(長江水利委員會水文局 長江口水文水資源勘測局，上海 200136)

1 研究背景

灘涂濕地是珍貴的自然資源，也是重要的生態(tài)系統(tǒng)，具有不可替代的綜合功能。十八大以來，習近平總書記多次對生態(tài)文明建設做出重要指示，在不同場合反復強調(diào)：“綠水青山就是金山銀山”“共抓大保護，不搞大開發(fā)”“推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展是黨中央作出的重大決策，是關(guān)系國家發(fā)展全局的重大戰(zhàn)略”。我國經(jīng)濟建設的蓬勃發(fā)展加速了長江流域水資源開發(fā)利用，長江流域內(nèi)一些大型骨干水利樞紐工程陸續(xù)實施，如三峽工程和南水北調(diào)工程。三峽工程在發(fā)揮巨大的防洪、發(fā)電和航運等綜合利用效益的同時，改變了長江口來水來沙特性：一方面全年入?？偹炕静蛔儯陜?nèi)分配發(fā)生變化，如汛期(6～9月)下泄流量基本保持不變，10月份水庫蓄水(少數(shù)年份延至11月份)下泄流量減小，枯期12月至次年5月下泄流量增加；另一方面自20世紀50年代以來，長江入海水沙條件持續(xù)發(fā)生了變化，這種變化表現(xiàn)在長江入海泥沙量明顯減少，特別是上世紀80年代以后，這種變化更加明顯。實測資料分析表明：2005～2016年大通站與徐六涇站同期資料相比，徐六涇站較大通站水量偏大幅度為0.22%～7.40%，2011～2016年大通站與徐六涇站同期資料相比，徐六涇站較大通站輸沙量偏少，偏少幅度為7.50%～26.10%；三峽水庫蓄水運用后的2003～2016年，大通站年均徑流量、年均輸沙量分別比2002年以前減少了5.0%，61.6%。

近年來，長江上游干支流的水電建設進程加快，金沙江下段的溪洛渡和向家壩兩個水庫已于近年建成。初步研究表明：溪洛渡和向家壩兩個電站水庫攔截泥沙后，將使三峽水庫入庫泥沙在100 a以內(nèi)減少約230.00億t，占入庫站寸灘來沙量的54.0%，相應的粗沙減少49.28億t，占寸灘來沙量的80.7%。隨著金沙江、岷江等一系列大庫容水庫的建設、投運，長江上游的來沙減少趨勢將會是一個長期的持續(xù)過程。

隨著長江口上游來沙條件的持續(xù)調(diào)整，將會引起河口水流泥沙特性、灘槽沖淤格局發(fā)生變化，對長江口河勢、灘涂及濕地資源也將會產(chǎn)生持續(xù)的影響。為了解三峽工程運用前后長江口主要灘涂演變情況，探討灘涂變化對流域來水來沙變化的響應，本文基于地形資料，采用傳統(tǒng)分析方法對長江口門的五大灘涂濕地以及崇明北沿進行分析和研究。

2 長江口灘涂資源概況

灘涂，是海灘、河灘和湖灘的總稱，在地貌學上稱為潮間帶，指沿海大潮高潮位與低潮位之間的潮浸地帶，或河流湖泊常水位至洪水位間的灘地，是湖、河洪水位以下的灘地，或水庫、坑塘的正常蓄水位與最大洪水位間的灘地面積。由于潮汐的作用，灘涂有時被水淹沒，有時又出露水面，其上部經(jīng)常露出水面，其下部則經(jīng)常被水淹沒。

圖1 長江口灘涂資源分布Fig.1 Resource distribution of tidal flat in Yangtze River Estuary

作為世界第三大河的長江，豐水多沙，為長江口提供了豐富的水土資源，巨量的泥沙在寬淺的河口區(qū)沉積，形成了長江口沙洲羅列、多汊入海的現(xiàn)狀，也造就了眾多的灘涂和濕地。長江口灘涂濕地資源包括海岸及淺海、河流濕地，主要分布于扁擔沙、崇明北沿、顧園沙、崇明東灘、橫沙東灘、九段沙及江亞南沙、南匯東灘、杭州灣北岸邊灘等區(qū)域[1](見圖1)。

