长江口深水航道治理工程的实践与思考

摘要：长江口深水航道治理工程是由孙中山最早提出设想、到20世纪末国务院决策实施，历经数代人攻坚克难而得以实现的跨世纪宏伟工程；是无现成经验可循，完全依靠国内技术力量自主研究设计及施工建成的世界级河口治理样本；是历经12年分期建设，获得中国工程院评估组充分认可和较高评价，并取得诸多实践经验和技术创新的水运建设成功范例。通过8年养护管理，长江口12.5m深水航道运行安全畅通，维护疏浚量总体可控，已充分发挥“黄金效益”。当前长江口深水航道仍面临现有航道技术研究手段的局限性、航道深化减淤方向的不明朗性、航道疏浚土处置的紧迫性和河口航道体系建设的滞后性等诸多亟待深化研究问题。

关键词：长江口；深水航道；治理工程

中图法分类号：U617 文献标志码：A DOI：10.19679/j.cnki.cjjsjj.2018.0309

作为长江水运船舶入海的必经之路，长江口航道是长江黄金水道中通航条件最好的咽喉要道，也是世界上运输货物总量最大、运输最繁忙的潮汐河口航道，更是关系到长江三角洲地区乃至長江流域经济发展的重要战略运输通道。

2018年是长江口深水航道治理工程正式开工20周年。历经12年艰苦建设，全长92.2km的长江口12.5m深水航道于2010年3月全线贯通，截至目前投入运行8年，已进入全面发挥“黄金效益”的稳定运行阶段。过去20年，长江口深水航道治理工程先后经历了一期工程航道骤淤、二期工程地基土软化、三期工程局部航道增深困难，以及维护运行初期航道回淤总量大、维护费用高等多项重大技术难题攻关，取得了一些重要的实践经验与创新认识[1]。在开工建设20周年之际，本文在前人研究及实践的基础上，尝试回顾总结长江口深水航道治理工程的建设历程和经验，客观分析长江口深水航道治理工程技术问题，有助于进一步明确长江口航道建管养一体化的发展方向，为我国沿海水运工程和潮汐河口综合治理等提供参考借鉴。

1 工程概况

1.1 建设情况

作为我国重点投资建设的大型水运工程，长江口深水航道治理选择在南港北槽河段（图1），自1998年1月经国务院批准开始实施，主要采用整治和疏浚相结合的治理方法，按照“一次规划，分期建设，分期见效”原则，分三期实施。工程进展顺利，分别于2002年8月、2005年11月和2010年3月实现了8.5m（一期）、10m（二期）和12.5m（三期）航道水深治理目标。至此，长江口深水航道可满足5万吨级船舶（实载吃水≤11.5m）全潮双向通航的要求，同时兼顾第五、六代大型远洋集装箱船和10万吨级满载散货船及20万吨级减载散货船乘潮通航。据表1统计，经过一、二期工程的建设，总共累计建造了长约48km的南导堤、49km的北导堤和30km的19座丁坝；三期工程除疏浚工程（基建疏浚量约2.18亿m3）外，还实施了2个减淤工程措施，即YH101减淤工程和南坝田挡沙堤加高工程。

1.2 维护管理情况

2011年5月长江口深水航道治理三期工程通过竣工验收后，长江口航道逐渐由建设为主过渡到建设、管理和养护并重的新常态。长江口12.5m深水航道的养护管理和安全畅通保障是一项长期性任务，其中北槽段（W2～W4）回淤量较大，为每年航道养护工作的重点。投入运行8年来，通过科学维护和管理，长江口12.5m深水航道通航深度年保证率始终保持在养护计划规定的95%以上，确保了航道的安全畅通，有力地保障了长江口深水航道整体效益的持续发挥。为进一步减少航道回淤量、降低维护成本，长江口12.5m深水航道减淤工程南坝田挡沙堤加高工程于2015年11月经交通运输部批准开工，其主要建设内容是在已建S4～S8南坝田挡沙堤（长19.2km）上继续加高至吴淞基面3.5m，并在S8～S9丁坝间新建长4.6km、堤顶高程同为吴淞基面3.5m的挡沙堤；其主体工程于2016年7月基本完工，2016年12月通过交工验收。

