长江口滩涂变化及其原因分析

(长江水利委员会水文局 长江口水文水资源勘测局，上海 200136)

1 研究背景

滩涂湿地是珍贵的自然资源，也是重要的生态系统，具有不可替代的综合功能。十八大以来，习近平总书记多次对生态文明建设做出重要指示，在不同场合反复强调：“绿水青山就是金山银山”“共抓大保护，不搞大开发”“推动长江经济带发展是党中央作出的重大决策，是关系国家发展全局的重大战略”。我国经济建设的蓬勃发展加速了长江流域水资源开发利用，长江流域内一些大型骨干水利枢纽工程陆续实施，如三峡工程和南水北调工程。三峡工程在发挥巨大的防洪、发电和航运等综合利用效益的同时，改变了长江口来水来沙特性：一方面全年入海总水量基本不变，年内分配发生变化，如汛期(6～9月)下泄流量基本保持不变，10月份水库蓄水(少数年份延至11月份)下泄流量减小，枯期12月至次年5月下泄流量增加；另一方面自20世纪50年代以来，长江入海水沙条件持续发生了变化，这种变化表现在长江入海泥沙量明显减少，特别是上世纪80年代以后，这种变化更加明显。实测资料分析表明：2005～2016年大通站与徐六泾站同期资料相比，徐六泾站较大通站水量偏大幅度为0.22%～7.40%，2011～2016年大通站与徐六泾站同期资料相比，徐六泾站较大通站输沙量偏少，偏少幅度为7.50%～26.10%；三峡水库蓄水运用后的2003～2016年，大通站年均径流量、年均输沙量分别比2002年以前减少了5.0%，61.6%。

近年来，长江上游干支流的水电建设进程加快，金沙江下段的溪洛渡和向家坝两个水库已于近年建成。初步研究表明：溪洛渡和向家坝两个电站水库拦截泥沙后，将使三峡水库入库泥沙在100 a以内减少约230.00亿t，占入库站寸滩来沙量的54.0%，相应的粗沙减少49.28亿t，占寸滩来沙量的80.7%。随着金沙江、岷江等一系列大库容水库的建设、投运，长江上游的来沙减少趋势将会是一个长期的持续过程。

随着长江口上游来沙条件的持续调整，将会引起河口水流泥沙特性、滩槽冲淤格局发生变化，对长江口河势、滩涂及湿地资源也将会产生持续的影响。为了解三峡工程运用前后长江口主要滩涂演变情况，探讨滩涂变化对流域来水来沙变化的响应，本文基于地形资料，采用传统分析方法对长江口门的五大滩涂湿地以及崇明北沿进行分析和研究。

2 长江口滩涂资源概况

滩涂，是海滩、河滩和湖滩的总称，在地貌学上称为潮间带，指沿海大潮高潮位与低潮位之间的潮浸地带，或河流湖泊常水位至洪水位间的滩地，是湖、河洪水位以下的滩地，或水库、坑塘的正常蓄水位与最大洪水位间的滩地面积。由于潮汐的作用，滩涂有时被水淹没，有时又出露水面，其上部经常露出水面，其下部则经常被水淹没。

图1 长江口滩涂资源分布Fig.1 Resource distribution of tidal flat in Yangtze River Estuary

作为世界第三大河的长江，丰水多沙，为长江口提供了丰富的水土资源，巨量的泥沙在宽浅的河口区沉积，形成了长江口沙洲罗列、多汊入海的现状，也造就了众多的滩涂和湿地。长江口滩涂湿地资源包括海岸及浅海、河流湿地，主要分布于扁担沙、崇明北沿、顾园沙、崇明东滩、横沙东滩、九段沙及江亚南沙、南汇东滩、杭州湾北岸边滩等区域[1](见图1)。

3 研究方法

本文基于地形资料侧重于潮滩及水下地形的实际情况，采用传统分析方法对长江口门的五大滩涂湿地以及崇明北沿进行分析，即以0，2，5 m等深线为特征，统计分析各自等深线范围内的面积，以总结长江口口门滩涂湿地的自然演变规律情况。

