馮凌旋

(1.上海市水利工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200061；2.上海圍海工程技術(shù)研究中心，上海 200061)

南匯潮灘是位于杭州灣北岸蘆潮港至長(zhǎng)江河口三甲港之間的陸沿淺灘，以石皮勒斷面為界，靠近長(zhǎng)江河口一側(cè)稱(chēng)為南匯東灘。長(zhǎng)江河口南槽中下段，是長(zhǎng)江口攔門(mén)沙河段高含沙區(qū)之一，同時(shí)在河口灣交界帶的二股漲潮分流落潮合流的水流作用下[1- 5]，南匯東灘成為上海市陸沿淤漲速度最快、圈圍土地面積最大的河口邊灘，同時(shí)，也是長(zhǎng)江口灘涂資源研究[6- 11]和開(kāi)發(fā)利用的重點(diǎn)區(qū)域。

南匯東灘促淤工程，位于浦東機(jī)場(chǎng)外側(cè)促淤區(qū)以南的沒(méi)冒沙水域，以及大治河延伸段以南的-2～-3m線高程以上的南匯東灘灘地，緊鄰上海東南沿海的重點(diǎn)開(kāi)發(fā)區(qū)域浦東新區(qū)及濱海新城臨港開(kāi)發(fā)區(qū)，工程總規(guī)模為22.3萬(wàn)畝，以大治河為界，分為南北兩區(qū)，促淤一期實(shí)施大治河以北9.1萬(wàn)畝與大治河以南內(nèi)側(cè)6.6萬(wàn)畝的促淤工程，工程于2013年5月15日開(kāi)工，2013年12月完成保灘護(hù)底，2014年6月完成度汛斷面，2014年10月促淤一期工程基本完成，至同年12月底全面完工。至今，促淤一期工程完工已歷時(shí)3年，現(xiàn)將促淤效果和影響進(jìn)行階段性的總結(jié)評(píng)估。

1 工程方案及數(shù)據(jù)方法

南匯東灘促淤一期工程以大治河為界分為南、北兩塊區(qū)域。大治河以北9.1萬(wàn)畝促淤工程，北起浦東機(jī)場(chǎng)3#圈圍工程南側(cè)堤，南至大治河，占用岸線13.5km，采用丁順壩相結(jié)合的布置方式，順壩沿-1～-2m線布置，在促淤區(qū)內(nèi)設(shè)置兩條隔壩，將促淤區(qū)分為N1～N3三倉(cāng)，大治河以南6.6萬(wàn)畝促淤工程，內(nèi)部分隔為三倉(cāng)，由北向南依次為S1區(qū)、S2區(qū)、S3區(qū)，工程平面布置如圖1所示。

本文采用2013～2017年期間，南匯東灘促淤工程范圍、鄰近灘面(促淤堤外側(cè)1～4km范圍)以及南港、南槽河床水下地形數(shù)據(jù)，基于Arcgis建立數(shù)字高程模型(DEM)分析促淤區(qū)內(nèi)淤積效果，鄰近灘面沖淤變化以及河床變化，對(duì)促淤一期工程效果及初步影響進(jìn)行階段性分析評(píng)估。

圖1 南匯東灘促淤工程平面布置圖

2 促淤區(qū)淤積效果分析

在南匯東灘促淤工程初步設(shè)計(jì)階段，曾采用相關(guān)泥沙淤積預(yù)報(bào)模式預(yù)報(bào)、相鄰已實(shí)施工程的促淤效果分析、懸沙淤積物理模型試驗(yàn)預(yù)報(bào)三種方法對(duì)促淤工程實(shí)施后工程區(qū)促淤效果進(jìn)行了預(yù)報(bào)分析，根據(jù)該階段研究成果：預(yù)報(bào)促淤一期工程大治河以北促淤區(qū)至完工后3年累計(jì)淤積總量在0.8億～1.15億m3；大治河以南內(nèi)側(cè)促淤區(qū)累計(jì)淤積總量在0.4億～0.9億m3，綜合分析預(yù)計(jì)促淤一期工程促淤區(qū)內(nèi)累計(jì)可淤積1.5億～2.0億m3。

