， ，,2，，

(1.上海河口海岸科學研究中心 河口海岸交通行業(yè)重點實驗室，上海 201201；

2.交通運輸部 長江口航道管理局，上海 200003)

1 研究背景

潮汐河口河床演變是水沙科學基礎理論研究的難點，也是河口治理中必須重點考慮和解決的關(guān)鍵技術(shù)問題之一。在河流的河口段，隨著徑、潮流相對強度的不同和泥沙性質(zhì)(數(shù)量和組成)的差別，河床演變在景觀上和動態(tài)上都會表現(xiàn)出千差萬別的變化[1]。河口動力條件既有徑流的年、季等較長周期變化，又有潮汐動力的日、月等較短周期變化，這2種水流動力的組合和綜合作用使得河口演變規(guī)律比一般內(nèi)河復雜得多。對長江口而言，經(jīng)歷近半個世紀的科學研究和13 a長江口深水航道治理工程實踐，河口汊道演變及水沙運動特性，特別是河口攔門沙成因及變化規(guī)律的研究已取得了一大批寶貴成果[2-9]。但對近期河口人類活動日益加劇、上游來沙持續(xù)減少等新形勢下的長江口河勢總體演變態(tài)勢仍缺乏系統(tǒng)的總結(jié)和對比，尤其是長江口深水航道治理工程、青草沙水庫、橫沙東灘促淤造地等重大涉水工程建設以來河口沖淤演變及調(diào)整機制的研究認識尚顯不足，難以滿足當前河口航道治理、灘涂開發(fā)以及港口碼頭建設等水土資源開發(fā)的需要。

1998年長江口深水航道治理工程實施以來，因河勢復雜性和工程重要性，引入了動態(tài)管理的概念，開展了常年定期的河勢跟蹤監(jiān)測分析工作[10]。在此基礎上，本文系統(tǒng)分析和總結(jié)近15 a來長江口河勢的總體演變特征，研究結(jié)果有望為長江口河床演變規(guī)律研究提供新認識，對航道治理、河勢控制、灘涂開發(fā)等河口綜合整治具有一定的啟示意義。

2 研究區(qū)域概況

長江口屬大徑流、中等潮差河口(圖1)，徐六涇以下平面呈“三級分汊、四口入?！钡暮觿莞窬帧ｉL江口來水量充沛，大通站年徑流量保持在9 000億m3左右，但近15 a來先后經(jīng)歷了1998年大洪水、1999年大洪水、2006年枯水、2010年大洪水和2011年枯水等特殊過程。長江口來沙量也相當豐富，1950—1985年大通站年均輸沙量為4.70億t，但20世紀80年代中期以后呈明顯減少趨勢，尤其三峽水庫蓄水以來，年均輸沙量僅為1.43億t(2003—2011年)?？傮w而言，長江口近期來水來沙條件因上游水庫修建、流域氣候變化等發(fā)生了顯著變異。未來一段時間內(nèi)，流域上游還將建設相當數(shù)量的水庫和水土保持等水利工程，長江入海沙量仍有進一步減小的態(tài)勢。

此外，近年來長江口水域開發(fā)強度明顯較高，實施了大量涉水工程(圖1和表1)，主要包括長江口深水航道治理工程、中央沙圈圍及青草沙水庫工程、新瀏河沙護灘及南沙頭通道限流潛堤工程、橫沙東灘及南匯東灘促淤圈圍，以及港口碼頭等。這些人類活動對河口河勢及水沙變化等均產(chǎn)生了一定影響，長江口河道演變受人工控制作用逐漸明顯。

3 河勢變化的主要特征

3.1 徐六涇以下的長江口已成為一個相對獨立的河口地貌系統(tǒng)

3.1.1 近15 a徐六涇節(jié)點作用進一步凸顯

徐六涇河段是長江口“三級分汊、四口入?！焙觿莞窬值纳线吔?。自20世紀50—60年代以來，由于南通農(nóng)場、東方紅農(nóng)場和江心沙農(nóng)場的圍墾，徐六涇河段的河寬由原來的13 km縮窄至5.7 km左右，成為長江入海前的最后一個長約16 km的節(jié)點河段，至此，其受上游河勢變化的影響程度也大幅減弱。近15 a來，常熟邊灘圍墾、新通海沙圈圍等工程相繼實施，蘇通大橋以下的該河段河寬進一步束窄，大幅增強了徐六涇節(jié)點作用，主槽深泓線長期保持穩(wěn)定(圖2)。由此可見，該河段上游的河勢變化對徐六涇以下河段的河床演變已無明顯的直接影響。徐六涇以下的河口段已形成一個相對獨立的河口地貌系統(tǒng)，具有多級分汊格局、較強的潮汐與徑流共同作用、水沙環(huán)境和地形變化規(guī)律更加復雜等諸多鮮明特征。

