上海市黃浦江堤防防洪能力調(diào)查評價

胡欣

（上海市堤防（泵閘）設(shè)施管理處，上海市 200080）

0 引言

上海位于太平洋西岸，東臨東海，南瀕杭州灣，西與江浙兩省接壤，北接長江入海口，三面臨海，屬典型的平原感潮河網(wǎng)地區(qū)，易受臺風、暴雨、高潮、洪澇襲擊[1]。特殊的地理位置，使得上海成為我國沿海遭受風暴潮災(zāi)害較為嚴重的地區(qū)之一，隨著全球氣候變化、海平面上升和地面沉降的影響，這類人口集中、社會經(jīng)濟發(fā)達的沿海地區(qū)遭受風暴潮災(zāi)害的風險正在加大、受災(zāi)程度也在增加，嚴重威脅著這些地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

黃浦江是上海的母親河，穿越上海市中心城區(qū)。上海市防汛保安體系“四道防線”中的“千里江堤”指的就是黃浦江兩岸堤防設(shè)施，由黃浦江兩岸防汛墻、沿江支流河口泵閘及閘下堤防設(shè)施等共同組成。黃浦江防汛墻的防御能力不僅關(guān)系到上海市的防汛安全、生態(tài)安全，而且關(guān)系到經(jīng)濟安全和城市正常運行，對其防御能力進行全面調(diào)查和評價意義重大。

1 現(xiàn)狀情況調(diào)查

通過現(xiàn)場踏勘、歷史資料分析、最新資料統(tǒng)計分析等方法，全面調(diào)查了黃浦江堤防設(shè)施的現(xiàn)狀情況。黃浦江堤防設(shè)施由479.7 km 的防汛墻、250座沿江支流河口泵閘、1 628 座防汛閘門、1 190 座潮閘門共同組成[2]，主要分布在寶山、楊浦、虹口、黃浦、徐匯、閔行、浦東、奉賢、松江、金山、青浦等11 個區(qū)。其中堤防設(shè)施統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用2013年資料，支流河口水閘統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用2006年實地測量資料，防汛閘門與潮閘門統(tǒng)計數(shù)據(jù)采用2010年資料（支流段統(tǒng)計范圍由支河口至第一座水閘）。

1.1 防汛墻（堤防）現(xiàn)狀

黃浦江堤防是指黃浦江干流以及支流河口至第一座水閘之間的兩岸防汛墻或防洪堤（以下簡稱防汛墻）。黃浦江防汛墻總長為479.7 km，包括市區(qū)段、上游段及大泖港段，其中上游段又包括上游干流段、攔路港段、太浦河（上海段）、紅旗塘（上海段），見圖1。

黃浦江防汛墻一般由防汛墻和護岸兩部分組成，高出地面部分為防汛墻工程，地面高程以下為護岸工程；其中市區(qū)段兼有防汛墻及護岸，習慣上稱為“防汛墻”，上游段一般只有護岸工程，習慣上稱為“堤防”。

圖1 黃浦江防汛墻（提防）分布圖

（1）黃浦江市區(qū)段防汛墻

市區(qū)段防汛墻總長為283.07 km，按千年一遇（1984年批準的水位）標準設(shè)防。大規(guī)模達標建設(shè)主要于1988～2001年（上海市防汛墻加固工程，簡稱208 工程）與2002～2004年（黃浦江中游防洪工程，簡稱110 工程）完成。結(jié)構(gòu)型式多樣，主要有斜坡式結(jié)構(gòu)、重力式結(jié)構(gòu)、樁基承臺式結(jié)構(gòu)、復式結(jié)構(gòu)、空廂式結(jié)構(gòu)以及結(jié)合生態(tài)化或景觀建設(shè)等要求的其他結(jié)構(gòu)型式。其中208 工程段中，以斜坡式結(jié)構(gòu)居多，占41%（85.3 km）；110 工程段中以樁基承臺式結(jié)構(gòu)為主，占76%（83.6 km）。

（2）黃浦江上游干流段及主要支流防汛墻

黃浦江上游干流段及主要支流防洪工程是太湖流域綜合治理一期骨干工程之一，多為20 世紀90年代以后建設(shè)，按五十年一遇流域防洪標準設(shè)防，除部分岸段采取加強型樁基礎(chǔ)外，大部分以新建、重建型重力式擋墻堤防和加高加固型堤防為主。

黃浦江上游干流及主要支流兩岸堤防總長為183.465 km，其中上游干流段55.87 km，黃浦江上游主要支流攔路港57.465 km、太浦河（上海段）32.396 km、紅旗塘（上海段）37.734 km。