3 研究方法

本文基于地形資料側(cè)重于潮灘及水下地形的實際情況，采用傳統(tǒng)分析方法對長江口門的五大灘涂濕地以及崇明北沿進行分析，即以0，2，5 m等深線為特征，統(tǒng)計分析各自等深線范圍內(nèi)的面積，以總結(jié)長江口口門灘涂濕地的自然演變規(guī)律情況。

本文資料均為實測地形，高程系統(tǒng)為當?shù)乩碚撟畹统泵?，?～-2 m，-2～-5 m區(qū)間來分別定義中低灘和低灘，這兩個區(qū)域是受水流泥沙變化影響的主要地帶。

4 長江口灘涂資源變化分析

長江口歷史演變過程可概括為如下5個方面：① 南岸邊灘推展；② 北岸沙島并岸；③ 河口束窄；④ 河道成形；⑤ 河槽加深。與之對應，長江口灘涂濕地演變的基本規(guī)律為：濕地整體向東偏南方向延伸，沿岸邊灘不斷外推，三島由小變大，江心沙洲逐步淤高合并(或并岸)，陸域面積逐步擴大[2]。特征等深線(0，2，5 m)的演變見圖2～4。

因橫沙東灘上促淤圍灘工程較多、九段沙受長江口深水航道南導堤的影響，崇明北沿、南匯東灘的岸線歷年的變化也比較大。為建立相同的比較基礎，劃定現(xiàn)狀岸線為統(tǒng)計邊界線，分別統(tǒng)計淺于特征等深線的各灘涂的面積(見表1)。

表1 長江口各灘涂淺于特征等深線的面積統(tǒng)計Tab.1 Statistics of the tidal flats areas that are shallower than characteristic depth contour in the Yangtze River Estuary km2

4.1 顧園沙

顧園沙為沉積于北支入?？诘膫?cè)保齡球型洲灘，位于江中，兩岸都不靠岸(見圖2～4)。因自然條件限制，目前僅有部分漁民在沙洲上養(yǎng)殖，基本處于自然演變狀態(tài)。2016年，淺于-5 m沙體東西長約26.0 km，南北最大寬度約9.5 km，面積125.8 km2。

從表1可以看出，1997以來，雖顧園沙淺于0,-2,-5 m面積歷年有大有小，但0～-2 m和-2～-5 m之間的面積，呈逐漸減小的趨勢，中低灘和低灘逐年減小。對三峽工程建成前后進行比較，2002年顧園沙中低灘和低灘的面積分別為33.4 km2和87.5 km2，2016年分別為29.6 km2和63.7 km2，分別減小了11.4%和27.2%，低灘減小的速度，快于中低灘。

圖2 0 m等深線演變Fig.2 Diagram of 0 m depth contour evolution

圖3 2 m等深線演變Fig.3 Diagram of 2 m depth contour evolution

圖4 5 m等深線演變Fig.4 Diagram of 5 m depth contour evolution

從圖2～4可以看出，顧園沙東北方向受沖刷明顯，等深線不斷向西南方向移動，而顧園沙的上游頭部，卻移動較少。究其原因在于，顧園沙所在的北支為緩慢淤積的支汊，徑流影響較小，而北支口門的風浪對灘涂的影響程度增加。根據(jù)附近呂四海洋站風浪觀測資料統(tǒng)計(1960～2001年)，該地區(qū)東到東北方向的風的頻率為40%，主風向與主浪向均為ENE、EEN，實測極大風速達34m/s。顧園沙東北方向缺乏掩護，風浪掀沙向內(nèi)侵蝕，導致東北方向沖刷。