圖1 研究區(qū)域及主要涉水工程布置

表1 長江口近期主要涉水工程建設規(guī)模

圖2 長江口徐六涇河段深泓線變化

3.1.2 系統(tǒng)內(nèi)部存在復雜的相互影響

河床演變分析還表明：在徐六涇以下的河口區(qū)內(nèi)，由于受徑、潮流的共同作用，南、北支，南、北港，南、北槽各入海汊道之間及上、下游之間的水沙運動及河床沖淤變化存在明顯的、復雜的相互影響。尤其，該區(qū)域內(nèi)任一汊道或河段內(nèi)的重要自然變化和工程行為，除會引發(fā)當?shù)鼐植亢佣瘟鲌龊秃哟驳匦蔚淖兓?，還常有可能給鄰汊、甚至更遠河段的動力條件及灘槽沖淤帶來影響。具體表現(xiàn)為，北支水沙倒灌對南支河勢(尤其是白茆沙北水道)的顯著影響早已獲共識；1998年以來，南支河段內(nèi)主槽河床演變呈現(xiàn)自上而下的傳遞過程，白茆沙水道“南強北弱”的發(fā)展態(tài)勢造成了七丫口以下的南支主槽北沖南淤、扁擔沙南側(cè)上沖下淤[11]；1998年起在北槽實施的深水航道治理工程除了引起自身主槽沖刷、壩田淤積外，也對相鄰汊道的南槽產(chǎn)生了一定范圍和程度的影響，即南槽上段主槽沖刷、10 m深槽下移[12]。

3.2 三級分汊、四口入海的河勢格局顯著增強

3.2.1 長江口總體河勢格局近15 a明顯增強

縱觀長江口的歷史變遷過程可知，現(xiàn)代意義上的長江口于20世紀50—60年代之后才正式形成。而且，這種“三級分汊、四口入?！钡孛残螒B(tài)格局經(jīng)歷了1973，1983，1998年(及1999年)和2010年等歷次大洪水后仍然保持穩(wěn)定。隨著葛洲壩、三峽工程等水利工程的徑流量調(diào)度作用，長江發(fā)生大洪水的級別會有所降低，以及長江口部分岸線得到人工控制后，部分洲灘變化空間受限，尤其近15 a來在南北槽分汊口(第三級分汊)、南北港分汊口(第二級分汊)等關(guān)鍵部位分別實施了深水航道治理工程(分流魚嘴工程)和新瀏河沙護灘及南沙頭通道限流潛堤工程(含中央沙圈圍及青草沙水庫)后，長江口主汊道發(fā)生大幅度擺動的可能性已明顯降低，河床沖淤變化主要限制在兩側(cè)固定岸線范圍內(nèi)?！叭壏帚?、四口入海”總體河勢格局的穩(wěn)定性顯著增強。

3.2.2 河口仍然延續(xù)束窄、向外延伸的歷史趨勢

陳吉余等[2](1979)提出了近2 000 a來長江河口的發(fā)育模式，基本代表了長江口歷史演變的總趨勢。由圖3可知，近15 a來長江口南岸南匯邊灘5 m等深線明顯向外淤積推展，口門處的崇明東灘、崇明淺灘、橫沙東灘5 m等深線仍以淺潮灘呈向東南方向淤漲延伸的態(tài)勢。從宏觀上看，盡管長江口面臨流域來沙持續(xù)減少、人類活動不斷加劇等諸多新形勢，但其近期演變整體仍延續(xù)河口不斷向外延伸、束窄的歷史演變趨勢。

圖3 近15 a來長江口5 m等深線變化

3.3 2007年之后河床沖淤調(diào)整總體趨于放緩

3.3.1 2007年之后長江口河床沖淤調(diào)整趨緩

2007年以來，長江口水域的治理開發(fā)力度明顯加大，尤其在歷史上長江口最為復雜多變、河勢最不穩(wěn)定的區(qū)域——南北港分流口河段，同期實施了中央沙圈圍及青草沙水庫、新瀏河沙護灘及南沙頭通道限流潛堤工程等重大涉水工程。這些工程實施后，基本遏止了工程前局部河勢的不利變化，增強了南北港分汊河段河勢的穩(wěn)定性[10]，從而進一步穩(wěn)定了長江口的總體河勢格局。從某種意義上講，2007年是長江口河勢演變進程的關(guān)鍵時間節(jié)點。由圖4可知，2007年前后長江口(南支)河床調(diào)整幅度明顯有所不同，2002—2007年的5 a間河床沖淤幅度大多在2.0～3.0 m以上，而2007—2012年期間河床沖淤變幅基本在2.0 m以內(nèi)。