（3）大泖港及其上游河道堤防

大泖港也是黃浦江上游的一條主要支流，其防洪工程建設(shè)列為太湖流域綜合治理二期工程，于2008年完成堤防工程建設(shè)，設(shè)計防洪重現(xiàn)期為50 a。大泖港兩岸堤防長度為13.1 km，堤防結(jié)構(gòu)為直立式鋼筋混凝土擋墻，該段堤防現(xiàn)已納入黃浦江堤防管理范圍。

大泖港上游河網(wǎng)有33 條河道與太湖流域杭嘉湖區(qū)河網(wǎng)相通，其中22 條（總長約129 km）為太湖流域綜合治理規(guī)劃明確的敞開行洪河道，兩岸堤防列入上海西部地區(qū)防洪除澇配套工程在1996～2000年建設(shè)完成，防洪標準僅為20 a 一遇（除茹塘外），結(jié)構(gòu)型式為漿砌塊石擋墻加土堤。其中茹塘堤防10.54 km，已按50 a 一遇防洪標準完成建設(shè)，其它河道防洪工程達標建設(shè)尚處于前期研究階段。

1.2 沿江支流口泵閘現(xiàn)狀

黃浦江沿江支流河口泵閘共有250 座，其中市區(qū)段89 座，上游及其支流段共161 座，位置見圖2。市區(qū)段89 座水閘中，建于20 世紀90年代前的有60 座，絕大多數(shù)未達到千年一遇設(shè)防標準；上游干流段、攔路港段、紅旗塘段、大泖港段累計161座水閘中，半數(shù)以上（100 座）建于20 世紀90年代前，且建設(shè)標準普遍低于50 a 一遇。已進行過水閘安全鑒定的32 座水閘中，二～四類閘占比為78%（其中二類閘11 座，三類閘6 座，四類閘8 座）。

圖2 黃浦江沿江支流口泵閘分布情況

1.3 堤防附屬設(shè)施現(xiàn)狀

黃浦江防汛墻上共有防汛閘門1 628 座，其中市區(qū)段為1 557 座，上游段為71 座。閘門總長度約11.3 km，是不可忽視的防汛工程。防汛閘門都是鋼閘門，閘門型式分為人字門、插板門、橫拉門、一字門、疊梁門及直升門等6 類，其中以人字門居多。閘門寬度普遍在1.5～20 m 不等，閘門高度普遍在0.6～2.5 m 不等。

黃浦江防汛墻上共有排水管道潮閘門共1 190座，口徑普遍在0.3～4.0 m 不等，且以0.3～0.9 m 口徑居多。

2 存在問題分析

根據(jù)調(diào)查掌握的資料，分防汛墻（堤防）、沿江支流河口泵站及堤防附屬設(shè)施等三個方面，通過設(shè)防高程復核、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復核、代表性水閘安全鑒定成果分析、堤防設(shè)施近年運行及排查情況分析等方法[2]，分析研究黃浦江堤防設(shè)施防御能力及存在的主要問題。

2.1 防汛墻存在的主要問題

黃浦江防汛墻主要存在部分岸段防汛高程欠缺、局部岸段結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定、上游部分支河防汛墻未達標、沿線存在影響防汛墻安全的違規(guī)行為等四方面的安全隱患和問題。

2.1.1 防汛高程欠缺，存在越頂漫溢風險

將現(xiàn)狀墻頂（堤頂）高程與原設(shè)防高程進行對比得到防汛高程復核結(jié)果，復核結(jié)果顯示：

（1）市區(qū)段防汛墻低于原設(shè)防高程0.2 m 以上的岸段總長度約為90 km，約占市區(qū)段的27%，主要分布在中心城區(qū)。造成市區(qū)段防汛墻墻頂高程欠缺的主要原因是地面沉降和防汛墻自身沉降。

（2）上游段防汛墻高程整體尚能達標，欠缺0.2 m以上的岸段主要集中在上游干流段。上游干流段欠缺0.2 m 以上的岸段總長度約為13 km，約占上游干流段的23%。上游段堤防高程欠缺主要與結(jié)構(gòu)本身沉降有關(guān)。

（3）大泖港段防汛墻高程總體符合50 a 一遇防汛要求。但大泖港上游河道除茹塘外，堤防工程設(shè)防標準僅為20 a 一遇，防汛高程嚴重不足，危及區(qū)域防洪除澇安全。在2013年10月8日“菲特”臺風影響期間多處發(fā)生了洪水漫溢的嚴重汛情，造成金山朱涇、楓涇等鎮(zhèn)大面積內(nèi)澇。

