。萬年閘船閘—臺兒莊船閘段航道長17.3 km，航道口寬約150 m，航道較為順直，轉(zhuǎn)彎半徑600~800 m，兩岸灘地寬不小于200 m，高程在▽30~▽26.5，水深3.5 m左右。臺兒莊船閘—蘇魯省界段航道約長5.5 km，航道較為順直，口寬約130 m，兩岸灘地寬不小于200 m，高程約在▽26.0，航道右岸有一處臺兒莊船閘下游遠調(diào)站。該段河底高程▽15.8，水深平均約5.4 m，水下邊坡多數(shù)在1∶4~1∶8之間。目前，京杭運河棗莊段二級航道整治工程正在實施，韓莊運河全線將按Ⅱ級雙線航道標準進行整治[3]，由萬年閘船閘和臺兒莊船閘的過閘船舶數(shù)量統(tǒng)計，韓莊船閘—萬年閘船閘區(qū)間航段的船舶數(shù)量在183~208艘次/d；萬年閘船閘—臺兒莊船閘航段的船舶數(shù)量在202~227艘次/d；在臺兒莊船閘過閘船舶在189~343艘次/d。從各個階段的通行環(huán)境情況來講，出現(xiàn)安全風險和安全事故的原因主要為：

（1）運河航道發(fā)展規(guī)劃不足，不確定因素多。近年，隨著航道內(nèi)臨河建筑物、過河建筑物、通航建筑物的建設，部分航段的通航環(huán)境越來越復雜[4]，再加上萬年閘~臺兒莊船閘航段支汊河流較多，大沙河、大沙河分洪道和伊家河汛期泄洪流量大，來勢兇猛，就更增大了船舶操控難度，給過往船舶造成了很大的安全隱患。比如作為事故多發(fā)的臺兒莊運河大橋就位于伊家河和京杭運河交匯處，兩河交角約為22°，當汛期伊家河來水量較大時，會對主航道上航行的船只造成橫流，從而改變船舶航向，增加通航船舶的操控難度。

（2）主航道上橋梁設計初期考慮通航因素不足。京杭運河棗莊段上的橋梁建筑物的建設時間很早，多數(shù)建設于20世紀80年代到90年代，沒有進行系統(tǒng)化的通航環(huán)境安全評估，橋梁通航孔的通航尺度已經(jīng)無法滿足現(xiàn)在船舶大型化發(fā)展的需求。尤其是在泄洪的過程中，水位快速抬高，水流的速度快速增大，對橋墩造成沖擊，會形成較為復雜的紊流環(huán)境，導致船舶通過的安全性降低[5]。比如臺兒莊運河大橋水中設墩，水流與橋墩會形成紊流，以及橋梁軸線與航道夾角過大，都是造成船舶操控難度的重要因素。

（3）京杭運河棗莊轄區(qū)和上游與下游的轄區(qū)，沒有構(gòu)建船閘的統(tǒng)一調(diào)度管理機制。在汛期泄洪的過程中，臺兒莊船閘禁止通航，上游區(qū)域的船閘和下游區(qū)域的船閘允許船舶通過，很容易導致大量船舶在棗莊轄區(qū)滯留，不僅增加港航和海事管理的壓力，還會導致通航環(huán)境受到不良影響，出現(xiàn)安全風險隱患問題。

（4）航道管理水平滯后于與航運發(fā)展水平。當?shù)厮暇仍丫戎行?021年接警數(shù)據(jù)顯示，2021年共接警27起，主要事故為擱淺、碰撞和走錨失控，三者占比分別為26%、27%和23%，且集中在汛期發(fā)生。擱淺事故主要原因是當汛期泄洪導致水位快速降低時，船舶來不及及時撤離，導致擱淺；碰撞事故主要原因是限行期間以及解除禁航后，水上交通秩序比較混亂，易發(fā)生船舶碰撞的事故；走錨失控的主要原因是泄洪時船舶在主航道拋錨停泊，因泄洪流量過大，水流沖擊船舶導致走錨?？梢钥闯?，這些事故都是可以通過提前通知泄洪時間、管理人員現(xiàn)場有序指揮等措施避免的。

3 通航安全保障措施

3.1 汛期泄洪通航的安全保障

為有效保障京杭運河棗莊段汛期船舶通航的安全，應重點完善汛期泄洪通航的安全保障措施，營造良好的通航環(huán)境。

（1）完善監(jiān)測設施。在萬年閘船閘上游區(qū)域和臺兒莊船閘上游區(qū)域的引航道口門位置設置水流測速儀設備，使相關(guān)部門能夠?qū)崟r掌控主航道的水流速度情況[6]，當萬年閘船閘上游引航道口門處水流流速大于0.768 m/s、臺兒莊船閘上游引航道口門處水流流速大于1.026 m/s，橫流流速大于0.3 m/s之前，發(fā)布相應的禁航通告。

（2）完善關(guān)鍵航段的標志標識。大沙河口、伊家河口設置橫流浮標，當大沙河、伊家河汛期泄洪時，將浮標置于合理位置處，提示過往船舶注意橫流[7]。泄洪結(jié)束或者非汛期，將橫流浮標回收上岸。萬年閘節(jié)制閘、臺兒莊節(jié)制閘上下游適當位置迎船側(cè)，設置節(jié)制閘標，避免船舶誤入節(jié)制閘。