圖4 2007年前后長江口河床沖淤變化

3.3.2 局部沙體變化影響長江口河勢及航道穩(wěn)定性

盡管長江口年際河床沖淤調(diào)整在2007年之后總體趨于放緩，但由于河口自然條件的復雜性，加之《長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》(2008年獲國務院批復)、《長江口航道發(fā)展規(guī)劃》(2010年獲交通運輸部批復)等規(guī)劃中的若干人工控制工程尚未及時實施，局部區(qū)段河勢仍存在諸多不良變化，如南北港分汊口的扁擔沙南沿沙尾淤漲南壓和新橋沙沙尾淤積下延，南港河段的瑞豐沙中下沙體持續(xù)沖刷變小，北港河段的堡鎮(zhèn)沙南沿及中部竄溝明顯受沖，南槽河段的江亞南沙沙尾持續(xù)淤漲下移等，一定程度上影響了長江口河勢及深水航道的穩(wěn)定性。

3.4 河床年內(nèi)變化受徑流過程影響仍較明顯

3.4.1 長江口主要汊道的形成多與上游大流量過程有關(guān)

已有研究表明[4]，長江河口水量豐沛、泥沙運動活躍，河床沖淤多變，其中徑流和洪水對造床過程起著重要的作用。當大通站洪峰流量超過60 000 m3/s時，河口河床有明顯沖淤變化；洪峰流量超過70 000 m3/s時，河口河床新生汊道及切灘竄溝頻頻出現(xiàn)。縱觀演變歷史，1998年及1999年大洪水促使了南門通道(位于上、下扁擔沙之間)及寶山北水道(位于新瀏河沙與新瀏河沙包之間)的形成和發(fā)展、2010年大洪水加劇了新新橋通道5m槽(位于下扁擔沙與新橋沙之間)的重新貫通均是有力的佐證?？梢姡M管三峽、葛洲壩、南水北調(diào)等水利樞紐對長江徑流具有一定的調(diào)節(jié)作用，但近15a來長江口河床變化受徑流過程影響仍較明顯。

3.4.2 河床沖淤存在季節(jié)性差異

從年內(nèi)洪、枯季變化看(圖5，選取2010年5—11月代表洪季，2010年11—2011年5月代表枯季)，長江口河床沖淤存在一定的季節(jié)性差異。由于徑潮流動力、泥沙特性(含沙量及河床質(zhì)組成等)、鹽水楔作用以及河道岸線邊界條件等差異，不同區(qū)段或汊道河床沖淤的季節(jié)性特征會有所不同。例如，在橫沙以下的河口攔門沙區(qū)段，近15a河床年內(nèi)變化仍存在“洪淤枯沖”的季節(jié)性調(diào)整特點，這與近150 a長江河口汊道歷史演變規(guī)律一致[4]；在橫沙至吳淞口區(qū)間的南港河段，除局部(外高橋港區(qū)四至六期碼頭支航道)受人工疏?；顒佑绊懲?，主槽河床“洪沖枯淤”的變化特征表現(xiàn)尤為明顯；在吳淞口以上的南支河段，由于落潮流占絕對優(yōu)勢以及粉砂質(zhì)河床的緣故[11]，洪季主槽河床沖淤變幅明顯較枯季大。

圖5 長江口年內(nèi)河床沖淤變化

4 對河口治理開發(fā)的啟示

河口的演變是河口對影響它的多種自然因子和人類活動干預綜合作用的一種自適應過程，深化對這種自適應過程的認識，是人們進行河口人工控制、有效改造自然的前提。從河勢發(fā)展的角度看，近15 a來長江口河勢變化調(diào)整展現(xiàn)出的特征和規(guī)律，對現(xiàn)階段和未來一段時期長江口的開發(fā)治理具有一定的啟示意義，具體如下。

4.1 繼續(xù)遵循河口向東南演變趨勢

經(jīng)大量的科研攻關(guān)和工程實踐，基本把握了2 000 a來長江河口的歷史演變進程和規(guī)律，成功指導了長江口深水航道治理工程、青草沙水庫、新瀏河沙護灘及南沙頭通道限流潛堤工程以及南匯東灘促淤圈圍工程等重大涉水工程的實施。由于近期流域來沙持續(xù)減少、河口區(qū)域內(nèi)人類活動加劇、河道岸線調(diào)整等邊界條件發(fā)生了明顯變化，長江口演變進入了一個新的發(fā)展時期，但仍延續(xù)長江口南岸邊灘推展、河道束窄加深、朝東南方向延伸等河勢演變規(guī)律。在此新形勢下，對河口區(qū)域內(nèi)的航道、灘涂、岸線等水土資源進行開發(fā)利用與保護，有必要繼續(xù)遵循河口向東南的演化發(fā)展方向，順勢而為。

