郜會彩，李志永，王瑞峰，李若華

(浙江省水利河口研究院，杭州 310020)

1 研究背景

土地資源短缺是人類面臨的嚴峻問題。預測21世紀中期我國人口將凈增2億～3億，而耕地減少累計量將達1 800 km2，屆時我國將缺少4億～5億人口的生存空間［1］。許多沿海國家與地區(qū)都將與海爭地作為解決土地資源不足的重要途徑，如荷蘭的圍海造陸、日本廢棄物填海造陸、澳門的填海造地等。隨著我國沿海經(jīng)濟的快速發(fā)展，圍海造地便成為增加岸線資源、緩解用地緊張的有效途徑。杭州灣南岸鎮(zhèn)海岸段自上世紀80年代后期開始圍涂，至今累計圍涂面積約4 467 hm2(6.7萬畝):80年代圍涂約2 000 hm2(3.0萬畝);2001年底寧波港鎮(zhèn)海港區(qū)為興建18#泊位，在擬建泊位后方促淤圍涂40 hm2(600畝)，作為碼頭的化工儲罐區(qū)和堆場;2002年和2004年分別圍涂1 133 hm2(1.7萬畝)和800 hm2(1.2萬畝);2005年新泓口圍涂493 hm2(0.74萬畝)［2］。這些圍海造地工程改變了周邊的地形和水流泥沙條件，使寧波港鎮(zhèn)海港區(qū)賴以生存的外游山深潭逐漸萎縮淤淺。本文利用翔實的實測地形資料對外游山深潭的淤積機理和原因作出解釋，區(qū)分不同因素對港區(qū)淤積貢獻的大小，揭示人類活動影響下港區(qū)泥沙淤積機理和規(guī)律，為天然深水良港的可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

2 港區(qū)概況

鎮(zhèn)海港位于寧波甬江口北岸，其NNW－N向水域開闊，與錢塘江河口相連，正北與南匯咀隔海相望，NNE－ESE向水域為舟山金塘水道，該水域有七里嶼、黃蟒山、金塘山以及大榭島等島嶼為天然屏障，使寧波港成為不可多得的天然良港。目前鎮(zhèn)海港區(qū)有已建的 17#，18#，19#，20#泊位，以及擬建的 21#，22#泊位。各泊位位置及外游山深潭等高線如圖1所示。由圖1中(2008年7月測圖)等深線可知，外游山深潭大致呈東西向橢圓形，－15 m等高線長軸長1 640 m，短軸長610 m。鎮(zhèn)海港區(qū)各泊位均沿外游山深潭布置，并依賴外游山深潭的優(yōu)良水深條件而存在。但近年來隨著人類活動的加劇，外游山深潭正處于快速淤積狀態(tài)，80年代以來累計淤積幅度達15.0 m。1995年后深潭－30 m等高線消失，至2008年－20 m等高線消失，－15 m等高線也明顯向東側淤縮。而－15 m等高線則是鎮(zhèn)海港賴以生存的生命線，因此，亟需對外游山深潭的淤積機理和原因作出解釋，為鎮(zhèn)海港的生存和發(fā)展提供科學依據(jù)。

圖1 鎮(zhèn)海港各泊位位置及外游山深潭等高線圖Fig.1 Location of berths at Zhenhai harbor and contours of the pool at Waiyou mountain

3 海域水動力特性

鎮(zhèn)海港海域潮汐為非正規(guī)淺海半日潮，鎮(zhèn)海站多年平均潮差1.91 m，平均漲潮歷時6 h 18 min，平均落潮歷時6 h 7 min。外海潮波由東南向西北挺進，傳至浙江近岸，受岸壁阻礙、島架堵截和地形制約，多沿水道或岸線走向傳播。漲潮時東南方向的外海潮流先后從佛渡水道、蝦峙門、清滋門和福利門水道等進入峙頭洋，再經(jīng)螺頭水道在大榭島附近水域分成兩股，一股通過冊子水道經(jīng)西堠門和富翅門進入杭州灣，另一股則向西經(jīng)金塘水道進入杭州灣，鎮(zhèn)海港水域漲潮時主要受此股漲潮流的影響。如圖2所示，水流出金塘水道后，水域邊界突然放寬，水流發(fā)散，深槽分汊，一股貼甬江口沿外游山深潭西進，另一股沿金塘山西側北上。落潮時來自杭州灣的落潮流下泄至該水域時，受地形影響過水斷面縮窄流勢漸強，對該水域有著重要影響。

