近30年芦潮港断面含沙量变化及其影响分析

谢东风，吴修广，程文龙，张伯虎

(浙江省水利河口研究院，浙江　杭州　310020)



近30年芦潮港断面含沙量变化及其影响分析

谢东风，吴修广，程文龙，张伯虎

(浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020)

摘要：利用2014年冬季和夏季测次芦潮港断面5条水文垂线的全潮水文测验资料，以及20世纪80年代海岸带调查期间相同站位的水文测验资料，对比分析了芦潮港断面近30 a 来含沙量、输沙量的变化情况。分析表明，芦潮港断面冬季测次的含沙量和输沙量有显著下降趋势，平均下降幅度为43.00%；夏季测次的含沙量和输沙量没有明显变化；全年含沙量下降幅度约为21.50%，相应地，经芦潮港断面输入浙江省沿海海域的泥沙量由2.30亿t/a下降为1.81亿t/a。短期内浙江省滩涂资源的淤涨受长江来沙锐减的影响尚不明显，这主要与长江口外数千年来沉积下来的“泥沙库”有关。

关键词：长江口；含沙量；浙江沿海海域；滩涂资源；泥沙来源

1问题的提出

浙江省濒临东海，海域辽阔，港湾、岛屿众多，海岸线曲折漫长，滩涂资源十分丰富，根据2010年浙江省滩涂资源调查成果，理论深度基准面以上滩涂面积为22.9万hm2(343万亩)[1]。浙江省沿海海域的泥沙来源主要有3类：长江入海泥沙向南输移、省内入海河流的输沙和内陆架供沙，其中长江口入海泥沙为浙江省滩涂资源泥沙供给的最主要来源，占总输沙量的96%[2-4]。

20世纪70—80年代以来，长江入海泥沙呈现减少趋势，尤其在2003年三峡工程蓄水运行以后，长江入海泥沙呈现急剧下降趋势[5-6]。80年代以前，长江大通站的年平均输沙量4.50亿t以上， 2004—2013年，年均输沙量下降至1.36亿t，较之20世纪80年代，平均输沙量减小幅度达70.00%(见图1)。由于长江入海泥沙主要经长江口与杭州湾交界的芦潮港断面，向南扩散输移，因此，研究该断面含沙量和输沙量的变化对浙江省滩涂资源泥沙补给有重要意义。

2现场水文测验与资料收集

分别于2014年1月、7月在芦潮港断面布设5条水文垂线进行现场水文测验，为便于对比分析，水文垂线布设时为尽量与20世纪80年代海岸带调查期间的站位保持一致，测站布设见图2。水文测验的内容包括水深、潮流流速流向、含沙量、水文、盐度、悬沙及底质粒径、风速风向等所有水文要素。其中，潮流流速流向采用声学多普勒流速剖面仪(ADCP)观测，大、中、小潮从涨潮前1 h开始观测，每条垂线、每个航次连续观测2个完整潮周期(冬季大潮测次包括3个涨潮和2个落潮)；含沙量取样采用XCL型横式采样器，运用六点法(表层、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H、底层)取样，起迄时间与测流同步，每小时取样1次，室内含沙量分析采用烘干称重法。同时抄录了徐六泾、吴淞、芦潮港、金山、定海、小洋山等长期站的同期潮位资料。

此外，收集整理了20世纪80年代海岸带调查期间芦潮港断面的水文测验资料，主要包括水深、流速流向、含沙量等参数，20世纪80年代的测站位置见图2，其中垂线8131—8135为1981年夏季测次，垂线8341—8345为1983年冬季测次。

3含沙量与输沙量时空变化分析

3.12014年冬、夏季含沙量时空变化

2014年冬季、夏季测次各垂线的大、中、小潮平均含沙量见图3～4。在时间上，各水文垂线含沙量有大、中、小潮的周期性变化，冬季和夏季均是大潮最大、中潮次之、小潮最小；在空间上，各水文垂线含沙量总体上自岸向外含沙量逐渐降低，最外侧水文垂线的含沙量最低。2014年冬季测次的大中小潮平均含沙量自岸向外依次为1.30，1.13，1.08 ，0.72 ，0.62 kg/m3(见图3)，夏季测次的大中小潮平均含沙量自岸向外依次为0.92 ，0.71，0.67，0.63，0.27 kg/m3(见图4)。

