王玉芳，任金剛，楊士斌，周曉翠，劉鵬，黃磊

（海河水利委員會(huì)海河下游管理局，天津 300061）

1 引言

填海造陸是人類開(kāi)發(fā)利用海洋的重要方式，也是緩解土地供需矛盾和擴(kuò)大社會(huì)發(fā)展空間的有效途徑。圍海填地在很多國(guó)家沿海地區(qū)的城市化進(jìn)程中起到很大的作用，這些國(guó)家包括荷蘭、英國(guó)、美國(guó)、日本等[1，2]。從國(guó)內(nèi)外填海造陸的實(shí)踐看，圍填海確實(shí)是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展所必需的，會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，但同時(shí)也會(huì)帶來(lái)很多其他方面的影響，如對(duì)河口防洪的影響等。

海河口位于天津市濱海新區(qū)、渤海灣西岸灣頂，是承泄海河流域永定河、大清河系部分洪水的入海尾閭，也是海河流域防洪工程的重點(diǎn)。河口呈喇叭形，由海河防潮閘、左右岸線及排泥場(chǎng)圍堤組成，兩岸北有天津港區(qū)、南有臨港工業(yè)區(qū)。

海河口由于受潮汐頂托影響，只能平潮啟閉、趕潮提閘，每天能夠有效提閘放水的時(shí)段十分有限，要安全及時(shí)地宣泄上游及區(qū)間洪水及瀝水，其防洪、排瀝任務(wù)十分嚴(yán)峻。填海造陸帶來(lái)的潮位、流量（泄量）、風(fēng)暴潮等相關(guān)因子的變化，更給海河口的防洪帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。

2 濱海新區(qū)填海造陸情況

濱海新區(qū)是天津市下轄的副省級(jí)區(qū)、國(guó)家綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)、國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的第一個(gè)國(guó)家綜合改革創(chuàng)新區(qū)，從2005年被寫(xiě)入“十一五”規(guī)劃并納入國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略后，成為國(guó)家重點(diǎn)支持開(kāi)發(fā)開(kāi)放的國(guó)家級(jí)新區(qū)。其建設(shè)目標(biāo)是建成中國(guó)北方對(duì)外開(kāi)放的門(mén)戶、高水平的現(xiàn)代制造業(yè)和研發(fā)轉(zhuǎn)化基地、北方國(guó)際航運(yùn)中心和國(guó)際物流中心、宜居生態(tài)型新城區(qū)，成為“中國(guó)經(jīng)濟(jì)的第三增長(zhǎng)極”。

隨著天津市濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)開(kāi)放程度的日益推進(jìn)，大尺度港口、工業(yè)區(qū)的建設(shè)對(duì)土地需求提出更高的要求，這就拉開(kāi)了土地資源本就緊缺的濱海新區(qū)大規(guī)模填海造陸工程的序幕。濱海新區(qū)的天津港集團(tuán)將累計(jì)投資600 億元，建設(shè)我國(guó)目前最大的填海造陸工程。這個(gè)工程由天津港集團(tuán)承擔(dān)開(kāi)發(fā)的30 km2東疆港區(qū)、13 km2南疆港區(qū)及120 km2的臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)組成?？偯娣e達(dá)160 多km2的三港區(qū)填海造陸工程，從開(kāi)發(fā)次序上既全面展開(kāi)，又梯度推進(jìn)：2010年前以建設(shè)東疆港區(qū)為重點(diǎn)，2010年后的頭兩年以建設(shè)南疆港區(qū)為重點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，之后以建設(shè)臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)為重點(diǎn)。

天津?yàn)I海新區(qū)的填海造陸工程從2004年正式開(kāi)工建設(shè)。2006年，完成填海造陸10 km2；2007年，完成填海造陸13 km2；2009年，完成填海造陸18 km2；2012年，完成填海造陸80 km2。按照規(guī)劃，到2018年完成全部填海造陸工程以及基礎(chǔ)設(shè)施和航道碼頭建設(shè)工程。