1.3 主要效益

（1）经济社会效益。长江口12.5m深水航道运行8年来，长江口入海航道通航条件明显改善，大型船舶通航效率和营运水平大为提高，取得了较好的经济和社会效益。经初步测算，长江口12.5m深水航道开通以来年均产生经济效益已超过100亿元，货运量增加带动GDP增长年均超过1 000亿元，带动就业年均超过10万人。其中，维护12.5m航道的“十二五”期长江口深水航道经济效益比维护10m航道的“十一五”期增长36.8%，累计拉动上海市及江苏省等沿江地区GDP增长5 297亿元[2]。

受益于长江口深水航道，上海国际航运中心、金融中心、贸易中心和经济中心建设步伐加快，并为12.5m深水航道上延至南京创造条件，大幅提升了长江中上游“江海联运”能力，有力推进了长江干线货运量连续多年位居世界河运榜首和区域经济快速发展。随着长江南京至长江口431公里12.5m深水航道建设工程在2018年4月底全线贯通以及沿江港口码头的改造升级，长江口深水航道的航运及港口经济效益得到大幅提升。

（2）航道治理效应。长江口深水航道治理工程以打通拦门沙浅滩、实现治理目标水深为第一要务，同时也考虑了与河势控制、水利防洪（潮）、滩涂资源开发利用和保护、河口水库开发、生态湿地环境保护等综合协调。通过20年航道治理，结合中央沙圈围及青草沙水库等工程，长江口三个分汊口关键部位相继得到人工守护，徐六泾以下“三级分汊、四口入海”长江口河势格局稳定性显著增强，较好地落实了《长江口综合整治开发规划》对航道发展及河势控制的要求。长江口深水航道治理工程实施以后，与相关涉水部门加强了相互配合和协调，积极推动了长江口多目标综合整治。比如，长江口深水航道疏浚土被用于吹填上滩，与横沙东滩、浦东机场外侧滩涂和长兴潜堤后方滩涂等上海市滩涂整治有机结合，有利于控制疏浚和造地成本，取得了共赢局面[3]；又如在深水航道治理过程中，结合工程建设建立河口生态修复和生态补偿机制，坚持进行长江口大范围生态环境监测评价，开展了人工牡蛎礁构造、中华鲟等渔业资源增殖放流工作，促进了长江口航道建设与环境保护的协调发展，取得了良好的生态效益。

2 工程建设的重大意义

2.1 长江口深水航道治理工程是历经数代人攻坚克难而得以实现的跨世纪宏伟工程

治理长江口，加深通海航道，是众多仁人志士的夙愿和追求。早在1918年，中华民族复兴先驱孙中山先生在制定《建国方略》“实业计划”中就提出了整治扬子江口水道（自海上深水线至黄浦江合流点）、建设上海东方大港的伟大设想[4]，还大胆讨论了治理长江口泥沙淤积的方案。新中国成立后，我国一大批专家学者从20世纪60年代初就开始进行长江口的现场观测和科学研究，为长江口航道治理积累了大量宝贵数据资料和经验。20世纪70至80年代，因上海港航运发展需要，长江口入海航道采用疏浚手段进行治理，南港南槽段和南港北槽段曾先后被开挖成人工常年维护的7.0m水深通海航道，基本适应了当时2万吨级海轮通航。

随着我国改革开放的不断推进，大型集装箱船舶受长江口拦门沙浅滩水深不足的影响难以进出长江，已严重制约上海港及长江沿线港口的发展。1992年，《长江口拦门沙航道演变规律与深水航道整治方案研究》被列为国家“八五”科技攻关项目，提出了开发北槽12.5m深水航道的工程方案，具体论证了整治工程的可行性，为实施我国历史上规模最大、技术最复杂的水运工程奠定了坚实的技术基础[5]。在科技攻关的基础上，国务院先后组织工程项目建议书和可行性研究专家论证，并于1998年1月正式批准实施长江口深水航道治理工程。历经12年分期建设，至2010年3月三期工程通过交工验收，长江口12.5m深水航道才得以全线贯通。