4.2 崇明北沿

2003年7月，興隆沙與黃瓜二沙通過人工筑壩合圍并岸，其內(nèi)形成一個與部分潮汐相通的半咸水湖泊，稱之為“北湖”，其下促淤了近岸邊灘，稱之為崇明北沿邊灘。

從表1可以看出，崇明北沿淺于0，-2 m的面積均逐年增大。0 m以上面積，2002年為33.1 km2，2016年為118.4 km2，增加了258.2%；-2 m以上的面積，2002年是85.1 km2，2016年為133.1 km2，增加了56.5%。中高灘資源增長的快，中低灘增長得相對慢一點。

崇明北沿的這種變化，一方面與北支進口徑流分流減小，北支下段江面寬闊，流速趨緩易于泥沙淤積的自然環(huán)境有關(guān)；另一方面與崇明北沿的圈圍工程密不可分，尤其是一期工程，將興隆沙和黃瓜二沙并岸，封堵了夾泓，至下游大片邊灘成為落潮緩流區(qū)，促進了邊灘的淤漲。其間，崇明北沿圈圍工程統(tǒng)計見表2。

表2 崇明北沿圈圍工程統(tǒng)計Tab.2 Statistics of the enclosure projects in north edge of Chongming Island

4.3 崇明東灘

崇明東灘位于崇明島的東端，為長江口北支和北港口門之間的自然淤長灘地，呈向東南展布的三角狀，高灘地被蘆葦、藨草和海三棱藨草覆蓋，中低潮灘大部分為裸露灘地，擁有豐富的底棲動物和植被資源，是候鳥遷徙途中的集散地，也是水禽的越冬地。2002年1月，崇明東灘被列為國際重要濕地，2005年7月，經(jīng)國務院批準為國家級自然保護區(qū)。

崇明東灘上開展的水文測驗成果表明，崇明東灘漲潮初期，潮流有很強的加速度，流速一般較大，含沙量達到平均值的2～3倍；落潮時水位回落中期，流速達到最大值，此時含沙量亦有峰值出現(xiàn)，表明崇明東灘上含沙量的大小由流速主導。因泥沙再懸浮，外側(cè)光灘灘面上存在頻繁的水沙交換，進入有植被地帶后，再懸浮減少，水體含沙量降低，因此，外光灘沉積物偏粗，砂質(zhì)、粉砂質(zhì)居多，光灘向內(nèi)及植被帶，沉積物顆粒細，黏土、粉砂居多；植被區(qū)域流速衰減較大，含沙量也迅速降低，起“緩流滯沙”作用。

根據(jù)1920～1981年間實測水下地形圖比較，崇明東灘的泥沙淤積部位主要發(fā)生在淺于-5 m的區(qū)域，20世紀80～90年代期間是崇明東灘自然淤長和人工圍灘速率最快的年代，平均每年外伸約100 m。20世紀90年代后，崇明東灘的淤長速率減緩。由表1可知，2016年，崇明東灘海堤外淺于-2 m和-5 m的面積與2002年相比，有增有減，變化幅度不大，但0～-2 m之間的中低灘資源在逐漸減小，2002～2016年間，面積減小了57.2 km2，減小幅度達-36.7%，部分中低灘因淤長而轉(zhuǎn)化為中灘或中高灘；-2～-5 m之間的低灘資源略有增長，由2002年的292.2 km2增長為2016年的316.1 km2，增加了8.2%。

影響崇明東灘演變的因素主要有以下4點。

(1) 潮流影響。崇明東灘南、北兩側(cè)分別為北港、北支。北港落潮流占優(yōu)，不利于泥沙落淤，崇明東灘南側(cè)常受沖刷；北支漲潮流占優(yōu)，利于泥沙落淤，且漲落潮含沙量均高，為崇明東灘北部淤漲提供了充足的泥沙來源。