3 海河口潮位、徑流量和風(fēng)暴潮情況

由于濱海新區(qū)填海造陸在2006年以后達(dá)到高潮，為了充分體現(xiàn)填海造陸對(duì)海河口防洪的影響，筆者特選取1998—2002年的資料為海河口填海造陸開(kāi)始前的代表資料、2008—2012年的資料為海河口填海造陸后的代表資料，將研究周期確定為10年，利用前后10年的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以反映不同條件下的影響變化情況。

3.1 潮位情況

通過(guò)對(duì)海河防潮閘水文站提供的海河口10年潮位原始數(shù)據(jù)的整理，摘錄出逐時(shí)潮位進(jìn)行分析，并統(tǒng)計(jì)出了年極值，見(jiàn)表1。用年極值可以計(jì)算出多年潮位均值，見(jiàn)表2。從表1—2可以看出，填海造陸前最高潮位5年均值為5.19 m，填海造陸后最高潮位5年均值為5.59 m。

表1 海河口潮位年極值

表2 海河口潮位年均值

3.2 （徑）流量情況

以海河防潮閘管理處提供的海河口10年研究期內(nèi)的實(shí)測(cè)流量原始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，整理計(jì)算出逐日平均流量，并統(tǒng)計(jì)出歷年日均流量、年徑流量和年極值，見(jiàn)表3。從表3 可以看出，隨著填海造陸工程的展開(kāi)，海河口年度最大日均流量呈數(shù)量級(jí)增加趨勢(shì)，年徑流量相應(yīng)增大。

表3 海河口歷年（徑）流量統(tǒng)計(jì)

3.3 風(fēng)暴潮情況

中國(guó)是世界上發(fā)生風(fēng)暴潮次數(shù)最多的國(guó)家之一，潮位的高度相比其他國(guó)家較大，渤海灣風(fēng)暴潮的規(guī)律尤為復(fù)雜[3-5]。為了能更加清晰地反映風(fēng)暴潮變化情況，筆者延長(zhǎng)了資料序列，風(fēng)暴潮的資料序列選取渤海灣海河口1992—2013年共計(jì)22年的資料，見(jiàn)表4。根據(jù)海河防潮閘管理處的觀測(cè)記錄，海河口在研究期的22年內(nèi)發(fā)生超警戒潮位的較大風(fēng)暴潮（5.00 m 以上，大沽凍結(jié)高程，下同）共計(jì)39 次。從表4 可以看出，填海造陸前（1992—2007年）風(fēng)暴潮次數(shù)相對(duì)較少，16年內(nèi)共發(fā)生13 次；填海造陸后（2008—2013年）風(fēng)暴潮次數(shù)增多，6年內(nèi)共發(fā)生26次。

表4 海河口歷年風(fēng)暴潮情況

4 填海造陸前后各因子變化對(duì)防洪的影響分析

4.1 潮位變化對(duì)防洪的影響分析

填海造陸后海河口潮位變化較為明顯，主要表現(xiàn)為潮差增大，高潮位有增高趨勢(shì)。這一變化給防洪帶來(lái)更加嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，高潮位增高要求防洪工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)也隨之增高，若原有防洪標(biāo)準(zhǔn)不能滿足的需要采取工程措施加以防護(hù)，若不采取工程措施則可能增加洪災(zāi)損失，防洪風(fēng)險(xiǎn)增大。

另外，潮差的增大也給防洪排瀝增加了難度。在閘上水位相同的情況下，單獨(dú)一個(gè)潮的歷時(shí)不變，根據(jù)平潮啟閉閘門(mén)的原則，潮差增大則能夠提閘放水的歷時(shí)就會(huì)縮短，防洪的時(shí)間效率隨之降低，洪水、瀝水滯留河道的時(shí)間變長(zhǎng)，一方面威脅水利工程安全，另一方面增加了人民生命財(cái)產(chǎn)損失的程度和機(jī)率。總之，填海造陸后潮位變化帶來(lái)的直接影響是增加了防洪壓力，增大了防洪成本。