2.2 长江口深水航道治理工程是完全依靠国内技术力量自主研究设计及施工而建成的世界级河口治理样本

国内外河口航道治理实践表明[6]，拦门沙航道通常是河口航道治理中最为困难的部分，一直是世界性的难题。由于复杂的河口水沙动力条件和河床演变规律，长江口航道治理与国内外同类航道治理相比具有自身的特殊性和实践难度，不可能照搬密西西比河口、莱茵河口、黄浦江口等国内外其它河口治理范例，没有现成的经验可循。工程依靠国内技术力量展开深入详实的水文、泥沙、地质等勘测研究和设计，总体摸清了长江口发育模式、河床演变规律、水流动力场、泥沙场、拦门沙形成机理、细颗粒泥沙在咸淡水交汇区的活动、沉降机理等根本性问题，得出“开发长江口深水航道是完全可以实现”的科学论断，并经过严密论证和充分试验后付诸实践。

作为我国水运工程史上投资规模大、技术难度高的航道工程，长江口深水航道治理工程的实施过程也是逐步加深长江口水沙运动规律和河床演变规律认识、提升河口航道养护管理水平的过程。工程在前期研究和建设全过程中，解决了一系列重大技术难题，取得了成套技术创新成果，是我国河口治理和水运事业的伟大创举，也是世界上巨型复杂河口航道治理的成功范例，带动了国内水运工程全行业及其相关工程领域的技术进步[7]。

2.3 长江口深水航道治理工程是取得诸多实践经验和技术创新的水运建设成功范例

为客观评估工程的实施效果和综合效益，2011年中国工程院受交通运输部委托组织开展长江口深水航道治理工程的全面评估工作。中国工程院组成了包括12位院士在内的评估专家组，对长江口深水航道治理工程的工程效果及维护管理措施、社会经济效益和工程环境影响等3大方面进行了分析评价，形成了综合评估报告，充分肯定了工程所取得的成绩。评估报告指出[7]，科学决策和动态管理是长江口深水航道治理工程成功的关键，工程的原定目標已顺利实现，航道整治总体技术水平先进，工程经济社会效益显著，工程对生态和环境无显著的负面影响。同时，科学总结了长江口深水航道治理工程建设管理、科技创新等5方面的经验，即积累了复杂河口治理的经验，推动了港航建筑物设计理论的进步，提升了我国港航工程施工技术水平，创新了大型港航工程项目管理的模式，促进了我国河口海岸工程领域的科学研究。

2.4 长江口12.5m深水航道通过8年养护管理，运行平稳、安全畅通，维护疏浚量总体可控

作为世界级河口航道，长江口深水航道的维护与其治理工程一样重要，难度同样不小。根据现场资料分析，近8年来长江口深水航道维护疏浚量存在一定波动变化。长江口深水航道开通初期，全槽每年产生的维护疏浚量8 000万m3左右（包含台风或寒潮等非常态天气过程引起的航道回淤增量），相应投入的维护费用较高。但2012年以后，受上游河势及水沙条件改善、维护疏浚管理及工艺优化等因素变化影响[8]，12.5m深水航道总体回淤强度趋于下降，年维护疏浚量相应得以下降；加之南坝田挡沙堤加高工程的实施，2016—2017年维护疏浚量已降至

6 000万m3以下。

通过科学维护和管理，长江口深水航道在开通以来的8年间整体运行状态良好，经受住了2010年、2012年和2016年上游大流量过程以及多次台风和寒潮的考验，通航水深年保证率达95%以上，满足养护技术标准，确保了航道安全畅通。今后一段时期，在长江口河势格局及水沙动力环境整体稳定的前提下，随着维护疏浚精细化管理的不断深入和深水航道减淤工程措施的逐步推进，长江口12.5m深水航道维护态势将总体可控，且趋于向好。

3 存在问题及思考

由于长江河口水沙运动和河床演变规律的复杂性，加之长江上游来水来沙条件、海域来水来沙条件以及大量河口涉水工程等边界条件尚在变化调整之中，这些变化因素仍可能对12.5m深水航道的长期稳定和后续长江口航道体系建设产生不利影响。长江口12.5m深水航道建成并非一劳永逸，仍面临现有航道技术研究手段的局限性、航道深化减淤方向的不明朗性、航道疏浚土处置的紧迫性和河口航道体系建设的滞后性等诸多亟待深化研究的问题。