根據(jù)2013年5月～2017年4月期間每年洪、枯季2次地形跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)，采用克里金地形插值法計(jì)算統(tǒng)計(jì)了2013年5月～2017年4月各測(cè)次大治河以北促淤區(qū)內(nèi)灘面高程及階段淤積量，匯總統(tǒng)計(jì)成果見(jiàn)表1，分析表1中結(jié)果可見(jiàn)，南匯東灘促淤一期工程自開(kāi)工至2017年4月，促淤區(qū)內(nèi)淤積2.19億m3，超過(guò)已批復(fù)《初步設(shè)計(jì)報(bào)告》預(yù)計(jì)的累計(jì)可淤積1.5億～2.0億m3，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

圖2 2013年5月～2016年9月南匯東灘促淤工程區(qū)地形變化

單位：萬(wàn)m3

注：*2016年10月，N1庫(kù)區(qū)由于應(yīng)急消納本市工程渣土需要，先期進(jìn)行了整治，故N1庫(kù)區(qū)2016年9月～2017年4月本應(yīng)產(chǎn)生的促淤量未計(jì)入到促淤總量?jī)?nèi)。

3 促淤堤外側(cè)灘面沖淤分析

根據(jù)南匯東灘促淤工程區(qū)外圍1～4km范圍2013年5月～2017年9灘地月地形測(cè)量數(shù)據(jù)，基于GIS系統(tǒng)，分析促淤工程區(qū)外圍各岸段邊灘沖淤變化。

大治河延伸段出口及南、北導(dǎo)堤頭部外側(cè)灘面，2013年5月～2017年9月總體沖淤變化不大，區(qū)域范圍內(nèi)有沖有淤，幅度在±0.5m以?xún)?nèi)(正淤負(fù)沖)。大治河以北區(qū)域(N1庫(kù)區(qū)外側(cè)除外)，2013年5月～2017年9月近堤約500m范圍總體淤積，淤積幅度0.5～1.5m，靠近南槽主槽一側(cè)灘面沖刷，沖刷幅度在0.5m左右，大治河以北區(qū)域?yàn)┟鏇_淤變化沒(méi)有明顯的階段性，總體上近堤附近灘面持續(xù)性淤積，年均淤積幅度均在0.5m以?xún)?nèi)，靠近南槽主槽一側(cè)灘面有沖有淤，沖淤幅度均不大。大治河以南區(qū)域，S4和S5庫(kù)區(qū)促淤堤外側(cè)灘面，2013年5月～2017年9月總體呈現(xiàn)沖刷態(tài)勢(shì)，尤其在納潮口外側(cè)1～1.5km范圍內(nèi)，灘面沖刷幅度在1～1.5m，其他區(qū)域沖深幅度相對(duì)較小，在0.2～0.5m，S6庫(kù)區(qū)促淤堤外側(cè)灘面，2013年5月～2017年9月普遍呈現(xiàn)淤積態(tài)勢(shì)，且淤積幅度較大，在0.5～1.5m。南側(cè)堤以南至蘆潮港段，2013年5月～2017年9月，南側(cè)堤以南楔形區(qū)域及至蘆潮港段海堤近堤500m范圍內(nèi)灘面淤積，南側(cè)堤以南楔形區(qū)域淤積幅度在0.5～2m(局部大于2m)，南側(cè)堤交接處至蘆潮港段海堤近堤500m范圍淤積幅度也在0.5～2m，靠外海側(cè)部分區(qū)域沖刷，最大沖刷幅度達(dá)到1.5m。

2013年5月～2017年9月，促淤工程區(qū)堤前1～4km范圍(N1庫(kù)區(qū)外側(cè)除外)除S4和S5庫(kù)區(qū)外側(cè)灘面總體沖刷，其余堤段外側(cè)灘面近堤范圍均以淤積為主。促淤堤前灘面的沖淤變化既有長(zhǎng)江河口上游水沙條件變化和鄰近河段河勢(shì)變化的影響，也有促淤工程自身產(chǎn)生的影響，如：促淤堤外側(cè)近河道側(cè)沖刷為主的變化格局，S6庫(kù)區(qū)外側(cè)灘面的淤積，主要是受上游水沙條件變化和鄰近河段河勢(shì)變化的影響，而南側(cè)堤以南楔形區(qū)域的大幅淤積及S4、S5庫(kù)區(qū)外側(cè)灘面的沖刷則主要與促淤工程實(shí)施有關(guān)。