(2) 風浪影響。崇明東灘直面東海，常受北、東、南3個主要方向的風、浪侵襲。外海風浪傳入淺水區(qū)后，受地形影響發(fā)生破碎，形成破波帶，擾動淺灘沉積物，泥沙再懸浮，隨潮輸運。

(3) 植被影響。植物具有緩流消能作用，利于泥沙淤積。崇明東灘高灘部分多有蘆葦，中灘部分少有海三棱藨草，低灘則為光灘，漲潮流帶來的泥沙，多在中高灘淤積，使灘面淤高，并不斷向海發(fā)展。

(4) 人類活動。灘涂圈圍是影響崇明東灘演變的重要因素。流域來沙的減少，雖然目前尚未使崇明東灘前緣產(chǎn)生明顯蝕退，但長期看，來沙減少使口門沙洲發(fā)生侵蝕應是大概率趨勢。

4.4 橫沙東灘

橫沙東灘位于橫沙島尾的東端，20世紀80年代以前，位于中部的橫沙串溝將橫沙東灘分成兩部分，其西稱橫沙東灘，其東稱橫沙淺灘或銅沙淺灘。1998年，長江口深水航道治理工程南北雙導堤、丁壩工程實施，北導堤堵汊、擋沙、導流致橫沙東灘流場發(fā)生較大的改變，橫沙東灘串溝消失，橫沙東灘和橫沙淺灘連成一體，本文統(tǒng)稱為橫沙東灘[3]。

橫沙東灘位于漲潮分流、落潮合流的緩流區(qū)，易于泥沙落淤，而流域來沙為灘地的淤漲提供了物質(zhì)基礎，但由于橫向漫灘流的存在，天然條件下橫沙東灘灘面難以大幅淤高。近年5 m等深線包圍的面積總體比較穩(wěn)定，2002～2016年間擴大了5.3%，但同期2 m包圍的區(qū)域則增大較多，擴大了53.6%，主要集中在高灘部位，平面位置變化不大。

相對于5 m等深線的演變，2 m等深線受工程因素的影響更大。原橫沙東灘沙體上的橫向串溝均已不復存在，北港、北槽的水沙交換減弱。橫沙東灘2 m包圍的面積總體快速增長，但并非單向淤漲，期間也存在著沖刷，如1997～2002年間，2 m面積減少了約31 km2，從該時間段的演變圖可以看出，橫沙東灘上段及北導堤南側(cè)局部淤積，中下段大片沖刷。究其原因主要在于工程的影響，長江口深水航道治理一期工程于2001年6月竣工，2002年4月實施二期工程，至2002年12月，基本建成的北導堤改變了橫沙東灘的水流結(jié)構(gòu)，原流向北槽的水流被攔截，順導堤沿橫沙東灘灘面下泄，因而造成淺于-2m的高灘的沖刷；另一方面還與長江1998，1999連續(xù)兩年的洪水有關(guān)，洪水導致長江口沙洲普遍發(fā)生沖刷，同期口外的崇明東灘、口內(nèi)的白茆沙、新瀏河沙均有此現(xiàn)象(不同之處在于口內(nèi)沙體沙頭沖刷、沙尾下延，而口外沙體沖刷，泥沙被帶出海外)，而同位置的九段沙和南匯東灘，因受長江口深水航道建設的影響，未發(fā)生大范圍沖刷現(xiàn)象。

近年橫沙東灘總體北沖南淤，沙尾下延。長江口深水航道治理工程的實施，致橫沙東灘流場發(fā)生較大的改變，灘面串溝消失，橫沙東灘和橫沙淺灘連成一體，但灘面大多依然在0 m以下。促淤工程實施后(見表3)，促淤效果明顯，而帶納潮口的北線堤與隔堤兩側(cè)均為水流沖刷。從橫沙東灘促淤堤的效果看，一般建設初期淤積明顯，但完工后，灘涂進一步淤高較難。基于此，必須采取新的工程措施，如圈圍吹填，并結(jié)合生物促淤，方能有效成陸。