3.1 现有航道技术研究手段的局限性

河工物理模型与数学模型是研究河口水沙及河床地形的变化规律和预测整治工程实施效果以及涉水工程修建对周边河势影响等重要技术手段，但目前在长江口航道治理工程应用中的数模和物模技术均存在一定的局限性，具有各自不同的鲜明特点和适用范围[9]。比如，长江口拦门沙河段的泥沙运动受径流、潮汐、波浪作用以及盐水等综合影响，粘性细颗粒泥沙絮凝沉降的物理化学过程及变化规律极为复杂，在目前开发的三维泥沙数学模型中，尚难综合考虑上述因素对河床地形冲淤变化和深水航道回淤等的定量影响，特别是难以有效模拟航道内近底层高浓度泥沙输运过程，因此，总体上对航道回淤量的预测计算精度不高。

在长江口深水航道治理工程实施动态管理过程中，动态监测分析是一种基于原型观测的、现有河工物理模型和潮流泥沙数学模型无法替代的工程技术手段，在航道建设和维护管理中发挥着关键性作用。但由于目前观测仪器设备和监测系统的局限性，长江口现场观测技术仍存在许多亟待突破的难点，主要包括航道内近底高含沙水体输移连续观测、航道浮泥生成运移及消亡全过程观测、现场悬沙絮凝体观测、河口最大浑浊带三维水沙运动模式观测和大范围长历时水沙监测等[1]。今后，新型观测仪器和观测方法的研发以及观测数据分析水平的提升，对河口拦门沙及最大浑浊带形成机制和深水航道维护实践有重要意义。

3.2 航道深化减淤方向的不明朗性

针对长江口12.5m深水航道开通初期面临回淤总量大、回淤时空分布高度集中、航道维护成本较高等技术难题，展开了深水航道回淤原因及减淤工程措施研究，取得一定实践认知[10][11]，推进了南坝田挡沙堤加高工程的实施。当前，长江口12.5m深水航道年维护疏浚量虽总体稳定可控，但航道的回淤总量仍然较大，航道回淤原因深度研究尚不够充分，现有的航道科研技术力量难以精准把握和认识12.5m深水航道回淤规律及机理，航道深化减淤方向不够明朗。因此，深水航道的回淤原因和深化减淤仍是必须坚持长期研究解决的技术难题。

从航道回淤的动力条件看，作为长江口12.5m深水航道回淤集中区段的北槽中下段，地处河口最大浑浊带水域，水、沙、盐分布及输移，尤其近底层高浓度水体输运具备河口拦门沙固有的三维结构特征，航道回淤与潮流场、泥沙场、盐度场及河床地形调整的关系复杂，航道回淤的年内洪枯季差异巨大的内在动力机理尚不能合理解释。且从航道回淤的泥沙来源看，由于淤积形态的多样性，航道回淤的底沙和悬沙来源可能来自随上游径流下泄的陆相来沙、当地泥沙再悬浮、边滩侧向供沙和随涨潮流上溯的海相来沙等，各种来源泥沙对航道回淤的贡献和权重也是需要分析研究的一个重要课题。这些泥沙的起动、运移过程和回淤到航槽内的输移路径尚不明确，有必要综合运用新技术、新材料和新工艺，通过更加深入的现场观测分析和必要的数、物模试验研究来解决这一难题，从而为减淤工程措施研究等提供新思路。

3.3 航道疏浚土处置的紧迫性

疏浚土是长江口深水航道治理工程建设和维护过程中衍生的一种宝贵资源。由于横沙东滩圈围八期工程即将于“十三五”末全面完工，且上海市目前尚无进一步的滩涂整治工程计划，12.5m深水航道产生的大量疏浚土无法被有益利用、可能面临全部外抛的不利局面；加之随着长江口航道体系建设的逐步推进，南槽和北港航道还将产生一定数量的疏浚土，因此，长江口航道疏浚土长期利用、合理安置的前景和形势不容乐观。

