蘇州河堤防風(fēng)險(xiǎn)管控及智能化應(yīng)用探析

田愛(ài)平，歐 洋

（上海市堤防泵閘建設(shè)運(yùn)行中心，上海市 200080）

0 引言

蘇州河沿線堤防是保證兩岸經(jīng)濟(jì)發(fā)展與城市防洪的重要屏障[1-2]。2014年上海市水務(wù)局借鑒城市網(wǎng)格化理念，建成水務(wù)專業(yè)網(wǎng)格化（條段化）管理系統(tǒng)，將堤防進(jìn)行區(qū)段劃分，全面掌握堤防設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，推進(jìn)區(qū)域管理網(wǎng)格化、養(yǎng)護(hù)對(duì)象信息化、過(guò)程監(jiān)管精細(xì)化，成為堤防日常管理的主要手段[3]。

2016年上海市堤防處進(jìn)一步開(kāi)發(fā)堤防防汛應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)堤防搶險(xiǎn)技術(shù)手冊(cè)進(jìn)行數(shù)字化、系統(tǒng)化轉(zhuǎn)換，建立堤防應(yīng)急調(diào)度中心，對(duì)所轄防汛物資倉(cāng)庫(kù)、應(yīng)急搶險(xiǎn)隊(duì)伍、搶險(xiǎn)運(yùn)輸車輛等進(jìn)行信息化調(diào)度管理。通過(guò)系統(tǒng)可根據(jù)險(xiǎn)種、程度和出現(xiàn)點(diǎn)環(huán)境自動(dòng)生成搶險(xiǎn)方案及所需物資、車輛、人員數(shù)量以供參考，在指揮人員確認(rèn)后自動(dòng)下發(fā)指令至車載終端和下聯(lián)物資管理系統(tǒng)，同步顯示出險(xiǎn)點(diǎn)、物資、人員等位置和軌跡信息，并在后期根據(jù)響應(yīng)及時(shí)性和完整性對(duì)參與對(duì)象進(jìn)行自動(dòng)評(píng)價(jià)。

盡管蘇州河堤防風(fēng)險(xiǎn)管控在近些年來(lái)發(fā)展迅速并不斷完善，但部分區(qū)段仍存在風(fēng)險(xiǎn)難發(fā)現(xiàn)、反饋不及時(shí)、防控不到位等問(wèn)題[4]。為適應(yīng)新形式下城市堤防精細(xì)化管理要求，本文梳理了蘇州河堤防現(xiàn)存風(fēng)險(xiǎn)因素與管控短板，并針對(duì)性的提出了風(fēng)險(xiǎn)管控工作的優(yōu)化對(duì)策，積極推進(jìn)堤防風(fēng)險(xiǎn)智能化監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)，為加強(qiáng)特大城市河道堤防的安全提供經(jīng)驗(yàn)與參考。

1 蘇州河堤防風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀

蘇州河市區(qū)段（外環(huán)線—蘇州河河口）堤防總長(zhǎng)約42 km，穿越虹口、黃浦、靜安、長(zhǎng)寧、普陀、嘉定六區(qū)。蘇州河市區(qū)段沿線主要口門有各類泵閘30 余座，跨河橋梁及軌道交通穿越段40 余處，貫通區(qū)域堤防設(shè)計(jì)親水平臺(tái)30 段（見(jiàn)圖1）。

圖1 蘇州河貫通段親水平臺(tái)分布圖

2016年至今，蘇州河市區(qū)段兩岸累計(jì)發(fā)現(xiàn)隱患滲漏點(diǎn)40 處，其中25 處已在歷年滲漏除險(xiǎn)及搶險(xiǎn)工程中處置，剩余滲漏點(diǎn)將結(jié)合后續(xù)兩岸貫通及景觀提升工程進(jìn)行處理（見(jiàn)圖2）。考慮到蘇州河市區(qū)段防汛墻墻后空間較窄，緊鄰市政道路及沿河建筑，管理范圍內(nèi)管線及交叉建筑物復(fù)雜，且目前墻后地坪較低，客觀上仍存在較大的滲漏風(fēng)險(xiǎn)。目前存在的具體風(fēng)險(xiǎn)列舉如下：

