长江口河势近15年变化特征及其对河口治理的启示

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(1.上海河口海岸科学研究中心 河口海岸交通行业重点实验室，上海 201201；

2.交通运输部 长江口航道管理局，上海 200003)

1 研究背景

潮汐河口河床演变是水沙科学基础理论研究的难点，也是河口治理中必须重点考虑和解决的关键技术问题之一。在河流的河口段，随着径、潮流相对强度的不同和泥沙性质(数量和组成)的差别，河床演变在景观上和动态上都会表现出千差万别的变化[1]。河口动力条件既有径流的年、季等较长周期变化，又有潮汐动力的日、月等较短周期变化，这2种水流动力的组合和综合作用使得河口演变规律比一般内河复杂得多。对长江口而言，经历近半个世纪的科学研究和13 a长江口深水航道治理工程实践，河口汊道演变及水沙运动特性，特别是河口拦门沙成因及变化规律的研究已取得了一大批宝贵成果[2-9]。但对近期河口人类活动日益加剧、上游来沙持续减少等新形势下的长江口河势总体演变态势仍缺乏系统的总结和对比，尤其是长江口深水航道治理工程、青草沙水库、横沙东滩促淤造地等重大涉水工程建设以来河口冲淤演变及调整机制的研究认识尚显不足，难以满足当前河口航道治理、滩涂开发以及港口码头建设等水土资源开发的需要。

1998年长江口深水航道治理工程实施以来，因河势复杂性和工程重要性，引入了动态管理的概念，开展了常年定期的河势跟踪监测分析工作[10]。在此基础上，本文系统分析和总结近15 a来长江口河势的总体演变特征，研究结果有望为长江口河床演变规律研究提供新认识，对航道治理、河势控制、滩涂开发等河口综合整治具有一定的启示意义。

2 研究区域概况

长江口属大径流、中等潮差河口(图1)，徐六泾以下平面呈“三级分汊、四口入海”的河势格局。长江口来水量充沛，大通站年径流量保持在9 000亿m3左右，但近15 a来先后经历了1998年大洪水、1999年大洪水、2006年枯水、2010年大洪水和2011年枯水等特殊过程。长江口来沙量也相当丰富，1950—1985年大通站年均输沙量为4.70亿t，但20世纪80年代中期以后呈明显减少趋势，尤其三峡水库蓄水以来，年均输沙量仅为1.43亿t(2003—2011年)。总体而言，长江口近期来水来沙条件因上游水库修建、流域气候变化等发生了显著变异。未来一段时间内，流域上游还将建设相当数量的水库和水土保持等水利工程，长江入海沙量仍有进一步减小的态势。

此外，近年来长江口水域开发强度明显较高，实施了大量涉水工程(图1和表1)，主要包括长江口深水航道治理工程、中央沙圈围及青草沙水库工程、新浏河沙护滩及南沙头通道限流潜堤工程、横沙东滩及南汇东滩促淤圈围，以及港口码头等。这些人类活动对河口河势及水沙变化等均产生了一定影响，长江口河道演变受人工控制作用逐渐明显。

3 河势变化的主要特征

3.1 徐六泾以下的长江口已成为一个相对独立的河口地貌系统

3.1.1 近15 a徐六泾节点作用进一步凸显

徐六泾河段是长江口“三级分汊、四口入海”河势格局的上边界。自20世纪50—60年代以来，由于南通农场、东方红农场和江心沙农场的围垦，徐六泾河段的河宽由原来的13 km缩窄至5.7 km左右，成为长江入海前的最后一个长约16 km的节点河段，至此，其受上游河势变化的影响程度也大幅减弱。近15 a来，常熟边滩围垦、新通海沙圈围等工程相继实施，苏通大桥以下的该河段河宽进一步束窄，大幅增强了徐六泾节点作用，主槽深泓线长期保持稳定(图2)。由此可见，该河段上游的河势变化对徐六泾以下河段的河床演变已无明显的直接影响。徐六泾以下的河口段已形成一个相对独立的河口地貌系统，具有多级分汊格局、较强的潮汐与径流共同作用、水沙环境和地形变化规律更加复杂等诸多鲜明特征。