本文资料均为实测地形，高程系统为当地理论最低潮面，以0～-2 m，-2～-5 m区间来分别定义中低滩和低滩，这两个区域是受水流泥沙变化影响的主要地带。

4 长江口滩涂资源变化分析

长江口历史演变过程可概括为如下5个方面：① 南岸边滩推展；② 北岸沙岛并岸；③ 河口束窄；④ 河道成形；⑤ 河槽加深。与之对应，长江口滩涂湿地演变的基本规律为：湿地整体向东偏南方向延伸，沿岸边滩不断外推，三岛由小变大，江心沙洲逐步淤高合并(或并岸)，陆域面积逐步扩大[2]。特征等深线(0，2，5 m)的演变见图2～4。

因横沙东滩上促淤围滩工程较多、九段沙受长江口深水航道南导堤的影响，崇明北沿、南汇东滩的岸线历年的变化也比较大。为建立相同的比较基础，划定现状岸线为统计边界线，分别统计浅于特征等深线的各滩涂的面积(见表1)。

表1 长江口各滩涂浅于特征等深线的面积统计Tab.1 Statistics of the tidal flats areas that are shallower than characteristic depth contour in the Yangtze River Estuary km2

4.1 顾园沙

顾园沙为沉积于北支入海口的侧保龄球型洲滩，位于江中，两岸都不靠岸(见图2～4)。因自然条件限制，目前仅有部分渔民在沙洲上养殖，基本处于自然演变状态。2016年，浅于-5 m沙体东西长约26.0 km，南北最大宽度约9.5 km，面积125.8 km2。

从表1可以看出，1997以来，虽顾园沙浅于0,-2,-5 m面积历年有大有小，但0～-2 m和-2～-5 m之间的面积，呈逐渐减小的趋势，中低滩和低滩逐年减小。对三峡工程建成前后进行比较，2002年顾园沙中低滩和低滩的面积分别为33.4 km2和87.5 km2，2016年分别为29.6 km2和63.7 km2，分别减小了11.4%和27.2%，低滩减小的速度，快于中低滩。

图2 0 m等深线演变Fig.2 Diagram of 0 m depth contour evolution

图3 2 m等深线演变Fig.3 Diagram of 2 m depth contour evolution

图4 5 m等深线演变Fig.4 Diagram of 5 m depth contour evolution

从图2～4可以看出，顾园沙东北方向受冲刷明显，等深线不断向西南方向移动，而顾园沙的上游头部，却移动较少。究其原因在于，顾园沙所在的北支为缓慢淤积的支汊，径流影响较小，而北支口门的风浪对滩涂的影响程度增加。根据附近吕四海洋站风浪观测资料统计(1960～2001年)，该地区东到东北方向的风的频率为40%，主风向与主浪向均为ENE、EEN，实测极大风速达34m/s。顾园沙东北方向缺乏掩护，风浪掀沙向内侵蚀，导致东北方向冲刷。

4.2 崇明北沿

2003年7月，兴隆沙与黄瓜二沙通过人工筑坝合围并岸，其内形成一个与部分潮汐相通的半咸水湖泊，称之为“北湖”，其下促淤了近岸边滩，称之为崇明北沿边滩。

从表1可以看出，崇明北沿浅于0，-2 m的面积均逐年增大。0 m以上面积，2002年为33.1 km2，2016年为118.4 km2，增加了258.2%；-2 m以上的面积，2002年是85.1 km2，2016年为133.1 km2，增加了56.5%。中高滩资源增长的快，中低滩增长得相对慢一点。

崇明北沿的这种变化，一方面与北支进口径流分流减小，北支下段江面宽阔，流速趋缓易于泥沙淤积的自然环境有关；另一方面与崇明北沿的圈围工程密不可分，尤其是一期工程，将兴隆沙和黄瓜二沙并岸，封堵了夹泓，至下游大片边滩成为落潮缓流区，促进了边滩的淤涨。其间，崇明北沿圈围工程统计见表2。

表2 崇明北沿圈围工程统计Tab.2 Statistics of the enclosure projects in north edge of Chongming Island

4.3 崇明东滩

崇明东滩位于崇明岛的东端，为长江口北支和北港口门之间的自然淤长滩地，呈向东南展布的三角状，高滩地被芦苇、藨草和海三棱藨草覆盖，中低潮滩大部分为裸露滩地，拥有丰富的底栖动物和植被资源，是候鸟迁徙途中的集散地，也是水禽的越冬地。2002年1月，崇明东滩被列为国际重要湿地，2005年7月，经国务院批准为国家级自然保护区。