4.2 流量和泄量變化對(duì)防洪的影響分析

從資料序列可以看出，填海造陸后通過(guò)提閘下泄水量增大，尤其明顯的是日均最大流量增加了近10倍。而造陸至今并未發(fā)生大洪水，分析流量增大的原因可能是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城鄉(xiāng)居民生活及生態(tài)用水量明顯增加形成的瀝水增多所致。

另外，從資料序列可以看出，圍填海后雖未遇大洪水，但提閘頻次明顯增加，一方面說(shuō)明下泄瀝水的需求增大，另一方面也說(shuō)明提閘放水的時(shí)長(zhǎng)在縮短。圍填海以前只需在能夠提閘的時(shí)段內(nèi)選取條件較好的時(shí)間進(jìn)行即可，不需利用所有可提閘時(shí)段；現(xiàn)在則是充分利用可提閘時(shí)段，盡最大可能下泄還不能滿足下泄需求，所以出現(xiàn)提閘次數(shù)頻繁、提閘歷時(shí)較長(zhǎng)的現(xiàn)象。

由此可見(jiàn)，雖非豐水年但下泄量仍然明顯增加，若遇豐水年下泄需求加大則防洪壓力將更大。

4.3 風(fēng)暴潮變化對(duì)防洪的影響分析

從表4 可以看出，圍填海后海河口風(fēng)暴潮發(fā)生的頻次漸密，而且強(qiáng)度增加。另外，5 m 是海河防潮閘閘門(mén)頂高程，水位超過(guò)5 m 的風(fēng)暴潮頻發(fā)，說(shuō)明海水倒灌的情況在增加，由此造成的損失程度也在加大。

漫過(guò)閘門(mén)頂?shù)娘L(fēng)暴潮頻現(xiàn)要求提高防洪工程的標(biāo)準(zhǔn)，這就需要采取水閘除險(xiǎn)加固、改建等工程措施改善現(xiàn)有工程現(xiàn)狀，使其滿足新情況下的防洪需求。

單純的風(fēng)暴潮次數(shù)和強(qiáng)度的增加已經(jīng)對(duì)防洪造成不利影響，若再疊加潮位增高、泄（流）量增大等多重因素，則風(fēng)暴潮對(duì)防洪影響的程度將加倍放大，給防洪帶來(lái)的不利影響將更大。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)濱海新區(qū)海河口填海造陸前后潮位、流量、泄量及風(fēng)暴潮變化情況的分析，可以看出填海造陸對(duì)海河口一系列因子都產(chǎn)生了影響，而這些因子的變化又直接影響到防洪情勢(shì)的變化。

（1）填海造陸后潮位呈抬高趨勢(shì)，尤其是高潮位更高，這對(duì)防洪工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)提出了新的更高的要求。

（2）填海造陸對(duì)潮位的直接影響是潮差增大，雖然每天都盡最大可能提閘，日均流量及泄量明顯增加，但單次趕潮提閘放水的歷時(shí)縮短、單次可下泄的水量比造陸前大大減少。尤其隨著濱海新區(qū)開(kāi)發(fā)程度的加深，周邊人為活動(dòng)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要產(chǎn)生的瀝水相對(duì)之前更多，即使相同來(lái)水條件下需要宣泄的水量更大，造成洪水滯留河道的時(shí)間更長(zhǎng)，勢(shì)必增加防洪壓力和不安全因素，致使防洪形勢(shì)更加嚴(yán)峻。

（3）填海造陸后風(fēng)暴潮次數(shù)增多，影響增大。尤其是超警戒潮位的風(fēng)暴潮次數(shù)明顯增多，更容易導(dǎo)致閘門(mén)漫頂、海水倒灌，造成更大的損失，給防洪帶來(lái)更大的壓力。

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