圖2 蘇州河防汛墻滲漏點(diǎn)示意圖

（1）蘇州河市區(qū)段防汛墻后地面高程大多在2.8～3.5 m，低于目前蘇州河河口調(diào)水水位3.6 m，防汛墻存在滲漏風(fēng)險(xiǎn)；

（2）蘇州河三期綜合整治過(guò)程中，并未對(duì)沿河橋梁保留岸段防汛墻進(jìn)行達(dá)標(biāo)改建，保留岸段防汛墻滲漏時(shí)有發(fā)生；

（3）蘇州河市區(qū)段貫通范圍內(nèi)，部分親水平臺(tái)并未按照相關(guān)要求進(jìn)行改造，導(dǎo)致部分平臺(tái)高程過(guò)低，頻繁被河水浸沒(méi)，影響游客安全；

（4）受蘇三期橋梁保留岸段防汛墻滲漏隱患影響，蘇州河河口水閘目前引水控制水位為3.6 m，與未來(lái)4.2 m 的常態(tài)景觀水位尚有差距；

（5）蘇州河防汛墻后腹地狹窄，建筑物眾多，沿線管線密布，很多區(qū)域不具備開(kāi)挖搶險(xiǎn)施工條件，此外部分橋梁凈空較低，大型施工車輛無(wú)法進(jìn)出；

（6）蘇州河堤防貫通區(qū)域建成后，常有垂釣人員翻越欄桿進(jìn)入迎水面墻前生態(tài)花槽，針對(duì)密集人流及防汛設(shè)施維護(hù)需要一定的風(fēng)險(xiǎn)管控手段。

3 堤防風(fēng)險(xiǎn)管控現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

3.1 風(fēng)險(xiǎn)管控流程

現(xiàn)階段蘇州河防汛墻的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)與管控主要采用人工與信息化相結(jié)合的手段。通過(guò)人工巡查發(fā)現(xiàn)蘇州河防汛墻出現(xiàn)滲漏、漫溢風(fēng)險(xiǎn)情況后，利用堤防網(wǎng)格化巡查手機(jī)終端，將出現(xiàn)滲漏、漫溢的岸段位置、樁號(hào)、發(fā)現(xiàn)時(shí)間、現(xiàn)場(chǎng)情況描述及照片等信息通過(guò)堤防網(wǎng)格化管理系統(tǒng)上報(bào)區(qū)堤防管理單位。區(qū)堤防管理單位根據(jù)上報(bào)信息中滲漏、漫溢的嚴(yán)重程度，將信息及時(shí)發(fā)送給區(qū)堤防養(yǎng)護(hù)單位現(xiàn)場(chǎng)處置或與市級(jí)水務(wù)管理等部門采取聯(lián)動(dòng)管控，通過(guò)河口水閘調(diào)度、沿線排水泵站停排等措施，強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管控。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)管控存在問(wèn)題

（1）缺乏信息交互能力

現(xiàn)行的堤防網(wǎng)格化管理系統(tǒng)僅實(shí)現(xiàn)了堤防管理部門市區(qū)兩級(jí)以及堤防巡查養(yǎng)護(hù)單位信息的流轉(zhuǎn)，對(duì)于網(wǎng)格化系統(tǒng)以外的跨部門、層級(jí)的信息交互目前仍采用人工方式，無(wú)法通過(guò)信息系統(tǒng)進(jìn)行，所以無(wú)論是信息上報(bào)或信息反饋都缺乏實(shí)時(shí)性。

（2）缺乏智能感知手段

目前的堤防網(wǎng)格化管理是按照市區(qū)4 km、郊區(qū)5 km 配置1 人，每日巡查2 次，高、低潮位或預(yù)警期間加密頻次，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題通過(guò)手持終端上報(bào)的方式進(jìn)行。相對(duì)于全時(shí)段、全要素的風(fēng)險(xiǎn)防控體系建設(shè)還有著一定的差距，而就人工本身來(lái)說(shuō)受個(gè)人能力、天氣和環(huán)境的約束也無(wú)法做到全方位監(jiān)測(cè)，需要建設(shè)必要的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和智能感知系統(tǒng)，彌補(bǔ)人工巡查的真空期和空白點(diǎn)。