崇明东滩上开展的水文测验成果表明，崇明东滩涨潮初期，潮流有很强的加速度，流速一般较大，含沙量达到平均值的2～3倍；落潮时水位回落中期，流速达到最大值，此时含沙量亦有峰值出现，表明崇明东滩上含沙量的大小由流速主导。因泥沙再悬浮，外侧光滩滩面上存在频繁的水沙交换，进入有植被地带后，再悬浮减少，水体含沙量降低，因此，外光滩沉积物偏粗，砂质、粉砂质居多，光滩向内及植被带，沉积物颗粒细，黏土、粉砂居多；植被区域流速衰减较大，含沙量也迅速降低，起“缓流滞沙”作用。

根据1920～1981年间实测水下地形图比较，崇明东滩的泥沙淤积部位主要发生在浅于-5 m的区域，20世纪80～90年代期间是崇明东滩自然淤长和人工围滩速率最快的年代，平均每年外伸约100 m。20世纪90年代后，崇明东滩的淤长速率减缓。由表1可知，2016年，崇明东滩海堤外浅于-2 m和-5 m的面积与2002年相比，有增有减，变化幅度不大，但0～-2 m之间的中低滩资源在逐渐减小，2002～2016年间，面积减小了57.2 km2，减小幅度达-36.7%，部分中低滩因淤长而转化为中滩或中高滩；-2～-5 m之间的低滩资源略有增长，由2002年的292.2 km2增长为2016年的316.1 km2，增加了8.2%。

影响崇明东滩演变的因素主要有以下4点。

(1) 潮流影响。崇明东滩南、北两侧分别为北港、北支。北港落潮流占优，不利于泥沙落淤，崇明东滩南侧常受冲刷；北支涨潮流占优，利于泥沙落淤，且涨落潮含沙量均高，为崇明东滩北部淤涨提供了充足的泥沙来源。

(2) 风浪影响。崇明东滩直面东海，常受北、东、南3个主要方向的风、浪侵袭。外海风浪传入浅水区后，受地形影响发生破碎，形成破波带，扰动浅滩沉积物，泥沙再悬浮，随潮输运。

(3) 植被影响。植物具有缓流消能作用，利于泥沙淤积。崇明东滩高滩部分多有芦苇，中滩部分少有海三棱藨草，低滩则为光滩，涨潮流带来的泥沙，多在中高滩淤积，使滩面淤高，并不断向海发展。

(4) 人类活动。滩涂圈围是影响崇明东滩演变的重要因素。流域来沙的减少，虽然目前尚未使崇明东滩前缘产生明显蚀退，但长期看，来沙减少使口门沙洲发生侵蚀应是大概率趋势。

4.4 横沙东滩

横沙东滩位于横沙岛尾的东端，20世纪80年代以前，位于中部的横沙串沟将横沙东滩分成两部分，其西称横沙东滩，其东称横沙浅滩或铜沙浅滩。1998年，长江口深水航道治理工程南北双导堤、丁坝工程实施，北导堤堵汊、挡沙、导流致横沙东滩流场发生较大的改变，横沙东滩串沟消失，横沙东滩和横沙浅滩连成一体，本文统称为横沙东滩[3]。

横沙东滩位于涨潮分流、落潮合流的缓流区，易于泥沙落淤，而流域来沙为滩地的淤涨提供了物质基础，但由于横向漫滩流的存在，天然条件下横沙东滩滩面难以大幅淤高。近年5 m等深线包围的面积总体比较稳定，2002～2016年间扩大了5.3%，但同期2 m包围的区域则增大较多，扩大了53.6%，主要集中在高滩部位，平面位置变化不大。

