基于GIS的南汇东滩促淤一期工程实施效果分析

冯凌旋

(1.上海市水利工程设计研究院有限公司，上海 200061；2.上海围海工程技术研究中心，上海 200061)

南汇潮滩是位于杭州湾北岸芦潮港至长江河口三甲港之间的陆沿浅滩，以石皮勒断面为界，靠近长江河口一侧称为南汇东滩。长江河口南槽中下段，是长江口拦门沙河段高含沙区之一，同时在河口湾交界带的二股涨潮分流落潮合流的水流作用下[1- 5]，南汇东滩成为上海市陆沿淤涨速度最快、圈围土地面积最大的河口边滩，同时，也是长江口滩涂资源研究[6- 11]和开发利用的重点区域。

南汇东滩促淤工程，位于浦东机场外侧促淤区以南的没冒沙水域，以及大治河延伸段以南的-2～-3m线高程以上的南汇东滩滩地，紧邻上海东南沿海的重点开发区域浦东新区及滨海新城临港开发区，工程总规模为22.3万亩，以大治河为界，分为南北两区，促淤一期实施大治河以北9.1万亩与大治河以南内侧6.6万亩的促淤工程，工程于2013年5月15日开工，2013年12月完成保滩护底，2014年6月完成度汛断面，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历时3年，现将促淤效果和影响进行阶段性的总结评估。

1 工程方案及数据方法

南汇东滩促淤一期工程以大治河为界分为南、北两块区域。大治河以北9.1万亩促淤工程，北起浦东机场3#圈围工程南侧堤，南至大治河，占用岸线13.5km，采用丁顺坝相结合的布置方式，顺坝沿-1～-2m线布置，在促淤区内设置两条隔坝，将促淤区分为N1～N3三仓，大治河以南6.6万亩促淤工程，内部分隔为三仓，由北向南依次为S1区、S2区、S3区，工程平面布置如图1所示。

本文采用2013～2017年期间，南汇东滩促淤工程范围、邻近滩面(促淤堤外侧1～4km范围)以及南港、南槽河床水下地形数据，基于Arcgis建立数字高程模型(DEM)分析促淤区内淤积效果，邻近滩面冲淤变化以及河床变化，对促淤一期工程效果及初步影响进行阶段性分析评估。

图1 南汇东滩促淤工程平面布置图

2 促淤区淤积效果分析

在南汇东滩促淤工程初步设计阶段，曾采用相关泥沙淤积预报模式预报、相邻已实施工程的促淤效果分析、悬沙淤积物理模型试验预报三种方法对促淤工程实施后工程区促淤效果进行了预报分析，根据该阶段研究成果：预报促淤一期工程大治河以北促淤区至完工后3年累计淤积总量在0.8亿～1.15亿m3；大治河以南内侧促淤区累计淤积总量在0.4亿～0.9亿m3，综合分析预计促淤一期工程促淤区内累计可淤积1.5亿～2.0亿m3。

根据2013年5月～2017年4月期间每年洪、枯季2次地形跟踪测量数据，采用克里金地形插值法计算统计了2013年5月～2017年4月各测次大治河以北促淤区内滩面高程及阶段淤积量，汇总统计成果见表1，分析表1中结果可见，南汇东滩促淤一期工程自开工至2017年4月，促淤区内淤积2.19亿m3，超过已批复《初步设计报告》预计的累计可淤积1.5亿～2.0亿m3，达到预期目标。

图2 2013年5月～2016年9月南汇东滩促淤工程区地形变化

单位：万m3

注：*2016年10月，N1库区由于应急消纳本市工程渣土需要，先期进行了整治，故N1库区2016年9月～2017年4月本应产生的促淤量未计入到促淤总量内。

3 促淤堤外侧滩面冲淤分析

根据南汇东滩促淤工程区外围1～4km范围2013年5月～2017年9滩地月地形测量数据，基于GIS系统，分析促淤工程区外围各岸段边滩冲淤变化。

大治河延伸段出口及南、北导堤头部外侧滩面，2013年5月～2017年9月总体冲淤变化不大，区域范围内有冲有淤，幅度在±0.5m以内(正淤负冲)。大治河以北区域(N1库区外侧除外)，2013年5月～2017年9月近堤约500m范围总体淤积，淤积幅度0.5～1.5m，靠近南槽主槽一侧滩面冲刷，冲刷幅度在0.5m左右，大治河以北区域滩面冲淤变化没有明显的阶段性，总体上近堤附近滩面持续性淤积，年均淤积幅度均在0.5m以内，靠近南槽主槽一侧滩面有冲有淤，冲淤幅度均不大。大治河以南区域，S4和S5库区促淤堤外侧滩面，2013年5月～2017年9月总体呈现冲刷态势，尤其在纳潮口外侧1～1.5km范围内，滩面冲刷幅度在1～1.5m，其他区域冲深幅度相对较小，在0.2～0.5m，S6库区促淤堤外侧滩面，2013年5月～2017年9月普遍呈现淤积态势，且淤积幅度较大，在0.5～1.5m。南侧堤以南至芦潮港段，2013年5月～2017年9月，南侧堤以南楔形区域及至芦潮港段海堤近堤500m范围内滩面淤积，南侧堤以南楔形区域淤积幅度在0.5～2m(局部大于2m)，南侧堤交接处至芦潮港段海堤近堤500m范围淤积幅度也在0.5～2m，靠外海侧部分区域冲刷，最大冲刷幅度达到1.5m。