圖3 促淤工程外側(cè)1～4km范圍地形及沖淤變化

圖4 南港南槽河段橫斷面位置示意圖

圖5 2014～2017年南港南槽各河段斷面變化圖

4 南港南槽河床沖淤變化分析

采用2014、2017年南港、南槽大范圍水下地形測(cè)量資料和2015～2016年南港南槽河段39個(gè)斷面走航地形測(cè)量資料，南港南槽河段斷面位置如圖4所示，其中斷面1～7位于南港下段，斷面8～16位于南槽入口段，斷面17～33位于南槽河段，斷面34～39位于口外海濱段。限于篇幅，南港南槽河床斷面變化圖各河段僅選取一個(gè)典型代表斷面，如圖5所示。

南港下段：2014～2017年，南港下段河道灘槽格局及河床斷面形態(tài)未發(fā)生明顯改變，南港下段主槽維持在南側(cè)，主槽和北側(cè)長(zhǎng)興深槽均有所刷深，沖刷幅度1～2m，這主要與上游來(lái)沙條件變化及南港中上段河勢(shì)演變有關(guān)。瑞豐沙下段有所淤積，最大淤積幅度超過(guò)2m，而瑞豐沙尾部近圓圓沙通道附近有所沖刷(可能與深水航道疏浚有關(guān))，南港下段河道斷面形態(tài)有往“W”型恢復(fù)的趨勢(shì)，這主要得益于對(duì)瑞豐沙的保護(hù)。

南槽入口段：2014～2017年，南槽入口段較前階段的總體沖刷明顯放緩，南槽入口段主槽沖淤變幅較小，河道斷面形態(tài)也沒(méi)有發(fā)生明顯改變，這與南北槽落潮分流比趨于穩(wěn)定有關(guān)，河床發(fā)生自適應(yīng)調(diào)整；但值得注意的是江亞南沙頭部有所沖刷后退，且在江亞南沙頭部北側(cè)形成一沖刷溝，有與江亞北槽貫通的可能性。

南槽河段：2014～2017年，南槽河段河床部位總體沖刷，沖刷幅度一般在0～2m。北側(cè)江亞南沙沙尾有沖有淤，沖淤幅度在1m左右，以淤積為主。近年來(lái)江亞南沙沙尾有向南槽河道內(nèi)偏移且沙尾軸線向北轉(zhuǎn)向的趨勢(shì)。九段沙南緣沖刷，最大沖刷幅度達(dá)到2m以上，而在九段沙沙尾部分普遍淤積，最大淤積幅度接近2m。

南槽口外海濱段：2014～2016年，南槽口外海濱段各斷面基本呈略微沖刷態(tài)勢(shì)(南槽口門(mén)處斷面35略有淤積)，沖刷幅度很小，最大約為0.5m，2016～2017年，南槽口外海濱段基本維持穩(wěn)定。2014～2017年，南槽口外海濱段總體沖刷，沖刷幅度一般在0.5m以?xún)?nèi)，部分區(qū)域淤積，幅度也在0.5m以?xún)?nèi)，口外海濱段的沖淤變化主要受上游來(lái)沙減少影響。

分析2014～2017年南港下段、南槽入口段及口外海濱段河床演變機(jī)制，認(rèn)為受南匯東灘促淤一期工程影響不大，而南槽河段主槽普遍沖刷，最大沖刷幅度在2m以?xún)?nèi)，這主要是由于上游來(lái)沙減少引起的，同時(shí)也與南槽航道疏浚以及南匯東灘促淤一期工程的實(shí)施有關(guān)，而九段沙南緣的沖刷及尾部淤積并非直接受南匯東灘促淤工程影響。

5 結(jié)語(yǔ)

本文采用2013～2017年間南匯東灘促淤工程區(qū)、鄰近灘面以及南港、南槽河床水下地形數(shù)據(jù)，基于GIS系統(tǒng)分析促淤區(qū)內(nèi)淤積效果，鄰近灘面沖淤變化以及河床變化，并對(duì)促淤一期工程效果及初步影響進(jìn)行階段性分析評(píng)估，所采用的技術(shù)手段對(duì)于邊灘促淤工程效果評(píng)估具有借鑒意義，分析結(jié)論對(duì)于長(zhǎng)江河口后續(xù)整治工程的實(shí)施具有一定指導(dǎo)意義。不足之處在于，本文限于基礎(chǔ)資料的收集范圍，未能全面評(píng)估南匯東灘促淤一期工程實(shí)施后，長(zhǎng)江河口河床的響應(yīng)。