图1 研究区域及主要涉水工程布置

表1 长江口近期主要涉水工程建设规模

图2 长江口徐六泾河段深泓线变化

3.1.2 系统内部存在复杂的相互影响

河床演变分析还表明：在徐六泾以下的河口区内，由于受径、潮流的共同作用，南、北支，南、北港，南、北槽各入海汊道之间及上、下游之间的水沙运动及河床冲淤变化存在明显的、复杂的相互影响。尤其，该区域内任一汊道或河段内的重要自然变化和工程行为，除会引发当地局部河段流场和河床地形的变化外，还常有可能给邻汊、甚至更远河段的动力条件及滩槽冲淤带来影响。具体表现为，北支水沙倒灌对南支河势(尤其是白茆沙北水道)的显著影响早已获共识；1998年以来，南支河段内主槽河床演变呈现自上而下的传递过程，白茆沙水道“南强北弱”的发展态势造成了七丫口以下的南支主槽北冲南淤、扁担沙南侧上冲下淤[11]；1998年起在北槽实施的深水航道治理工程除了引起自身主槽冲刷、坝田淤积外，也对相邻汊道的南槽产生了一定范围和程度的影响，即南槽上段主槽冲刷、10 m深槽下移[12]。

3.2 三级分汊、四口入海的河势格局显著增强

3.2.1 长江口总体河势格局近15 a明显增强

纵观长江口的历史变迁过程可知，现代意义上的长江口于20世纪50—60年代之后才正式形成。而且，这种“三级分汊、四口入海”地貌形态格局经历了1973，1983，1998年(及1999年)和2010年等历次大洪水后仍然保持稳定。随着葛洲坝、三峡工程等水利工程的径流量调度作用，长江发生大洪水的级别会有所降低，以及长江口部分岸线得到人工控制后，部分洲滩变化空间受限，尤其近15 a来在南北槽分汊口(第三级分汊)、南北港分汊口(第二级分汊)等关键部位分别实施了深水航道治理工程(分流鱼嘴工程)和新浏河沙护滩及南沙头通道限流潜堤工程(含中央沙圈围及青草沙水库)后，长江口主汊道发生大幅度摆动的可能性已明显降低，河床冲淤变化主要限制在两侧固定岸线范围内。“三级分汊、四口入海”总体河势格局的稳定性显著增强。

3.2.2 河口仍然延续束窄、向外延伸的历史趋势

陈吉余等[2](1979)提出了近2 000 a来长江河口的发育模式，基本代表了长江口历史演变的总趋势。由图3可知，近15 a来长江口南岸南汇边滩5 m等深线明显向外淤积推展，口门处的崇明东滩、崇明浅滩、横沙东滩5 m等深线仍以浅潮滩呈向东南方向淤涨延伸的态势。从宏观上看，尽管长江口面临流域来沙持续减少、人类活动不断加剧等诸多新形势，但其近期演变整体仍延续河口不断向外延伸、束窄的历史演变趋势。

图3 近15 a来长江口5 m等深线变化

3.3 2007年之后河床冲淤调整总体趋于放缓

3.3.1 2007年之后长江口河床冲淤调整趋缓

2007年以来，长江口水域的治理开发力度明显加大，尤其在历史上长江口最为复杂多变、河势最不稳定的区域——南北港分流口河段，同期实施了中央沙圈围及青草沙水库、新浏河沙护滩及南沙头通道限流潜堤工程等重大涉水工程。这些工程实施后，基本遏止了工程前局部河势的不利变化，增强了南北港分汊河段河势的稳定性[10]，从而进一步稳定了长江口的总体河势格局。从某种意义上讲，2007年是长江口河势演变进程的关键时间节点。由图4可知，2007年前后长江口(南支)河床调整幅度明显有所不同，2002—2007年的5 a间河床冲淤幅度大多在2.0～3.0 m以上，而2007—2012年期间河床冲淤变幅基本在2.0 m以内。