2.1.2 防汛墻（堤防）結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定，存在失穩(wěn)及滲漏風險

（1）市區(qū)段

經(jīng)現(xiàn)狀運行情況調(diào)研與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定復核，防汛墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定主要存在如下三方面的問題：

a.多處防汛墻為險工薄弱段。市區(qū)段防汛墻始建于1956年，50 余年來經(jīng)歷了多次改造，限于當時的經(jīng)濟實力，防汛墻達標建設(shè)基本上依托原有結(jié)構(gòu)“穿衣戴帽”簡單加高加固而成，平均運行年限大部分在30 a 以上，墻身結(jié)構(gòu)損壞、老化現(xiàn)象比較嚴重。2012年堤防險工薄弱段安全隱患排查調(diào)查結(jié)果顯示：市區(qū)段防汛墻存在基礎(chǔ)薄弱岸段38 段，涉及岸段總長度約9.2 km；防汛墻結(jié)構(gòu)受損及灘地沖刷等其它薄弱岸段合計33 處，涉及岸段總長度約4.1 km。

b.部分岸段防汛墻整體穩(wěn)定安全系統(tǒng)不足。根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB 50286-2013），采用瑞典條分法對防汛墻進行整體穩(wěn)定復核，市區(qū)段防汛墻安全系數(shù)取1.30。經(jīng)復核，市區(qū)段防汛墻整體穩(wěn)定不滿足1 級堤防要求的岸段長度約35 km，存在失穩(wěn)的風險。造成整體穩(wěn)定不滿足的原因主要有如下幾個方面：一是歷史原因。市區(qū)段防汛墻經(jīng)多次加高加固后形成，為了控制投資，有些岸段防汛墻介于改建和可加高加固之間的，或者施工場地有困難的，沒有推倒重建。二是水流沖刷。黃浦江受往復水流影響，部分岸段存在一定偏流現(xiàn)象，造成部分岸段墻前泥面較為陡峻，影響堤防整體安全穩(wěn)定性。三是管理問題。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，河道和內(nèi)河航道疏浚整治不斷開展，人為惡化了防汛墻的運用條件，危及防汛墻的安全穩(wěn)定，對斜坡式結(jié)構(gòu)的影響尤為明顯。此外，在利益的驅(qū)動下，部分岸線使用單位將防汛墻改造為碼頭，防汛墻墻后堆載嚴重超載，影響防汛墻的整體穩(wěn)定性。

c.部分岸段滲流穩(wěn)定不滿足。參照《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL 265-2001），采用改進阻力系數(shù)法進行滲流穩(wěn)定復核，黃浦江防汛墻出口段的允許滲流坡降值選用粉砂地基對應(yīng)的上限值0.3。經(jīng)復核，市區(qū)段防汛墻結(jié)構(gòu)滲流穩(wěn)定不滿足岸段長度約6.1 km，約占總岸段的2%，全部分布在黃浦江市區(qū)干流段。造成結(jié)構(gòu)滲流不滿足的原因主要為：市區(qū)段防汛墻后地勢較低，而黃浦江潮位近年來呈現(xiàn)趨高的態(tài)勢，部分防汛墻后地坪低的岸段堤防防滲無法滿足要求。另外，施工質(zhì)量差的岸段也會造成防汛墻存在滲漏管涌等問題。

（2）上游段及大泖港段

上游段防汛墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定主要存在無防沖護坡護腳結(jié)構(gòu)、船舶撞擊造成護岸結(jié)構(gòu)破壞、局部護岸存在老化現(xiàn)象等三方面的問題。

大泖港段防汛墻已按50 a 一遇流域設(shè)防標準達標建設(shè)，但其上游河道存在建設(shè)標準低、安全穩(wěn)定可靠性低、毀壞嚴重、部分深泓逼岸段邊坡失穩(wěn)等四方面的問題。

2.1.3 上游部分支河堤防未達標

治太一期工程先后完成了黃浦江上游干流段、太浦河、攔路港、紅旗塘防洪工程建設(shè)。由于治太工程主要針對干河堤防的達標建設(shè)，還有部分支河堤防還未按“50 a 一遇”標準加高加固。

2.1.4 堤防沿線存在占用等違規(guī)行為

2012年汛前黃浦江堤防沿線累計排查出118處違規(guī)行為，違規(guī)類型主要有違規(guī)搭建、違規(guī)堆載、違規(guī)靠泊、堵塞防汛通道等四類，這些行為也對防汛墻的安全運行帶來重大安全隱患。