3.22014年与20世纪80年代的含沙量与输沙量对比分析

2014年冬季测次和1983年冬季测次芦潮港断面各垂线的涨、落潮平均含沙量与潮差的关系见图5，给出了LCG01、LCG03和LCG05三条垂线，LCG02、LCG04的变化规律类似。2014年测次涵盖了大、中、小等潮型的测验，各测点垂线平均含沙量与潮差相关系数为0.76～0.92，相关性较好。1983年冬季测次仅有2个潮，潮差为2.26～3.46 m，属于中潮潮型。数据表明，各垂线含沙量均呈减小态势。以芦潮港站多年平均潮差3.21 m为例，LCG01站垂线平均含沙量由1983年的2.00 kg/m3减少至2014年冬季的1.20 kg/m3，LCG03站垂线平均含沙量由1.60 kg/m3减少至1.00 kg/m3，LCG05站垂线平均含沙量由1.30 kg/m3减少至0.60 kg/m3，各垂线减小幅度为38.00%～53.00%，平均降幅43.00%。

2014年夏季测次各测点垂线平均含沙量与潮差相关性亦较好，相关系数为0.73～0.96(见图6)。与冬季含沙量整体上呈减少趋势不同，2014年夏季测次各垂线的含沙量相比1981年夏季测次的变化不显著。以芦潮港站多年平均潮差3.21 m为例，LCG01站位垂线平均含沙量20世纪80年代和2014年夏季测次大致相当，在0.70 kg/m3左右，LCG03站位2测次均为0.50～0.60 kg/m3，LCG05站位2测次均在0.22 kg/m3左右。

2014年夏季测次与1981年夏季测次次芦潮港断面的输沙量与潮差关系见图7；2014年冬季季测次与1983年冬季季测次次芦潮港断面的输沙量与潮差关系见图8。冬季和夏季测次的断面输沙量与潮差都有较好的相关关系，潮差越大，输沙量也越大。此外，从图5～8可以看出，断面输沙量与潮差的相关性关系优于单个垂线含沙量与潮差之间的关系，这可能是由于单个水文垂线测量时随机性相对较大，将5条垂线作为整体进行分析可在一定程度上减少这种影响。1983年冬季的输沙量为999.0万～1 965.3万t，2014年冬季的输沙量为288.0万～2 141.2万t，在相同潮差情况下，输沙量明显比20世纪80年代下降。以芦潮港站多年平均潮差为例，1983年冬季输沙量为1 800.0万t左右，而2014年冬季为1 100.0万t左右，下降了30.00%～40.00%。2014年夏季与1981年夏季相比没有明显变化，在芦潮港多年平均潮差条件下，输沙量约600.0万t。

4输沙变化对浙江省沿海滩涂的影响

综合分析表明，芦潮港断面冬季含沙量平均下降幅度为43.00%，夏季没有下降，由此推算芦潮港断面全年含沙量下降21.50%。这一变化值与文献[7]通过整理长江口外海滨区域1981年以来的数次测验资料得到的1981—2011年含沙量减幅约21.42%的研究成果基本一致。1980年以来由于长江口滩涂资源开发，南汇咀岸线外推了约10 km[8]，但是芦潮港断面位于岸线南侧3 km的水域，因此，断面潮量受岸线变迁的影响较小。本文假定过去30 a来潮量没有发生显著变化，采用含沙量变化的近似值作为芦潮港断面净输沙量的变化值。吴华林等[9]采用1840年以来长江口及口外大范围的多张海图资料，通过100 a时间尺度的大范围冲淤分析，计算了长江河口若干重要断面的泥沙通量。其中，经过芦潮港断面输入浙江沿海的泥沙总量为2.30亿t/a。因此，目前经芦潮港断面进入浙江沿海的泥沙总量约为在此基础上下降了21.50%，即1.81亿t/a。

从本次测验资料的分析情况可知，2014年与20世纪80年代相比，夏季含沙量和输沙量变化不大，而是冬季含沙量和输沙量下降比较明显。长江流域进入长江口的泥沙大部分在汛期(4—10月)，长江入海泥沙量的减少也主要发生在汛期[10]。据此可知长江入海泥沙量的减少对长江口断面含沙量变化的直接影响较小。冬季测次含沙量与输沙量下降的原因可能是长江口滩涂资源开发力度的增大固定了大量泥沙，使得滩面面积减小，活动泥沙也减少，冬季受风浪作用在可以再悬浮的泥沙亦有所减小。