表3 橫沙東灘促淤圍墾工程統(tǒng)計Tab.3 Statistics of the reclamation and enclosure projects in Hengsha East Shoal

4.5 九段沙

九段沙原為橫沙東灘的組成部分，1954年長江大洪水促使北槽成形，九段沙脫離母體而成為一個四周為河槽和串溝所隔離的大型江心洲。以長江口深水航道治理工程開工建設為界，九段沙的近期演變分兩部分。工程建設以前，九段沙屬自然演變狀態(tài)。從2m等深線可見(圖3)，1997年底，九段沙分成上、中、下3塊沙體，中間分別以串溝相隔，江亞南沙獨立于九段沙西南側(cè)，面積22.30 km2。一期工程完工后(2002年)，九段沙上中下3塊沙體相連，但與江亞南沙之間的2 m小槽始終存在。2016年10月，九段沙2 m的總面積增加至262.3 km2。

從表1可知，九段沙淺于-2 m和-5 m的面積較為穩(wěn)定，但0～-2 m的中低灘和-2～-5 m的低灘面積逐漸減小，尤其是中低灘，2002年為111.6 km2，2016年減小至76.3 km2，減小幅度達31.7%，相對而言，-2～-5 m的低灘減小福僅為2.7%。大部分中低灘淤積成中灘或中高灘，進一步佐證了九段沙“長高不長大”的演變特征。

九段沙的近期演變離不開其所處的地理位置及邊界條件的影響。自然演變下，九段沙總體表現(xiàn)為沙頭沖刷下移，沙尾淤漲下延，沙體順時針偏轉(zhuǎn)，沙體增大，灘面增高，潮溝發(fā)育。當自然條件不變，在長江大洪水作用下，九段沙將會發(fā)生切灘、沖散、集聚、發(fā)育等循環(huán)往復的過程，再生成的地點將在現(xiàn)位置以下。長江口深水航道治理工程的建設，改變了九段沙北側(cè)的自然邊界條件。首先，南導堤切斷了九段沙上的潮溝，阻止了北槽與南槽以及九段沙之間的水沙交換，使九段沙向上游收縮。其次，從動力條件看，長江口潮波的運動方向為東南-西北向，南導堤的建設，不但增強了九段沙南側(cè)中低灘的漲潮流優(yōu)勢，使泥沙上灘沉積，也減小了南槽水沙向北槽的輸送，大量泥沙在九段沙灘面滯留落淤，是近期九段沙高灘淤漲的主要原因。第三，九段沙位于開闊的河口地帶，常受不同方向的風浪影響，尤其是強臺風和強寒潮對沙體產(chǎn)生的強烈擾動沖刷作用，導致南導堤建設以前，九段沙沙體增大，但灘面高程變化不大，以光灘為主，灘面沉積物較粗，分選良好，南導堤建成后，阻擋了長江口北向風浪對灘面的作用，波浪經(jīng)過導堤而破碎消能，兼之植物消浪、滯流、滯沙作用，九段沙近年得以淤高。

4.6 南匯東灘

南匯東灘是長江口和杭州灣北部近岸水沙交匯的地帶，長江口泥沙凈向杭州灣的輸移，決定著南匯東灘向東南伸展的演變趨勢。除受到上游來水來沙的影響外，南匯東灘還受口外波浪和潮流的雙重影響，近岸灘地水深變淺，波浪作用相應增強。南匯東灘灘坡平緩，波浪在潮間帶內(nèi)易破碎，岸線及0 m以上的灘地受波浪影響強烈，而水下槽灘則主要受潮流動力控制。長江口波浪以風浪為主，NNE向的波浪使岸線南偏，而漲、落潮水流使岸線東偏。以上因素共同制約著南匯東灘岸線、灘坡和灘地的走向。