2.2 沿江支流口泵閘存在的主要問題

目前黃浦江沿江支流口泵閘中，有32 座已做過安全鑒定，其余水閘還有待做安全鑒定。初步分析存在建設(shè)標準低、門頂高程不足、建設(shè)年代久遠等三方面的問題。

（1）部分水閘建設(shè)標準低

市區(qū)段20 世紀90年代前建設(shè)的水閘共有60座，其中上世紀60、70、80年代建設(shè)的水閘數(shù)量分別為7 座、25 座、28 座，絕大部分未達到千年一遇設(shè)防標準，雖然部分水閘后期進行了加高加固，建筑物高程達到千年一遇高潮位（1984年批準的水位）的防御標準，但大部分水閘僅對上部結(jié)構(gòu)進行了簡單的加高，水下結(jié)構(gòu)安全隱患依然存在，故水閘的防御能力仍達不到千年一遇標準的要求。

上游干流段、攔路港段、紅旗塘段沿岸的老水閘普遍采用低于50 a 一遇防洪標準，水閘防洪擋潮結(jié)構(gòu)高度不足、整體穩(wěn)定安全系數(shù)不足，也存在一定的防汛安全隱患。

（2）部分水閘門頂高程不足

與防汛墻類似，設(shè)防水位的變化、沉降的影響使得水閘門頂高程存在不同程度的欠缺，如蕰藻浜東閘、大治河西閘等多座水閘在“菲特”臺風、高潮疊加影響期間全部漫頂過流。

（3）部分水閘安全可靠性低

沿黃浦江現(xiàn)有的250 座沿江支流口泵閘中，約80%（200 座）的水閘是20 世紀90年代之前建設(shè)的，建設(shè)年代久遠，運行至今已有30～50 a 歷史。已鑒定的32 座水閘中，二～四類閘占比為78%（二類閘11 座，三類閘6 座，四類閘8 座），存在不同程度的安全問題，需要大修乃至報廢重建。

2.3 堤防附屬設(shè)施存在的主要問題

2.3.1 防汛閘門

根據(jù)近期排查結(jié)果，黃浦江沿線1 628 座通過道防汛閘門中，主要存在如下三方面的問題：

（1）部分門型可靠性差。插板門及疊梁門這兩種門型操作不便，可靠性較差，不符合《上海市黃浦江防汛墻工程設(shè)計技術(shù)規(guī)定（試行）》要求。黃浦江沿線現(xiàn)有插板門及疊梁門共298 座（其中市區(qū)段247 座、上游段51 座），約占總數(shù)的18%。

（2）防汛閘門頂高程欠缺。與防汛墻類似，設(shè)防水位的變化、沉降的影響使得這些閘門門頂高程存在不同程度的欠缺。與1984年批準的千年一遇設(shè)防高程相比，市區(qū)段約60%（900 余座）的防汛閘門頂高程有欠缺，其中約21%（300 余座）的防汛閘門頂高程低于設(shè)防高程0.30 m 以上。上游段約85%（65 座）的防汛閘門頂高程有欠缺，其中約22%（16 座）的防汛閘門頂高程低于設(shè)防高程0.30 m以上。

（3）保養(yǎng)不到位，構(gòu)件有損壞。2012年度黃浦江堤防防汛閘門安全隱患排查調(diào)查，共排查出56處安全隱患（約占總數(shù)的3%），主要有閘門滲水、構(gòu)件銹蝕，止水裝置損壞、緊固構(gòu)件損壞、支承行走構(gòu)件損壞、插門板缺失、無閘門板、閘門銹蝕嚴重等幾大類問題。產(chǎn)生問題的原因有施工和日常管理養(yǎng)護兩方面。

2.3.2 潮閘門（拍門）

2012年度堤防潮閘門（拍門）安全隱患排查，排查出黃浦江沿線潮閘門（拍門）安全隱患共93處（約占總數(shù)的8%），主要為拍門缺失、拍門損壞、構(gòu)件銹蝕、啟閉式裝置缺失、啟閉裝置損壞、螺桿缺失、不能正常運行、外口堵塞、內(nèi)側(cè)管道堵塞等幾類問題。

3 對策措施研究

3.1 近期對策措施

針對黃浦江堤防設(shè)施存在的主要問題，近期建議重點加強堤防設(shè)施的日常維修養(yǎng)護和管理：

（1）對防汛墻（堤防）進行前沿灘地開展定期測量；對墻頂高程欠缺段按影響程度分批進行加高處理；對墻體老化和墻下隱患可能較多的岸段進行安全鑒定和查勘，必要時進行加固改造。