（3）缺乏防控聯(lián)動(dòng)應(yīng)用

從近年來(lái)的防汛墻滲漏處理事件來(lái)看，墻體滲漏風(fēng)險(xiǎn)防控除了堤防管理部門外還需要與水閘調(diào)度、城市排澇、水文觀測(cè)、交通海事等多部門協(xié)同配合，聯(lián)合控制蘇州河沿線水位防止?jié)B漏險(xiǎn)情擴(kuò)大，對(duì)無(wú)法采用開(kāi)挖技術(shù)防滲的岸段由搶險(xiǎn)單位使用新技術(shù)或新材料進(jìn)行封堵，并對(duì)搶險(xiǎn)岸段進(jìn)行定期成效觀測(cè)。上述階段的獨(dú)立應(yīng)用系統(tǒng)在各部門或單位都已建成，但協(xié)同調(diào)度層面并未打通，無(wú)論是管控流程或管控?cái)?shù)據(jù)都要通過(guò)人工方式進(jìn)行交互，嚴(yán)重降低了專用系統(tǒng)的工作效率，需要根據(jù)城運(yùn)系統(tǒng)“觀、管、防”的新要求在“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)功能聯(lián)動(dòng)和處置過(guò)程閉環(huán)。

4 堤防風(fēng)險(xiǎn)管控優(yōu)化對(duì)策

4.1 風(fēng)險(xiǎn)管控重點(diǎn)工作

（1）滲漏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)梳理：先結(jié)合防汛墻高程及水位信息進(jìn)行遠(yuǎn)期預(yù)測(cè)分析，再根據(jù)分析結(jié)果，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素較大、發(fā)生頻率高的點(diǎn)布設(shè)監(jiān)控設(shè)施，進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（2）漫溢風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)：采用預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)機(jī)制，系統(tǒng)設(shè)置簡(jiǎn)單較快的粗略算法，第一時(shí)間根據(jù)臺(tái)風(fēng)預(yù)警及雨情、水情信息，對(duì)發(fā)生漫溢的可能性進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果根據(jù)嚴(yán)重程度分級(jí)，并根據(jù)分級(jí)結(jié)果選擇推送范圍，直接推送至相關(guān)負(fù)責(zé)人手機(jī)。

（3）漫溢風(fēng)險(xiǎn)預(yù)報(bào)內(nèi)容：包括風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)影響范圍、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)估結(jié)果，需采取的風(fēng)險(xiǎn)防控措施（沿線水閘、市政泵站聯(lián)動(dòng)）。

（4）滲漏風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)：對(duì)已知較大的蘇州河防汛墻滲漏風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)布置警報(bào)設(shè)施，根據(jù)水流速大小對(duì)滲漏風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定級(jí)，并根據(jù)不同等級(jí)結(jié)果發(fā)出預(yù)警，嚴(yán)重情況下，同時(shí)發(fā)送至養(yǎng)護(hù)單位負(fù)責(zé)人。

（5）應(yīng)急處置：當(dāng)養(yǎng)護(hù)單位無(wú)法處置險(xiǎn)情時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急處置流程，緊急調(diào)用搶險(xiǎn)物資并通知專業(yè)搶險(xiǎn)隊(duì)伍對(duì)出險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)急處置，確保出險(xiǎn)點(diǎn)范圍內(nèi)的人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。

4.2 智能信息化系統(tǒng)建設(shè)

