长江口南北港分汊口河段护滩限流工程动态管理

周发林

（交通运输部长江口航道管理局，上海 200003）

作为长江口南北港分汊口治理工程的重要组成部分之一，长江口深水航道南北港分汊口河段新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程（以下简称“本工程”）是长江口深水航道向上延伸的基础性工程，也是南北港分汊口河势控制的关键工程[1]。本工程位于长江口历史上自然变化最为复杂、河势稳定性极差的第二级分汊口段——南北港分汊口河段，于2012年2月通过交通运输部组织的竣工验收。文献 [2-4]等对本工程的实施效果作过不同程度的预测分析和评估，认为工程发挥了其应有的整治功能，取得了显著的治理效果，达到了预期的建设目标。本工程在设计、建设及维护过程中，全面、科学地实行动态管理，是长江河口整治中实施动态管理的一次成功实践，积累了若干工程管理的经验，本文对此进行了全面总结，对类似河口工程具有一定的借鉴和参考意义。

1 工程概况

1.1 工程前河势及航道状况

本工程实施前，长江口10.5m深水航道已向上延伸至南京，其中，南北港分汊口河段宝山北水道被选定为上延主航道，通过航标设置调整，利用其天然水深，维持了10.5m通航环境。但由于新浏河沙包、新浏河沙和中央沙“三沙”沙头持续冲刷后退、南沙头通道下段冲刷发展等局部河势不利变化，宝山北水道航槽不断扭曲偏转，航宽缩窄，通航条件持续恶化，至2006年5月其10.5m等深线最窄宽度已不足设计要求的350m[1-2]。

总的来看，南北港分汊口河段局部河势和通航环境正朝不利的方向演化，宝山北水道航道条件的这种变化主要是当时整个尚未得到人工有效控制的南北港分流口河段自然演变所致，如不及时采取工程措施，该河段河势及10.5 m航道条件恶化的趋势将难以遏制。

1.2 工程建设目标及治理思路

在大量前期研究的基础上，交通运输部于2007年5月正式批准同意结合上海市实施的中央沙圈围及青草沙水库工程同步实施本工程。根据深水航道的建设和维护需要，本工程的建设目标是遏制长江口深水航道南北港分汊口河段通航环境向不利方向演变，保障10.5m水深航道稳定、安全和畅通，并为12.5m深水航道向上延伸创造条件。

基于对长江口历史河床演变的分析和认识，结合治理目标，以中央沙圈围及青草沙水库工程实施为契机和有利边界条件，研究确定了“固滩、限流”的治理思路[2]。“固滩”是指稳定新浏河沙沙体，遏制其冲刷后退，从而改善宝山北、南水道的维护及通航条件；“限流”是以潜堤削弱南沙头通道下段的水流动力，增强有通航要求的宝山北、南水道落潮动力，遏止其对长兴水道上段和南港的不利影响。

1.3 工程方案简介及实施情况

经前期优化研究和比选，最终确定了工程推荐方案（图1）。主要建设内容为新浏河沙护滩堤长约8.61 km（堤顶标高为+2m，吴淞基面，下同），南沙头通道潜堤长约2.39 km（堤顶标高为-2m），并相应建设航标工程等配套设施。工程主要结构型式为土工织物软体排护底的抛石斜坡堤。

本工程于2007年9月正式开工，主体工程于2009年2月完工，于2009年9月通过交工验收，2012年2月通过竣工验收。

2 科学的动态管理

2.1 实施动态管理的必要性

由于长江口水动力条件和泥沙运移规律的复杂性及局部地形冲淤变化存在的不确定性，加之受观测和研究手段的限制，很难在前期研究阶段对工程建设中的局部流场和地形冲淤的变化作出定量准确地预测。同时由于长江口综合整治规划尚未实施，南支、南港河段众多汊道和洲滩尚不稳定。虽然已基本掌握了长江口水沙运动和河床历史演变规律，确立了工程治理的总体方案，但为确保治理效果的实现，需要在工程实施过程中严密监测总体和局部河势的变化；及时掌握整治建筑物推进及航槽疏浚过程中周边河床的局部变化；监测流场及河槽的冲淤变化。通过对监测资料的分析研究，科学、适时地对局部工程作出必要的设计变更，或进行施工方案和施工计划的调整，以保证工程顺利实施和整治目标的实现。因此，长江河口整治工程的建设管理绝不能简单地“照图施工”。

2.2 动态管理的理念和基本程序

经过长江口深水航道治理工程实践与总结，动态管理的理念得到升华，内涵更加科学合理。其基本含义是“以确保整治效果和建筑物稳定为目标，以现场监测成果为依据，以科研试验为手段，适时优化设计施工方案”。我们总结了一套对本工程实施动态管理的基本程序（见图2）。

图2 动态管理基本程序示意图

2.3 动态管理在本工程的实践

2.3.1 设计阶段的动态管理

1）提出动态管理的实施方案。在设计阶段，结合工程区域的水沙运动规律、河势演变规律及工程特点的分析，提出动态管理的实施方案，内容包括动态管理的目标、动态监测的安排、跟踪分析机制的建立、跟踪研究试验的安排、关键部位的控制目标等。实施方案是对本工程动态管理的顶层设计，科学的顶层设计可作为工程实施全过程的指导文件。