圖2 外游山深潭及附近海域圖Fig.2 The pool at Waiyou mountain and the surrounding waters

4 海域泥沙特性

泥沙運移常常是波浪或水流共同作用的結果。水流可沖刷海床和海岸，或從別處攜帶泥沙落淤;波浪會侵蝕海岸產(chǎn)生泥沙，或掀動淺灘泥沙后，讓波流或海流把它帶走［3］。根據(jù)相關研究［2］，鎮(zhèn)海港附近海域存在來自杭州灣的凈輸沙:大潮期泥沙從杭州灣內(nèi)隨落潮流進入該海域，一個潮周期其量值可達0.011 3億t;中潮時凈輸沙的方向以及量值與大潮基本相同;小潮期，凈輸沙方向相反，泥沙從該海域進入杭州灣內(nèi)部，其值達0.009 4億t。對凈進出水量而言，是從鎮(zhèn)海海域向杭州灣內(nèi)部輸移，凈輸沙和凈輸水方向截然不同反映了鎮(zhèn)海港海域海床演變的復雜性。

該海域海床沉積物類型均屬黏土質(zhì)粉砂，其中，砂含量約占1.15%，粉砂含量約占59%，黏土含量約占39.8%。據(jù)底質(zhì)調(diào)查，該海域的沉積物分布具有如下特點:縱向上，自南向北，沉積物粒徑具有逐漸變細的特點;橫向上，灰鱉洋海域中部沉積物顆粒稍粗、兩側細，這種沉積物的分布特點是受金塘水道強潮流和島嶼隱蔽作用的結果。

5 沖淤分析

5.1 沖淤基本面貌

富宏的進潮量使金塘水道能維持70～80 m水深，漲落潮流緊貼甬江口兩側岸線，在深槽區(qū)往復流動，因此鎮(zhèn)海岸灘長期以來較為穩(wěn)定。根據(jù)1928—2002年的1∶50 000水下地形測量圖，對本海域進行了沖淤分布分析(圖3)。以甬江口為界，東西兩側沖淤面貌不同，東側總體呈微弱沖刷，鎮(zhèn)海港區(qū)所在的甬江口以西區(qū)域呈緩慢淤積態(tài)勢。

圖3 工程海域1928—2002年沖淤面貌Fig.3 Features of erosion and deposition in the surrounding waters of the project(1928—2002)

圖4 海域－15 m等高線變化圖Fig.4 Variation of －15 m contour lines in the surrounding waters of the project

圖4為該海域－15 m等高線圖(由篇幅所限，－20，－30 m 等高線略)，根據(jù)該海域 －15，－20，－30m等高線的歷年變化可知，自1888—2011年百余年間，深槽位置總體大致未變，金塘水道及沿金塘山西側深槽的各等高線變化也不大，但甬江口外游山深潭水域變化較大，主要表現(xiàn)為淤積。受杭州灣南岸外圍淤積和附近圍墾工程等人類活動的影響，深槽逐年淤高;1995年及以后－30 m等高線消失，至2008年－20 m等高線消失，－15 m等高線明顯向金塘水道方向淤縮(約2.8 km)，只在外游山頭部留有－15 m高程的局部深潭。

5.2 淤積原因分析

5.2.1 人類活動的影響

外游山深潭的發(fā)育和保持，主要有潮流和地形2方面的因素:①金塘水道富宏的進潮量使金塘水道能維持70～80 m水深，漲落潮流緊貼甬江口兩側岸線，在深槽區(qū)往復流動，同時杭州灣由北而南的落潮流受岸線約束，在外游山附近潮流有所增強;②鎮(zhèn)海岸線呈西北至東南走向，強勁的落潮流受鎮(zhèn)海港區(qū)北側岸線阻擋后，流向朝東，繞過外游山后，再匯入金塘水道，鎮(zhèn)海港區(qū)北側岸線及外游山體因向外伸出類似于丁壩頭部而形成一沖刷深潭［4］。但最近幾十年的人類活動使該海域的地形和水流條件產(chǎn)生了明顯變化:

(1)為興建鎮(zhèn)海港，1975年8月在招寶山至游山間拋筑了長約3 186 m導堤，截斷了岸灘與甬江口外的水沙交換;導堤建成后，甬江口門下移至外游山附近，導堤西側流隱區(qū)出現(xiàn)明顯淤漲。

(2)20世紀80年代后鎮(zhèn)海邊灘圍涂約2 000 hm2(3萬畝)，使岸線外移1.0 km。

(3)2001年為興建鎮(zhèn)海港18#泊位，其后方圍涂約40 hm2(600畝)用作罐區(qū)，它直接改變了深潭附近海域的地形水流條件，且使岸線向外推出250 m，外游山體在水域中長度由300 m縮短為50 m，對水域內(nèi)漲、落潮流壓縮和挑流的磯頭作用明顯減弱，造成外游山深潭的進一步淤積［5］。