（2）推進沿江支流河口泵閘的安全鑒定；根據(jù)鑒定結(jié)果，按風險等級實施必要的加高加固或拆除重建。

（3）加強防汛閘門等附屬設(shè)施的日常管理和維護。

（4）細化落實黃浦江防汛防臺應(yīng)急預案，包括細化落實組織體系與分工、防御方案與應(yīng)急響應(yīng)流程等、搶險隊伍與物資儲備等，最大限度地減少災(zāi)害損失。

3.2 中遠期對策措施

本次調(diào)查研究結(jié)果顯示，黃浦江堤防設(shè)施整體防御能力存在諸多隱患與不足，且在全球氣候持續(xù)變化的大背景下防汛風險日益增加，從長遠來看，必須采取重大措施積極應(yīng)對。

但再次加高加固黃浦江防汛墻不現(xiàn)實[3,4]。一是從費用角度來看，再次加高加固防汛墻所需費用遠超黃浦江河口建閘，不經(jīng)濟；二是從征用土地難度來看，如再次加高加固防汛墻，需要新征土地，而黃浦江兩岸尤其是市區(qū)段，寸土寸金，兩岸拆遷范圍大，難度高；三是從景觀角度來看，黃浦江兩岸的景觀功能要求不允許再次加高加固防汛墻。

而國外經(jīng)驗說明河口建閘是提高防御能力的合理途徑[1,4]。國外一些沿海城市為了防潮，經(jīng)歷了從加高加固防洪堤和防洪墻到河口建擋潮閘，充分說明河口建閘是提高防御能力的合理途徑。例如：已建成的英國泰晤士河擋潮工程、荷蘭新水道擋潮工程，在建的俄羅斯涅瓦河灣擋潮工程，以及正在研究的意大利威尼斯瀉湖擋潮工程、德國易北河擋潮工程，等等。河口建閘在費用、環(huán)境影響及其安全性等方面均具有明顯優(yōu)勢。

因此，從黃浦江兩岸的現(xiàn)狀條件和國內(nèi)外經(jīng)驗來看，進一步大規(guī)模加高加固防汛墻使其再次達標極為困難，河口建閘擋潮提高防御標準是一條合理途徑，其必要性和迫切性將越來越明顯。由于河口建閘涉及眾多方面，技術(shù)難度高，因此建議加大前期工作推進力度。

4 結(jié)語

黃浦江堤防設(shè)施是保障上海市區(qū)防汛安全的重要屏障，本文在全面調(diào)查研究黃浦江堤防設(shè)施現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了黃浦江堤防設(shè)施存在的主要問題，并提出了相應(yīng)的對策措施，主要結(jié)論如下：

（1）黃浦江堤防設(shè)施由479.7 km 的防汛墻（堤防）、250 座支流河口水閘、1 628 座防汛閘門、1 190座潮閘門共同組成。

（2）黃浦江防汛墻（堤防）主要存在部分岸段防汛高程欠缺、局部岸段結(jié)構(gòu)欠穩(wěn)定、上游部分支河堤防未達標、沿線存在違規(guī)使用防汛墻等問題；黃浦江沿江支流口泵閘初步分析存在建設(shè)標準低、門頂高程不足、建設(shè)年代久遠等問題；防汛閘門主要存在部分門型可靠性差、門頂高程欠缺、構(gòu)件有損壞等問題；潮閘門（拍門）的主要問題是構(gòu)件有損壞。

（3）針對黃浦江堤防設(shè)施存在的主要問題，近期建議重點加強堤防設(shè)施的日常維修養(yǎng)護和管理。

（4）從長遠來看，河口建閘擋潮是提高黃浦江防洪標準的一條合理途徑，是扭轉(zhuǎn)黃浦江防汛被動局面的根本措施，建議抓緊開展前期研究工作。

[1] 盧永金.上海市防御臺風戰(zhàn)略對策探討[J].城市道橋與防洪,2007(4):29-33.

[2] 上海市海塘防汛墻防御能力調(diào)查評估[R].上海市水利工程設(shè)計研究院,2013.

[3] 黃浦江河口擋潮閘的設(shè)防標準和閘孔規(guī)模研究[R].上海市水利工程設(shè)計研究院,2011.

[4] 陳美發(fā).黃浦江河口建閘工程規(guī)劃研究[J].水利水電科技進展,2001,21(5):12-13.