1949年以来浙江省先后于1953—1960年、1977—l978年、l980—1985年、1997年、2004年、2011年开展了6次滩涂资源调查。历次调查中理论深度基准面以上的滩涂资源面积与调查前长江年均入海泥沙量的关系见图9，可见自1950年至2010年浙江省滩涂资源在人类活动条件下是动态变化的。我国建国以来到2010年底，浙江省共围涂面积23.7万hm2(356万亩)，但浙江省理论深度基准面0 m以上滩涂面积与1985年的27.5万hm2(413万亩)相比，仅减小约4.7万hm2(70万亩)。浙江省滩涂面积呈随调查时间越近越减少的趋势，与长江口来沙量逐渐减少的趋势一致，但滩涂面积变化比长江口来沙量变化滞后30余年，这主要与长江口外“泥沙库”的调节作用有关[10-11]。“泥沙库”存在于长江口外三角洲及浙东海域，存有几千年沉积下来的泥沙，厚度达40.00～60.00 m，当泥沙供给量小于滩涂泥沙补给量时，更多的泥沙需要从长江口外三角洲的“泥沙库”获得。但是近期长江口来沙量大幅减少，“泥沙库”存量泥沙将不断减少，长期势必影响到浙江省水域。

5结论

(1)20世纪80年代以来长江入海泥沙呈急剧下降趋势，长江大通站2004—2013年的年平均输沙量下降至1.36亿t，较之20世纪80年代的平均输沙量，减小幅度达70.00%。

(2)2014年开展了芦潮港断面5条水文垂线冬季测次和夏季测次的大、中、小潮及全潮水文测验，与1981年夏季和1983年冬季的水文测验资料进行对比分析，表明近30 a来芦潮港断面冬季测次的含沙量和输沙量有显著下降趋势，平均下降幅度为43.00%，夏季测次的含沙量和输沙量没有明显变化，全年含沙量下降幅度约为21.50%。据粗略估计，经芦潮港断面输入浙江省沿海海域的泥沙量由2.30亿t/a下降为1.81亿t/a。

(3)根据建国以来的浙江省6次滩涂资源调查，滩涂面积呈随调查时间越近越减少的趋势，但滩涂面积变化比长江口来沙量变化滞后30余年，这与长江口外“泥沙库”的调节作用有关。由于近期长江口来沙量的大幅减少，“泥沙库”存量泥沙将不断减少，长期势必影响到浙江省水域。

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(责任编辑张书花)

Sectional Sediment Concentration Change and its Impact Analysis of Luchao Port in Recent 30 Years

XIE Dong-Feng, WU Xiu-Guang, CHENG Wen-long, ZHANG Bo-Hu

(Zhejiang Institute of Hydraulics & Estuary, Hangzhou 310020, Zhejiang, China)

Key words:Yangtze River estuary;sediment concentration; Zhejiang coastal waters;tidal flat resources; sediment source

Abstract:Using full tidal hydrological data of 5 hydrological vertical lines at Luchao Port section during 2014 winter and summer measuring times,as well as the hydrometry information of the same hydrological stations during coastal zone investigation period in the 1980s,this paper comparatively analyzed the sediment concentration and sediment discharge change of Luchao Port section in recent 30 years.The results showed that the sediment concentration and sediment runoff had a significant downward trend in winter measuring times, with an average decline amplitude of 43.00%.Sediment concentration and sediment discharge of summer measuring times had no obvious change. Annual sediment concentration decreased by about 21.50%.Accordingly, the sediment amount passing through Luchao Port section entering Zhejiang coastal waters dropped from 230 million t/a to 181 million t/a.The accretion of Zhejiang tidal flat resources wasn’t obviously affected by the sharp drop of Yangtze River sediment in the short term.This was mainly related to “Sediment Library” deposited over thousands of years in Yangtze River estuary.

收稿日期：2015-12-07

基金项目：水利部公益性行业科研专项(201401010)；浙江省自然科学基金(LY16D060004)。

作者简介：谢东风(1981-)，男，高级工程师，博士，主要从事河口海岸研究。E-mail：22146270@qq.com

中图分类号：P332.5

文献标识码：A

文章编号：1008-701X(2016)02-0008-04

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.003