相对于5 m等深线的演变，2 m等深线受工程因素的影响更大。原横沙东滩沙体上的横向串沟均已不复存在，北港、北槽的水沙交换减弱。横沙东滩2 m包围的面积总体快速增长，但并非单向淤涨，期间也存在着冲刷，如1997～2002年间，2 m面积减少了约31 km2，从该时间段的演变图可以看出，横沙东滩上段及北导堤南侧局部淤积，中下段大片冲刷。究其原因主要在于工程的影响，长江口深水航道治理一期工程于2001年6月竣工，2002年4月实施二期工程，至2002年12月，基本建成的北导堤改变了横沙东滩的水流结构，原流向北槽的水流被拦截，顺导堤沿横沙东滩滩面下泄，因而造成浅于-2m的高滩的冲刷；另一方面还与长江1998，1999连续两年的洪水有关，洪水导致长江口沙洲普遍发生冲刷，同期口外的崇明东滩、口内的白茆沙、新浏河沙均有此现象(不同之处在于口内沙体沙头冲刷、沙尾下延，而口外沙体冲刷，泥沙被带出海外)，而同位置的九段沙和南汇东滩，因受长江口深水航道建设的影响，未发生大范围冲刷现象。

近年横沙东滩总体北冲南淤，沙尾下延。长江口深水航道治理工程的实施，致横沙东滩流场发生较大的改变，滩面串沟消失，横沙东滩和横沙浅滩连成一体，但滩面大多依然在0 m以下。促淤工程实施后(见表3)，促淤效果明显，而带纳潮口的北线堤与隔堤两侧均为水流冲刷。从横沙东滩促淤堤的效果看，一般建设初期淤积明显，但完工后，滩涂进一步淤高较难。基于此，必须采取新的工程措施，如圈围吹填，并结合生物促淤，方能有效成陆。

表3 横沙东滩促淤围垦工程统计Tab.3 Statistics of the reclamation and enclosure projects in Hengsha East Shoal

4.5 九段沙

九段沙原为横沙东滩的组成部分，1954年长江大洪水促使北槽成形，九段沙脱离母体而成为一个四周为河槽和串沟所隔离的大型江心洲。以长江口深水航道治理工程开工建设为界，九段沙的近期演变分两部分。工程建设以前，九段沙属自然演变状态。从2m等深线可见(图3)，1997年底，九段沙分成上、中、下3块沙体，中间分别以串沟相隔，江亚南沙独立于九段沙西南侧，面积22.30 km2。一期工程完工后(2002年)，九段沙上中下3块沙体相连，但与江亚南沙之间的2 m小槽始终存在。2016年10月，九段沙2 m的总面积增加至262.3 km2。

从表1可知，九段沙浅于-2 m和-5 m的面积较为稳定，但0～-2 m的中低滩和-2～-5 m的低滩面积逐渐减小，尤其是中低滩，2002年为111.6 km2，2016年减小至76.3 km2，减小幅度达31.7%，相对而言，-2～-5 m的低滩减小福仅为2.7%。大部分中低滩淤积成中滩或中高滩，进一步佐证了九段沙“长高不长大”的演变特征。

九段沙的近期演变离不开其所处的地理位置及边界条件的影响。自然演变下，九段沙总体表现为沙头冲刷下移，沙尾淤涨下延，沙体顺时针偏转，沙体增大，滩面增高，潮沟发育。当自然条件不变，在长江大洪水作用下，九段沙将会发生切滩、冲散、集聚、发育等循环往复的过程，再生成的地点将在现位置以下。长江口深水航道治理工程的建设，改变了九段沙北侧的自然边界条件。首先，南导堤切断了九段沙上的潮沟，阻止了北槽与南槽以及九段沙之间的水沙交换，使九段沙向上游收缩。其次，从动力条件看，长江口潮波的运动方向为东南-西北向，南导堤的建设，不但增强了九段沙南侧中低滩的涨潮流优势，使泥沙上滩沉积，也减小了南槽水沙向北槽的输送，大量泥沙在九段沙滩面滞留落淤，是近期九段沙高滩淤涨的主要原因。第三，九段沙位于开阔的河口地带，常受不同方向的风浪影响，尤其是强台风和强寒潮对沙体产生的强烈扰动冲刷作用，导致南导堤建设以前，九段沙沙体增大，但滩面高程变化不大，以光滩为主，滩面沉积物较粗，分选良好，南导堤建成后，阻挡了长江口北向风浪对滩面的作用，波浪经过导堤而破碎消能，兼之植物消浪、滞流、滞沙作用，九段沙近年得以淤高。