图4 2007年前后长江口河床冲淤变化

3.3.2 局部沙体变化影响长江口河势及航道稳定性

尽管长江口年际河床冲淤调整在2007年之后总体趋于放缓，但由于河口自然条件的复杂性，加之《长江口综合整治开发规划》(2008年获国务院批复)、《长江口航道发展规划》(2010年获交通运输部批复)等规划中的若干人工控制工程尚未及时实施，局部区段河势仍存在诸多不良变化，如南北港分汊口的扁担沙南沿沙尾淤涨南压和新桥沙沙尾淤积下延，南港河段的瑞丰沙中下沙体持续冲刷变小，北港河段的堡镇沙南沿及中部窜沟明显受冲，南槽河段的江亚南沙沙尾持续淤涨下移等，一定程度上影响了长江口河势及深水航道的稳定性。

3.4 河床年内变化受径流过程影响仍较明显

3.4.1 长江口主要汊道的形成多与上游大流量过程有关

已有研究表明[4]，长江河口水量丰沛、泥沙运动活跃，河床冲淤多变，其中径流和洪水对造床过程起着重要的作用。当大通站洪峰流量超过60 000 m3/s时，河口河床有明显冲淤变化；洪峰流量超过70 000 m3/s时，河口河床新生汊道及切滩窜沟频频出现。纵观演变历史，1998年及1999年大洪水促使了南门通道(位于上、下扁担沙之间)及宝山北水道(位于新浏河沙与新浏河沙包之间)的形成和发展、2010年大洪水加剧了新新桥通道5m槽(位于下扁担沙与新桥沙之间)的重新贯通均是有力的佐证。可见，尽管三峡、葛洲坝、南水北调等水利枢纽对长江径流具有一定的调节作用，但近15a来长江口河床变化受径流过程影响仍较明显。

3.4.2 河床冲淤存在季节性差异

从年内洪、枯季变化看(图5，选取2010年5—11月代表洪季，2010年11—2011年5月代表枯季)，长江口河床冲淤存在一定的季节性差异。由于径潮流动力、泥沙特性(含沙量及河床质组成等)、盐水楔作用以及河道岸线边界条件等差异，不同区段或汊道河床冲淤的季节性特征会有所不同。例如，在横沙以下的河口拦门沙区段，近15a河床年内变化仍存在“洪淤枯冲”的季节性调整特点，这与近150 a长江河口汊道历史演变规律一致[4]；在横沙至吴淞口区间的南港河段，除局部(外高桥港区四至六期码头支航道)受人工疏浚活动影响外，主槽河床“洪冲枯淤”的变化特征表现尤为明显；在吴淞口以上的南支河段，由于落潮流占绝对优势以及粉砂质河床的缘故[11]，洪季主槽河床冲淤变幅明显较枯季大。

图5 长江口年内河床冲淤变化

4 对河口治理开发的启示

河口的演变是河口对影响它的多种自然因子和人类活动干预综合作用的一种自适应过程，深化对这种自适应过程的认识，是人们进行河口人工控制、有效改造自然的前提。从河势发展的角度看，近15 a来长江口河势变化调整展现出的特征和规律，对现阶段和未来一段时期长江口的开发治理具有一定的启示意义，具体如下。

4.1 继续遵循河口向东南演变趋势

经大量的科研攻关和工程实践，基本把握了2 000 a来长江河口的历史演变进程和规律，成功指导了长江口深水航道治理工程、青草沙水库、新浏河沙护滩及南沙头通道限流潜堤工程以及南汇东滩促淤圈围工程等重大涉水工程的实施。由于近期流域来沙持续减少、河口区域内人类活动加剧、河道岸线调整等边界条件发生了明显变化，长江口演变进入了一个新的发展时期，但仍延续长江口南岸边滩推展、河道束窄加深、朝东南方向延伸等河势演变规律。在此新形势下，对河口区域内的航道、滩涂、岸线等水土资源进行开发利用与保护，有必要继续遵循河口向东南的演化发展方向，顺势而为。