(4)2002—2004年鎮(zhèn)海岸段圍涂約1 933 hm2(2.9萬畝)，使岸線外推約0.4 ～1.7 km;2005 年開始施工，至2008年7月合龍的新泓口圍涂，使新泓口岸段岸線外推1.3～1.8 km;2006年4月興建金塘大橋。

(5)杭州灣南岸的淤積環(huán)境也是引起外游山深潭淤積的一個大背景。

綜上所述，海域深槽的范圍因金塘水道較為穩(wěn)定而基本不變，然而海域的局部沖淤則與人類活動關系密切。①圍海造地、修筑導堤等人類活動直接引起潮量減少，該水域水流動力作用逐漸減弱，水流動力作用的這種減弱趨勢，勢必導致該水域向淤縮方向發(fā)展;②局部圍涂使外游山深潭的磯頭效應顯著削弱，引起深潭的進一步淤積;③落潮流指向邊灘有利于泥沙向岸邊搬運，易在邊灘沉積。鎮(zhèn)海海岸及外游山深潭的淤漲主要與這3個因素有關。

5.2.2 各影響因素貢獻分析

為了更深入了解外游山深潭沖刷坑淤積的原因，分析各影響因素對該水域淤積的貢獻，采用1963年以來的6次測圖，分析其沖淤變化。表1為外游山深潭沖淤厚度與對應的人類活動。

表1 外游山深潭沖淤變化Table 1 Variation of erosion and deposition in the pool at Waiyou mountain

由表1可以看出，自1963年以來外游山深潭共淤積約19 m。可以粗略的劃分如下:其中1984年以前約3.3 m的淤積由 1975年修筑導堤引起;1984—1999年約9.0 m的淤積由鎮(zhèn)海岸段2 000 hm2(3萬畝)圍墾引起;1999—2005年約7 m的淤積由18#泊位后方的40 hm2(600畝)圍涂、修建18#泊位以及鎮(zhèn)海岸段的1 933 hm2(2.9萬畝)圍涂引起;2005—2008年淤積的0.5 m由新泓口圍墾引起。2008年7月至今不淤反沖了約1.0 m，這估計與大環(huán)境灰鱉洋床面這期間呈沖刷有關。

需要說明的是，盡管外游山深潭的淤積是由遠、近處的各種人類活動引起的，但其淤積機理不盡相同。遠處的圍涂主要是流速減小引起淤積;而近處外游山上游側的40 hm2(600畝)圍涂因縮短突體長度，顯著削弱外游山的磯頭效應而引起淤積。后者雖然圍墾涂面積不大，但對外游山深潭淤積影響的權重比遠區(qū)圍墾大［3］。

6 結語

(1)外游山深潭的發(fā)育和保持，是該海域特殊的地形、水文等條件(詳見5.2節(jié))共同作用的結果。圍海造地工程和杭州灣南岸外圍淤積環(huán)境改變了周邊的地形和水流泥沙條件，致使寧波港鎮(zhèn)海港區(qū)賴以生存的外游山深潭逐漸萎縮淤淺。1995年及以后深潭－30 m等高線消失，至2008年－20 m等高線消失，－15 m等高線也明顯向東側淤縮。外游山深潭的快速淤積是對人類活動改變該海域地形、水文條件做出的響應。

(2)對鎮(zhèn)海港賴以生存的外游山深潭近40年的淤積原因進行了梳理，區(qū)分了不同因素對港區(qū)淤積貢獻的大小，其中周邊規(guī)模較大的圍涂和外游山局部圍涂使其磯頭效應顯著削弱是造成該深潭持續(xù)淤積的主要原因。

(3)在實施海岸工程時，必須進行綜合規(guī)劃，選擇綜合效益最佳的方案。隨著我國海岸線利用的規(guī)模擴大，類似工程之間的矛盾也會不斷出現(xiàn)，要解決這一問題必須制訂綜合發(fā)展和建設規(guī)劃，并不斷加以協(xié)調(diào)、修正、完善，這樣才能保證海岸帶開發(fā)的可持續(xù)性。

［1］陳吉余.開發(fā)淺海灘涂資源，拓展我國的生存空間［J］.中國工程科學，2000，2(3):27－31.(CHEN Jiyu.To Exploiting Lower Tidal Flats for Expending Living Space of China［J］.Engineering Science，2000，2(3):27 －31.(in Chinese))

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［3］楊干然，李春初，羅章仁.海岸動力地貌學研究及其在華南港口建設中的應用［M］.廣州:中山大學出版社，2004.(YANG Gan-ran，LI Chun-chu，LUO Zhang-ren.Research on Coastal Dynamical Geomorphology and the Application in the Construction of South China Port［M］.Guangzhou:Sun Yat-sen University Press，2004.(in Chinese))

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