4.6 南汇东滩

南汇东滩是长江口和杭州湾北部近岸水沙交汇的地带，长江口泥沙净向杭州湾的输移，决定着南汇东滩向东南伸展的演变趋势。除受到上游来水来沙的影响外，南汇东滩还受口外波浪和潮流的双重影响，近岸滩地水深变浅，波浪作用相应增强。南汇东滩滩坡平缓，波浪在潮间带内易破碎，岸线及0 m以上的滩地受波浪影响强烈，而水下槽滩则主要受潮流动力控制。长江口波浪以风浪为主，NNE向的波浪使岸线南偏，而涨、落潮水流使岸线东偏。以上因素共同制约着南汇东滩岸线、滩坡和滩地的走向。

南汇边滩中上段的演变与南槽的发展息息相关。1954年以前，南槽上口水深在10 m以上，南岸无边滩；1958年后，受上游南支河段河槽大量泥沙冲刷下移的影响，南槽上口进口条件恶化，深于5 m的槽宽不断缩窄，至1980年左右，江亚边滩与南岸连成一体；1983年，长江大洪水切割南槽进口段的江亚边滩，导致南槽上口演变成双汊分流的格局，至1997年底，江亚边滩与南岸分离，形成江亚南沙，其北部与九段沙相连；2001年6月，长江口深水航道治理工程一期工程建成，江亚南沙和九段沙连成一体，南槽上口复归单汊入流，分流嘴上提至江亚南沙头部；工程建成后，尽管南槽下断面分流比总体上变化不大，但上断面的分流比却有明显的增加，致使南槽上段发生明显冲刷，5 m等深线向岸靠近，中段淤积，等深线相应外推，过南汇嘴后，5 m等深线多年来几乎贴合在一起，平面变化极小[4]。总体看，南汇东滩5 m线总体向东北方向推移，南槽喇叭型口门放宽率减小，南槽河道加长。

由表1可知，南汇东滩高于0 m的中滩面积逐年增加，2002年为136.6 km2，2016年增加至186.0 km2，增加了36.2%；浅于-2 m的面积略有增大，2002年为248.2 km2，2016年为262.3 km2，增加了25.1%；浅于-5 m的面积则减小了16.8 km2(-4.0%)。从0～-2 m的中低滩和-2～-5 m的低滩面积变化看，2002～2016年间，分别减小了64.9 km2(-48.0%)和58.4 km2(-23.4%)，说明有大量的中低滩转化为中滩或中高滩。

南汇东滩中低滩和低滩向中滩和中高滩转化现象，与南汇东滩近岸促淤圈围工程密切相关(见表4)。自1996年始，南汇东滩共计促淤围垦了约172 km2，近岸地形成陆，迫使等深线外推，中低滩、低滩面积减小，因此表1中，0～-2 m之间的面积大幅度减小，-2～-5 m之间的面积略减。

表4 南汇东滩促淤围垦工程统计Tab.4 Statistics of the reclamation and enclosure projects in Nanhui East Shoal

5 结 论

在流域来沙减少的情况下，近年来长江口主要滩涂的演变趋势总体呈现高滩淤积，中、低滩冲刷的特征。横沙东滩、九段沙、南汇东滩、崇明北沿4个洲滩均不同程度存在中低滩、低滩向高滩转换，进而中低滩、低滩面积减小的现象。上述洲滩受工程的影响较为显著，相对而言，顾园沙、崇明东滩则基本保持了自然的演变规律，具有一定的代表性。与三峡工程运行前相比，崇明东滩变化较小，崇明东滩是鸟类国家级自然保护区，除了互花米草生态控制与鸟类栖息地优化工程外，几乎没有其他工程，总体而言，崇明东滩在长江口属于变化较小的洲滩，受侵蚀不明显。顾园沙是北支江中的口门洲滩，其上无工程，2002年至2016年中低滩和低滩的面积分别减小了11.4%和27.2%，低滩减小的速度快于中低滩，在外海风浪作用下，呈现向内侵蚀现象。

综上，长江口滩涂受整治工程影响远大于自然演变，为尽可能减少滩涂圈围对湿地生态环境可能带来的不利影响，有效贯彻习近平总书记“共抓大保护，不搞大开发”指示要求，应在《长江口综合整治开发规划》等相关规划的指导下，加强对促淤圈围工程的科学谋划和管理，真正实现湿地生态环境的动态平衡，保护长江口地区滩涂资源。