4.2 综合考虑河口开发的相互影响

从前文分析可知，随着徐六泾节点作用的逐渐增强，徐六泾以下的长江口已成为一个相对独立的河口地貌系统，徐六泾以上河段河势变化及河道整治等对下游河口区影响不大。但是，徐六泾以下的长江口任一汊道或河段内的重要自然变化和工程行为，除会引发当地局部河段流场和河床地形的变化外，还常有可能给邻汊、甚至更远河段的动力条件及滩槽冲淤带来影响。现阶段长江口正处于高速开发期，区域内有航道治理、滩涂圈围造地、水利防洪(潮)、港口码头岸线开发、淡水资源利用以及生态湿地环境保护等综合开发，各涉水工程之间相互毗邻、互相影响大。因此，徐六泾以下的长江口应看作一个整体，任一局部区域或汊道河段的开发，须综合考虑对相邻各汊道、周边水域甚至(徐六泾以下)整个长江口的影响。

4.3 加快实施长江口综合整治开发等规划

河势稳定是河口航道、滩涂等水土资源开发利用和保护的重要前提。近15 a来，伴随着长江口航道治理和上海市滩涂开发建设，加之三峡工程等水利枢纽对长江径流的调节作用，长江口河床大幅冲淤变化、主汊道大范围摆动的可能性已明显减弱，长江口“三级分汊、四口入海”的整体河势稳定性显著增强。这为长江口的综合开发治理奠定了良好基础。

长江口河势调整在总体保持稳定性和延续性的同时，局部河势演变仍存在较大的复杂性和不确定性。钮新强等[13](2009)亦指出，从2004年长江口综合整治开发规划方案确定到2008年得到国务院批复期间，长江口的局部河势又发生了较大变化。2007年以来冲淤变化表明(图4)，长江口局部未受控制的自然沙体(扁担沙、瑞丰沙、堡镇沙、江亚南沙等)仍存在较大变化幅度。这增加了河势控制等河口综合治理的紧迫性和必要性，因此亟需抓住当前河势相对有利时机，加快《长江口综合整治开发规划》、《长江口航道发展规划》等规划的实施步伐，以期进一步稳定河口河势，增强防洪防潮能力，畅通深水航道，增加后备土地资源，改善生态环境等，为河口地区经济社会的可持续协调发展提供支撑。

5 结 语

(1) 随着徐六泾节点作用的逐渐增强，徐六泾以下的长江口已成为一个相对独立的河口地貌系统。近15 a来，长江口河势变化整体仍符合陈吉余等1979年提出的河口历史发育模式，长江口深水航道治理工程、青草沙水库、新浏河沙护滩及南沙头通道限流潜堤工程等重大涉水工程建设对稳定“三级分汊、四口入海”的河势格局起到了重要作用。

(2) 2007年是长江口河势演变进程的关键时间节点。近15 a来长江口河床冲淤调整程度在2007年之后总体趋于放缓。从年内洪、枯季变化看，长江口河床变化受径流过程影响仍较明显，不同区段或汊道存在季节性的冲淤差异。

(3) 从河势发展的角度看，未来长江河口的治理开发，须继续遵循河口向东南方向的演化趋势，综合考虑河口开发的相互影响，以及加快长江口综合整治开发等规划的实施步伐。

长江口演变已进入了一个新的发展期，受动力条件、泥沙性质、河道边界和人类活动等多种自然和人为因素共同作用，其演变规律更加复杂。本文仅仅从宏观角度初步分析了1998年长江口深水航道治理工程实施以来长江口河势展现出的若干演变特征。目前，仍存在一些尚未解决的基础性课题，如深水航道整治工程作用下的北槽河床调整平衡形态及动力机制、流域来沙减小对长江口河床调整和深水航道维护的长远影响等。长江口的水沙运动特性及河床演变规律，只有在经历“实践-认识-再实践-再认识”的反复过程，才可能得到逐步的深入和更加全面的认识，从而有效推进长江口的综合治理。

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(编辑：姜小兰)