2）科学制定施工程序是取得预期整治效果的重要保证。为了实现预期的治理效果，我们还根据本工程的特点对护底与堤身的施工顺序、不同部位护底的先后顺序、护底的推进方向、不同区段堤身的施工顺序等主要施工程序作了全面分析，开展了二维潮流数学模型对不同方案进行了计算，并依据研究成果制定了工程实施方案，具体内容包括：①先期实施限流堤护底；②不仅限流堤和护滩堤各自的护底应先于堤身施工，且在护滩堤的全部护底完成前，不宜开始限流堤的堤身施工；③护滩堤护底原则上先下游后上游，经数模论证，护底可以分段进行；④堤身按护滩潜堤——护滩堤——限流堤的施工顺序施工；⑤护滩堤堤身自上游向下游推进，自护滩堤与护滩潜堤结合处以两个作业面分别向南、北护滩堤的下游连续推进堤身，可使新浏河沙逐步得到保护。

2.3.2 现场监测是动态管理的基础

根据本工程河段河势复杂多变特点和长江口航道整治经验，制订了一整套严密、系统的现场监测计划，包含了工程河段河势、南北港分流分沙比、整治建筑物周边地形和宝山南北航道水深等主要监测内容，为指导工程建设、工程动态管理以及科学评价工程治理效果等提供了大量丰富的第一手实测资料。

2.3.3 及时调整和优化设计、施工方案的事例

1）针对南沙头通道潜堤的高程不同会带来不同的整治效果，对周边的影响程度也有差异这一情况，前期研究阶段就进行了多方案比较。为慎重起见，在实施过程中采取了分阶段加高的方式进行动态调整，分别在堤身厚度1.3m、堤顶标高-5m、堤顶标高-3m时暂停施工一段时间进行效果监测，将现场监测结果与数模计算结果进行比较分析，以决定下一步实施方案。经过这些详细的监测和分析，最后确认堤顶标高达到-2m时能够实现预期效果。

2）根据定期的整治建筑物固定断面水深监测分析，工程后大部分区段堤外河床冲刷已趋于稳定，冲淤部位和冲淤幅度均在原预测范围内；本工程整治建筑物安全稳定，维持情况良好。

同时，也根据新浏河沙滩头堤北侧HT3+550～HT4+535和护滩南堤HT6+505～HT7+260两个堤段外侧冲刷持续发展的情况，及时调整了设计，采取了加护措施，消除了影响堤身结构安全的隐患。主要原因是本工程位于南北港分汊口水流顶冲区域，表层地基土为较易冲刷的粉细砂层，且受近期下扁担沙南沿沙尾持续淤涨南压、新浏河沙包尾部淤积下延等工程周边局部河势不利变化的影响，新浏河沙滩头堤北侧HT3+550～HT4+535堤段和护滩南堤HT6+505～HT7+260堤段两个堤段的堤外水动力明显增强，余排外侧局部河床冲刷持续发展，直接对整治建筑物的安全和稳定构成了威胁。对此，及时采取了余排加护措施，加护后工程局部冲刷现象得到了控制，保证了以上两大区段的堤身安全稳定（图3）。部分堤段余排加护措施设计变更见表1。

表1 试运行期航道整治建筑物工程部分堤段设计变更情况

对于需作出重大设计变更，对工程总平面优化或对总体施工程序做出优化调整的问题，则需安排专题科研或试验。经充分论证并严格履行审批程序后，再组织实施。

2.3.4 工程投入使用后应注重持续跟踪监测与分析研究

工程所处长江口南北港分汊口水域，径流大、潮量强，河道宽，河床泥沙活动性较强，水流流态复杂，新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程周边河势及工程堤前滩势多变。工程区域滩势稳定与否，关乎堤身安全稳定和整治建筑物功能发挥问题。

为进一步确保整治建筑物的结构安全和整治效果的持续稳定发挥、长江口12.5m深水航道向上延伸段的航道稳定和安全，在工程投入使用后应把跟踪监测与分析研究作为航道养护（含整治建筑等航道设施的养护）的重要内容，以及时了解和掌握工程实施后周边河势及主要涉水工程可能发生的新变化，积极应对工程运行过程中出现的新情况和新问题，确保整治建筑物长期稳定发挥整治功能。

3 结语

新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程于2007年9月开工建设，主体工程于2009年2月完工，工程实施后治理效果明显，实现了原预期的治理目标，工程总投资得到有效控制，工程质量优良，于2012年2月顺利通过竣工验收。工程试运行以后，由于南北港分汊口河段局部河势发生了不利变化，出现了威胁整治建筑物堤身安全的局部冲刷，已经得到了及时有效的加护，航道整治建筑物工程堤身保持安全稳定，整治功能得以稳定有效发挥。根据工程建设位于复杂的分汊口河段的实际情况，在工程实施过程中十分注重以加强现场监测、及时优化施工程序和设计为主要内容的动态管理，确保了工程整治效果和建筑物的安全稳定。由此可见，在长江河口这样复杂的潮汐河口建设河势控制、航道治理工程，对工程实施科学的动态管理是十分必要的，也是可以取得成功的。

[1] 中交上海航道勘察设计研究院有限公司.长江口深水航道南北港分汊口河段新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程可行性研究报告[R].上海：中交上海航道勘察设计研究院有限公司，2007.

[2] 范期锦，谈泽炜，郑文燕.新浏河沙及南沙头通道整治工程措施的研究[C]//中国海洋工程学会.第十三届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集.北京：海洋出版社，2007：427-432.

[3] 郑文燕，赵德招.长江口南北港分汊口河段护滩限流工程效果分析[J].中国港湾建设，2010（5）：10-14.

[4] 阮伟，曹慧江，龚鸿锋.长江口南北港分汊口河势控制工程及实施效果研究[J].海洋工程，2011，29（3）：76-81.

[5] 范期锦，周发林.河口整治工程中施工程序的重要性[J].水运工程，2011（1）：109-115.

[6] 交通运输部长江口航道管理局.长江口深水航道南北港分汊口河段新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程竣工报告[R].上海：交通运输部长江口航道管理局，2012.