2013年5月～2017年9月，促淤工程区堤前1～4km范围(N1库区外侧除外)除S4和S5库区外侧滩面总体冲刷，其余堤段外侧滩面近堤范围均以淤积为主。促淤堤前滩面的冲淤变化既有长江河口上游水沙条件变化和邻近河段河势变化的影响，也有促淤工程自身产生的影响，如：促淤堤外侧近河道侧冲刷为主的变化格局，S6库区外侧滩面的淤积，主要是受上游水沙条件变化和邻近河段河势变化的影响，而南侧堤以南楔形区域的大幅淤积及S4、S5库区外侧滩面的冲刷则主要与促淤工程实施有关。

图3 促淤工程外侧1～4km范围地形及冲淤变化

图4 南港南槽河段横断面位置示意图

图5 2014～2017年南港南槽各河段断面变化图

4 南港南槽河床冲淤变化分析

采用2014、2017年南港、南槽大范围水下地形测量资料和2015～2016年南港南槽河段39个断面走航地形测量资料，南港南槽河段断面位置如图4所示，其中断面1～7位于南港下段，断面8～16位于南槽入口段，断面17～33位于南槽河段，断面34～39位于口外海滨段。限于篇幅，南港南槽河床断面变化图各河段仅选取一个典型代表断面，如图5所示。

南港下段：2014～2017年，南港下段河道滩槽格局及河床断面形态未发生明显改变，南港下段主槽维持在南侧，主槽和北侧长兴深槽均有所刷深，冲刷幅度1～2m，这主要与上游来沙条件变化及南港中上段河势演变有关。瑞丰沙下段有所淤积，最大淤积幅度超过2m，而瑞丰沙尾部近圆圆沙通道附近有所冲刷(可能与深水航道疏浚有关)，南港下段河道断面形态有往“W”型恢复的趋势，这主要得益于对瑞丰沙的保护。

南槽入口段：2014～2017年，南槽入口段较前阶段的总体冲刷明显放缓，南槽入口段主槽冲淤变幅较小，河道断面形态也没有发生明显改变，这与南北槽落潮分流比趋于稳定有关，河床发生自适应调整；但值得注意的是江亚南沙头部有所冲刷后退，且在江亚南沙头部北侧形成一冲刷沟，有与江亚北槽贯通的可能性。

南槽河段：2014～2017年，南槽河段河床部位总体冲刷，冲刷幅度一般在0～2m。北侧江亚南沙沙尾有冲有淤，冲淤幅度在1m左右，以淤积为主。近年来江亚南沙沙尾有向南槽河道内偏移且沙尾轴线向北转向的趋势。九段沙南缘冲刷，最大冲刷幅度达到2m以上，而在九段沙沙尾部分普遍淤积，最大淤积幅度接近2m。

南槽口外海滨段：2014～2016年，南槽口外海滨段各断面基本呈略微冲刷态势(南槽口门处断面35略有淤积)，冲刷幅度很小，最大约为0.5m，2016～2017年，南槽口外海滨段基本维持稳定。2014～2017年，南槽口外海滨段总体冲刷，冲刷幅度一般在0.5m以内，部分区域淤积，幅度也在0.5m以内，口外海滨段的冲淤变化主要受上游来沙减少影响。

分析2014～2017年南港下段、南槽入口段及口外海滨段河床演变机制，认为受南汇东滩促淤一期工程影响不大，而南槽河段主槽普遍冲刷，最大冲刷幅度在2m以内，这主要是由于上游来沙减少引起的，同时也与南槽航道疏浚以及南汇东滩促淤一期工程的实施有关，而九段沙南缘的冲刷及尾部淤积并非直接受南汇东滩促淤工程影响。

5 结语

本文采用2013～2017年间南汇东滩促淤工程区、邻近滩面以及南港、南槽河床水下地形数据，基于GIS系统分析促淤区内淤积效果，邻近滩面冲淤变化以及河床变化，并对促淤一期工程效果及初步影响进行阶段性分析评估，所采用的技术手段对于边滩促淤工程效果评估具有借鉴意义，分析结论对于长江河口后续整治工程的实施具有一定指导意义。不足之处在于，本文限于基础资料的收集范围，未能全面评估南汇东滩促淤一期工程实施后，长江河口河床的响应。