（1）防汛墻滲漏防控鏈

結(jié)合蘇州河濱江貫通工程，計(jì)劃在已處置的40個(gè)滲漏點(diǎn)、31 座橋梁連接段堤防安裝視頻監(jiān)視分析設(shè)備，部分墻后地坪較低的滲漏點(diǎn)安裝動(dòng)態(tài)感知設(shè)備，開(kāi)發(fā)前端智能分析軟件，系統(tǒng)架構(gòu)見(jiàn)圖3。選擇13 段隧道穿越段中的新建或重要區(qū)段安裝形變位移（見(jiàn)圖4）自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，升級(jí)現(xiàn)有水務(wù)專業(yè)網(wǎng)格化（條段化）管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)與人工巡檢的全方位、全時(shí)段有機(jī)結(jié)合和互補(bǔ)。改造融合堤防防汛應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)，打通日常管理與應(yīng)急處置的流程交互；依托“一網(wǎng)統(tǒng)管”2.0 升級(jí)，設(shè)計(jì)堤防與水文、泵閘、排水等業(yè)務(wù)系統(tǒng)的協(xié)同機(jī)制、流程閉環(huán)和數(shù)據(jù)交互，建立完善的蘇州河防汛墻滲漏風(fēng)險(xiǎn)防控鏈條。

圖3 視頻智能分析系統(tǒng)架構(gòu)

圖4 堤防形變位移監(jiān)測(cè)示意

（2）親水平臺(tái)淹沒(méi)及人員翻越欄桿預(yù)警

根據(jù)區(qū)域大小和重要性擬在20 個(gè)親水平臺(tái)和10 處設(shè)置墻前生態(tài)花槽岸段欄桿附近分別建設(shè)1～2個(gè)一體化監(jiān)視及預(yù)警設(shè)備（見(jiàn)圖5）；通過(guò)“一網(wǎng)統(tǒng)管”和“智能蘇州河”系統(tǒng)獲取水位信息，建立蘇州河沿線水位變動(dòng)趨勢(shì)模型，通過(guò)數(shù)據(jù)積累逐步實(shí)現(xiàn)對(duì)沿線親水平臺(tái)淹沒(méi)的有效預(yù)測(cè)和示警，實(shí)時(shí)將信息推送至前端設(shè)備和堤防巡查人員，配合視頻監(jiān)控在“一網(wǎng)統(tǒng)管”平臺(tái)上進(jìn)行過(guò)程監(jiān)管。

圖5 一體化監(jiān)視、預(yù)警設(shè)備示意

（3）常態(tài)風(fēng)險(xiǎn)水位管控

無(wú)論是防汛墻滲漏還是漫溢的防控措施都與蘇州河水位管控都密不可分。從遠(yuǎn)期規(guī)劃來(lái)看，蘇州河西段建閘（吳淞江工程）和蘇州河河口建泵閘項(xiàng)目實(shí)施將有效控制蘇州河常態(tài)水位，大幅度降低滲漏和漫溢風(fēng)險(xiǎn)，所以在風(fēng)險(xiǎn)管控智能化應(yīng)用設(shè)計(jì)中，也需要考慮到今后的規(guī)劃與發(fā)展，不斷調(diào)整應(yīng)用思路，將工作重心由滲漏或滿溢風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急處置逐步向堤防設(shè)施管理風(fēng)險(xiǎn)常態(tài)化管控轉(zhuǎn)變。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）蘇州河市區(qū)段防汛墻墻后空間較窄，涉堤建設(shè)項(xiàng)目較多，管理范圍內(nèi)管線復(fù)雜、橋梁軌交綜合布置，且地坪較低，今后若按照蘇州河生態(tài)景觀調(diào)水的4.2 m 常水位要求，客觀上仍存在較大的滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

（2）蘇州河堤防風(fēng)險(xiǎn)管控目前主要采用人工與信息化相結(jié)合的手段，但仍存在信息交互能力不足、智能感知手段落后、防控聯(lián)動(dòng)應(yīng)用缺乏等問(wèn)題。

（3）堤防風(fēng)險(xiǎn)智能信息化系統(tǒng)的建設(shè)能夠根據(jù)堤防監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)與人工巡檢的全方位、全時(shí)段有機(jī)結(jié)合和互補(bǔ)，有利于形成全范圍、重監(jiān)控、快響應(yīng)的堤防風(fēng)險(xiǎn)管控體系。