（3）完善信息共享及聯(lián)動機制。汛期的泄洪階段各個安全管理部門需要相互協(xié)調(diào)和聯(lián)動，在開閘泄洪之前的時間段、降雨時間段和禁止航行的時間段，必須要利用各種類型的方式將信息傳達給船舶一方，使得船舶一方對實際情況有所了解，預防出現(xiàn)盲目通航的問題[8]。

（4）完善后期規(guī)劃做到因勢利導。如圖1所示，京杭運河棗莊段二級航道整治工程竣工驗收后，臺兒莊船閘上游引航道口門處拓寬后，因主航道北側(cè)與節(jié)制閘直線相對，航道南側(cè)與船閘直線相對，故汛期泄洪時北側(cè)水流大于南側(cè)水流，因此建議將航道中心線南移，并將南側(cè)拓寬后的區(qū)域疏浚，避免船舶擱淺事故，保證船舶的順利通航[9]。

圖1 建議航道中心線南移示意圖

3.2 汛期泄洪封航期間船舶安全保障

當航道內(nèi)船舶接到禁航泄洪指令后，須立即尋找合適位置安全靠泊，在調(diào)研時，發(fā)現(xiàn)有如下情況存在通航安全的風險：

（1）在泄洪前后，會有大量駁船集中進出港航道的情況。因駁船?？啃枰毒€較長，在應急系纜樁處?？坎环奖?，故有大量駁船選擇在進港航道停靠，因此會形成進出進港航道與主航道之間存在交叉會遇的局面，增加船舶相撞的風險。

（2）駁船在主航道?？浚赡軙霈F(xiàn)走錨的現(xiàn)象。汛期也有很多駁船因無法找到合適位置，在主航道內(nèi)拋錨停泊，因為駁船受水流作用力面積大，當泄洪流量較大時，很容易出現(xiàn)走錨的情況，嚴重時可能會造成船舶失控甚至撞擊其他應急?？康拇?。

（3）在主航道存在多船幫靠的情況。因錨地、應急停泊區(qū)可供船舶應急?？康臄?shù)量有限，因此在泄洪時期，單船存在多幫停靠的情況，使系纜墩或靠船墩承受拉力大幅超過其承受能力，存在損壞系纜樁或靠船墩的風險。

（4）如圖2所示，由于京杭運河棗莊段的護岸采用的二級擋墻的方式，當船舶在高水位?？繒r，由于一級擋墻淹沒在水中，船舶駕駛員無法觀測，存在一級擋墻碰撞船舶的風險。當泄洪導致水位快速降低時，還會造成船舶觸底、擱淺等事故。

圖2 京杭運河棗莊段馬蘭大橋以下航道半幅斷面圖

（5）缺少與相關(guān)部門的信息溝通。京杭運河棗莊段支流河道開閘泄洪水利部門不能及時與交通部門信息溝通，水流流速較大海事機構(gòu)不能及時通知船舶采取措施造成事故發(fā)生。

3.3 建議措施

（1）在韓莊船閘—萬年閘船閘區(qū)間采取增設公用錨地和安全待泊區(qū)、增設應急系纜樁（150 kN）的方式緩解船舶應急?？康碾y題，并做好標志標識；萬年閘船閘—臺兒莊船閘區(qū)間的重點工作是做好船舶交通疏導、指引工作，并在可供船舶應急?？刻幵鲈O標志標牌；臺兒莊船閘—蘇魯省界區(qū)間的河道寬闊、平順處按照系纜樁需求與供給的差值增設拉力為150 kN的應急系纜樁，并做好標志標識。

（2）在應急停泊處的一級擋墻上設置實時水深標志，提示船舶在泄洪水深降至與吃水水深接近時，應盡快撤離，避免擱淺事故的發(fā)生，亦可提示船舶避免撞擊一級擋墻。

（3）完善標志標識，如在大沙河口、伊家河口設置橫流標；萬年閘樞紐、臺兒莊樞紐設置節(jié)制閘標；在臺兒莊大橋上游適當位置布設攔截浮標；船舶應急系纜樁指示標識等[10]。

（4）汛期加強現(xiàn)場監(jiān)管與引導。汛期封航前后，交通運輸部門做好水上交通疏導工作，汛期加強值班巡邏，確保險情出現(xiàn)能夠第一時間救援。

（5）與省級交通運輸主管部門溝通，爭取對相鄰轄區(qū)船閘之間的協(xié)調(diào)，實現(xiàn)相鄰轄區(qū)船閘之間的統(tǒng)一調(diào)度，同時加強流域內(nèi)相關(guān)部門、單位的調(diào)度，實現(xiàn)信息共享，保證各部門、單位間信息高效通暢。

4 結(jié)語

綜上所述，京杭運河棗莊段通航環(huán)境復雜，主要體現(xiàn)在航道和橋梁設計規(guī)劃不足，難以適應船舶數(shù)量增加和船舶大型化的趨勢；管理機制較為落后；船閘間溝通不足等。針對這些問題，結(jié)合該河段汛期水文情況，建設監(jiān)測設施、設置關(guān)鍵航段的標志標識、建立信息共享及聯(lián)動機制、對航道進行優(yōu)化整改等是非常必要的，將有效保障該河段汛期通航安全。該文的研究能對國內(nèi)運河的優(yōu)化整改工作提供幫助。