南匯邊灘中上段的演變與南槽的發(fā)展息息相關(guān)。1954年以前，南槽上口水深在10 m以上，南岸無邊灘；1958年后，受上游南支河段河槽大量泥沙沖刷下移的影響，南槽上口進口條件惡化，深于5 m的槽寬不斷縮窄，至1980年左右，江亞邊灘與南岸連成一體；1983年，長江大洪水切割南槽進口段的江亞邊灘，導致南槽上口演變成雙汊分流的格局，至1997年底，江亞邊灘與南岸分離，形成江亞南沙，其北部與九段沙相連；2001年6月，長江口深水航道治理工程一期工程建成，江亞南沙和九段沙連成一體，南槽上口復歸單汊入流，分流嘴上提至江亞南沙頭部；工程建成后，盡管南槽下斷面分流比總體上變化不大，但上斷面的分流比卻有明顯的增加，致使南槽上段發(fā)生明顯沖刷，5 m等深線向岸靠近，中段淤積，等深線相應外推，過南匯嘴后，5 m等深線多年來幾乎貼合在一起，平面變化極小[4]?？傮w看，南匯東灘5 m線總體向東北方向推移，南槽喇叭型口門放寬率減小，南槽河道加長。

由表1可知，南匯東灘高于0 m的中灘面積逐年增加，2002年為136.6 km2，2016年增加至186.0 km2，增加了36.2%；淺于-2 m的面積略有增大，2002年為248.2 km2，2016年為262.3 km2，增加了25.1%；淺于-5 m的面積則減小了16.8 km2(-4.0%)。從0～-2 m的中低灘和-2～-5 m的低灘面積變化看，2002～2016年間，分別減小了64.9 km2(-48.0%)和58.4 km2(-23.4%)，說明有大量的中低灘轉(zhuǎn)化為中灘或中高灘。

南匯東灘中低灘和低灘向中灘和中高灘轉(zhuǎn)化現(xiàn)象，與南匯東灘近岸促淤圈圍工程密切相關(guān)(見表4)。自1996年始，南匯東灘共計促淤圍墾了約172 km2，近岸地形成陸，迫使等深線外推，中低灘、低灘面積減小，因此表1中，0～-2 m之間的面積大幅度減小，-2～-5 m之間的面積略減。

表4 南匯東灘促淤圍墾工程統(tǒng)計Tab.4 Statistics of the reclamation and enclosure projects in Nanhui East Shoal

5 結(jié) 論

在流域來沙減少的情況下，近年來長江口主要灘涂的演變趨勢總體呈現(xiàn)高灘淤積，中、低灘沖刷的特征。橫沙東灘、九段沙、南匯東灘、崇明北沿4個洲灘均不同程度存在中低灘、低灘向高灘轉(zhuǎn)換，進而中低灘、低灘面積減小的現(xiàn)象。上述洲灘受工程的影響較為顯著，相對而言，顧園沙、崇明東灘則基本保持了自然的演變規(guī)律，具有一定的代表性。與三峽工程運行前相比，崇明東灘變化較小，崇明東灘是鳥類國家級自然保護區(qū)，除了互花米草生態(tài)控制與鳥類棲息地優(yōu)化工程外，幾乎沒有其他工程，總體而言，崇明東灘在長江口屬于變化較小的洲灘，受侵蝕不明顯。顧園沙是北支江中的口門洲灘，其上無工程，2002年至2016年中低灘和低灘的面積分別減小了11.4%和27.2%，低灘減小的速度快于中低灘，在外海風浪作用下，呈現(xiàn)向內(nèi)侵蝕現(xiàn)象。

綜上，長江口灘涂受整治工程影響遠大于自然演變，為盡可能減少灘涂圈圍對濕地生態(tài)環(huán)境可能帶來的不利影響，有效貫徹習近平總書記“共抓大保護，不搞大開發(fā)”指示要求，應在《長江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃的指導下，加強對促淤圈圍工程的科學謀劃和管理，真正實現(xiàn)濕地生態(tài)環(huán)境的動態(tài)平衡，保護長江口地區(qū)灘涂資源。