4.2 綜合考慮河口開發(fā)的相互影響

從前文分析可知，隨著徐六涇節(jié)點作用的逐漸增強，徐六涇以下的長江口已成為一個相對獨立的河口地貌系統(tǒng)，徐六涇以上河段河勢變化及河道整治等對下游河口區(qū)影響不大。但是，徐六涇以下的長江口任一汊道或河段內(nèi)的重要自然變化和工程行為，除會引發(fā)當?shù)鼐植亢佣瘟鲌龊秃哟驳匦蔚淖兓猓€常有可能給鄰汊、甚至更遠河段的動力條件及灘槽沖淤帶來影響。現(xiàn)階段長江口正處于高速開發(fā)期，區(qū)域內(nèi)有航道治理、灘涂圈圍造地、水利防洪(潮)、港口碼頭岸線開發(fā)、淡水資源利用以及生態(tài)濕地環(huán)境保護等綜合開發(fā)，各涉水工程之間相互毗鄰、互相影響大。因此，徐六涇以下的長江口應看作一個整體，任一局部區(qū)域或汊道河段的開發(fā)，須綜合考慮對相鄰各汊道、周邊水域甚至(徐六涇以下)整個長江口的影響。

4.3 加快實施長江口綜合整治開發(fā)等規(guī)劃

河勢穩(wěn)定是河口航道、灘涂等水土資源開發(fā)利用和保護的重要前提。近15 a來，伴隨著長江口航道治理和上海市灘涂開發(fā)建設，加之三峽工程等水利樞紐對長江徑流的調(diào)節(jié)作用，長江口河床大幅沖淤變化、主汊道大范圍擺動的可能性已明顯減弱，長江口“三級分汊、四口入?！钡恼w河勢穩(wěn)定性顯著增強。這為長江口的綜合開發(fā)治理奠定了良好基礎。

長江口河勢調(diào)整在總體保持穩(wěn)定性和延續(xù)性的同時，局部河勢演變?nèi)源嬖谳^大的復雜性和不確定性。鈕新強等[13](2009)亦指出，從2004年長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃方案確定到2008年得到國務院批復期間，長江口的局部河勢又發(fā)生了較大變化。2007年以來沖淤變化表明(圖4)，長江口局部未受控制的自然沙體(扁擔沙、瑞豐沙、堡鎮(zhèn)沙、江亞南沙等)仍存在較大變化幅度。這增加了河勢控制等河口綜合治理的緊迫性和必要性，因此亟需抓住當前河勢相對有利時機，加快《長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》、《長江口航道發(fā)展規(guī)劃》等規(guī)劃的實施步伐，以期進一步穩(wěn)定河口河勢，增強防洪防潮能力，暢通深水航道，增加后備土地資源，改善生態(tài)環(huán)境等，為河口地區(qū)經(jīng)濟社會的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展提供支撐。

5 結(jié) 語

(1) 隨著徐六涇節(jié)點作用的逐漸增強，徐六涇以下的長江口已成為一個相對獨立的河口地貌系統(tǒng)。近15 a來，長江口河勢變化整體仍符合陳吉余等1979年提出的河口歷史發(fā)育模式，長江口深水航道治理工程、青草沙水庫、新瀏河沙護灘及南沙頭通道限流潛堤工程等重大涉水工程建設對穩(wěn)定“三級分汊、四口入?！钡暮觿莞窬制鸬搅酥匾饔?。

(2) 2007年是長江口河勢演變進程的關(guān)鍵時間節(jié)點。近15 a來長江口河床沖淤調(diào)整程度在2007年之后總體趨于放緩。從年內(nèi)洪、枯季變化看，長江口河床變化受徑流過程影響仍較明顯，不同區(qū)段或汊道存在季節(jié)性的沖淤差異。

(3) 從河勢發(fā)展的角度看，未來長江河口的治理開發(fā)，須繼續(xù)遵循河口向東南方向的演化趨勢，綜合考慮河口開發(fā)的相互影響，以及加快長江口綜合整治開發(fā)等規(guī)劃的實施步伐。

長江口演變已進入了一個新的發(fā)展期，受動力條件、泥沙性質(zhì)、河道邊界和人類活動等多種自然和人為因素共同作用，其演變規(guī)律更加復雜。本文僅僅從宏觀角度初步分析了1998年長江口深水航道治理工程實施以來長江口河勢展現(xiàn)出的若干演變特征。目前，仍存在一些尚未解決的基礎性課題，如深水航道整治工程作用下的北槽河床調(diào)整平衡形態(tài)及動力機制、流域來沙減小對長江口河床調(diào)整和深水航道維護的長遠影響等。長江口的水沙運動特性及河床演變規(guī)律，只有在經(jīng)歷“實踐-認識-再實踐-再認識”的反復過程，才可能得到逐步的深入和更加全面的認識，從而有效推進長江口的綜合治理。

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(編輯：姜小蘭)