针对2020年后长江口深水航道疏浚土处置存在的问题，王恒宾等[12]通过对长江口海洋倾倒区和滩涂资源开发利用情况分析认为结合N23护滩潜堤以东的横沙浅滩滩涂整治进行疏浚土处置是一种较为经济合理的选择，并给出了初步的处置方案，可为长江口航道疏浚土可持续利用提供一定借鉴参考。但在修复长江生态环境处于压倒性位置、海洋倾倒区日渐严格控制、河口多数滩涂湿地面临侵蚀威胁和泥沙资源供需关系日益緊张等诸多新情势下，长江口疏浚土应遵循多用少抛的处置原则，利用疏浚土进行滩涂人工喂沙养护、生态湿地培育与塑造、建筑材料利用、土壤改良等多途径处置将是未来长江口航道疏浚土得到科学处置、疏浚土资源化利用水平有效提升的发展方向。

3.4 河口航道体系建设的滞后性

长江河口在徐六泾以下呈“三级分汊、四口入海”平面型态，水域内汊道众多，航道资源十分丰富。经过20年开发治理，12.5m主航道全线贯通，长江口航道条件得到显著改善，目前主要人工维护长江口12.5m深水航道和南槽5.5m航道。北港、南槽和北支等其他汊道水域整体仍处于自然水深状态，在当前沿江水运需求稳步增长形势下，现有航道的通航压力日趋加大，航道资源的进一步开发潜力依然较大。

作为治理长江口航道的纲领性文件，《长江口航道发展规划》已于2010年8月获得交通运输部批复，也据此初步展开了北港、南槽和北支等河段航道治理的前期研究工作[13-15]。但现阶段甚至今后一段时期，长江口航道发展与沿江航运经济发展态势仍不相适应，长江口“一主、两辅、一支”航道体系格局尚未真正形成、建设发展速度相对较滞后。对此，要在总结提炼近20年长江口航道治理实践经验的基础上，加紧推进长江口航道系统治理前期工作，结合长江经济带“共抓大保护、不搞大开发”等新要求重点开展南槽航道治理工程技术方案研究，为辅助航道治理开发提供技术支撑，确保早日建成以12.5m深水航道为主、南槽航道和北港航道为辅、北支航道为支的长江口航道体系。

4 结语

（1）回顾性总结分析表明，长江口深水航道治理工程是由孙中山最早提出设想、到20世纪末国务院决策实施，历经数代人攻坚克难而得以实现的跨世纪宏伟工程；是无现成经验可循，完全依靠国内技术力量自主研究设计及施工而建成的世界级河口治理样本；是历经12年分期建设，获得中国工程院评估组充分认可和较高评价，并取得诸多实践经验和技术创新的水运建设成功范例。

（2）通过8年养护管理，长江口12.5m深水航道运行平稳、安全畅通，维护疏浚量总体可控，已充分发挥“黄金效益”。但同时，当前长江口深水航道仍面临现有航道技术研究手段的局限性、航道深化减淤方向的不明朗性、航道疏浚土处置的紧迫性和河口航道体系建设的滞后性等诸多亟待深化研究问题。

当前，长江口航道作为建设交通强国、推动长江经济带发展和打造现代化长江航运的基础设施组成部分，面临着向更高质量发展、解决发展不平衡不充分问题的艰巨任务。在新形势下加紧推进长江口航道科研及技术创新体系构建，积极研究探索深水航道回淤规律和维护疏浚新工艺等技术难题十分必要。

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Abstract： The Yangtze Estuary Deepwater Channel Regulation Project is a cross-century grand project embodied great efforts of generations of people. It was first envisioned by Sun Yat-sen and approved by the State Council by the end of the last century. This project was designed and built into a world-class demonstration project， even with no existing experience to follow and entirely based on our own technical strength. It is a successful example of water transport construction that was fully acknowledged by the Chinese Academy of Engineering Evaluation Team after 12 years of construction， and has obtained many practical experiences and technological innovations. Through 8-years of maintenance management， the 12.5m-deep water channel of the Yangtze River estuary has been operated safely and smoothly， with maintenance dredging volume generally in control， fully exerting golden benefits. Meanwhile， the paper also points out that the current Yangtze Estuary deep-water channel still faces many issues requiring further study， such as research limitations in existing waterway technology， uncertainties of river channel deepening and siltation reduction， urgency of waterway dredged soil disposal and lag of estuarine navigation system construction.

Key words： Yangtze River Estuary Deepwater Channel Regulation Project； channel siltation reduction； dredged soil disposal