长江口南北港分汊口附近水域河势变化及航道格局调整

张祥文

(交通运输部东海航海保障中心上海海事测绘中心，上海 200090)

1 长江口南北港分汊口附近水域环境

长江口南北港分汊口河段历来是长江口河势变化较复杂的水域，也是长江口主航道上下贯通的瓶颈段。许多学者对此进行分析研究，取得了不少有价值的成果，为长江口航道整治提供了科学依据[1-2]。在长江口深水航道治理工程前，长江口航道管理局和上海海事局，针对该河段的航道变化多次采取了局部疏浚、调整航标、加强航行安全管理及组织在新浏河沙包东侧采砂等措施，保证航道的安全通航[3-4]。为了稳定南北港分汊口河势，改善主航道的通航及维护条件，自2007年实施长江口深水航道南北港分汊口河段新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程后，南北港分汊口河势得到了初步控制[5-7]，主航道的通航环境得到明显改善。从2011年1月长江口深水航道开通以来，该河段的主航道没有调整过。

现阶段汊道主要有宝山南水道、宝山北水道、新桥通道、新桥水道、新新桥通道。航路有主航道宝山南航道、宝山北航道，长江口12.5 m深水航道延伸段(简称“深水航道”)在宝山北航道内[8]。附近有宝山北锚地、宝山南锚地、宝山警戒区、浏河口警戒区，新浏河沙包在宝山南锚地里。南岸有罗泾散杂货港区码头、宝钢主副原料码头等。宝山北航道宽1 km，自79#灯浮附近深水航道中心线拐点往上游段深水航道底宽为350 m，拐点下游至宝山警戒区深水航道底宽为350～460 m,航道维护水深为12.5 m(理论最低潮面，下同),深水航道中心线将宝山北航道分隔成进出口通航分道，航道中心线拐点处转向弯曲半径2 km，转向偏角16°。长江口南北港分汊口附近水域环境如图1所示。

图1 长江口南北港分汊口附近水域环境

2015年12月随着长江南京以下12.5 m深水航道的开通，宝山北航道水上交通愈加繁忙，一旦受阻，它将直接影响船舶通航，对上游经济和社会影响较大。近年来发现宝山北航道进口航段79#灯浮附近(靠近新浏河沙头部)淤积严重，航道水深变浅，已经威胁到宝山北航道的船舶航行安全。深水航道由长江口航道管理局负责维护，可以及时安排疏浚保障航道水深，而宝山北航道内深水航道外侧的水域属于自然航道，因在79#灯浮附近水深变化快，经过该水域的航行船舶及监管部门如不及时更新电子海图或纸海图，不掌握通过该航段时的水位，船舶搁浅事故仍会发生。因此有必要找到有效办法，为航道管理、通航监管部门提供技术支持。

2 长江口分汊口河段附近水域近期河势变化

为了分析长江口分汊口河段附近水域河势近期变化，现根据近10年的海图资料利用地理信息系统(geographic information system，GIS)从河槽容积、深泓线平面、等深线3个方面分析河势变化。

2.1 河槽容积变化

由于南支落潮主流作用，南岸至下扁担沙南侧的河槽总体以冲刷为主。根据2010—2019年测量的多年成果比较分析，南岸至下扁担沙南侧的河槽容积逐年在扩大，但近两年冲刷量与淤积量趋于平衡，见表1。

表1 河槽容积和冲刷淤面积变化

利用2010和2019年的测量成果建立水深差值数字化模型，整体来看下扁担沙南侧的河槽宝山北航道北边线以北容积变大，南侧容积变小，个别区域淤积与冲刷变化幅度较大，见图2。2010—2019年，宝山北航道内河槽容积增加94万m3,水深平均变深0.07 m。但是2017—2019年间宝山北航道水深平均变浅0.36 m,容积减少了446.1万m3,74%的面积处于淤积状态。

注：< 0为冲刷；> 0为淤积。

淤积主要集中在宝山北航道北边线以南、宝山南航道上段、新新桥通道与新桥通道之间、新浏河沙头部，淤积最大的地方发生在宝山北航道进口上段，最大淤积厚度达16 m，淤积超过10 m厚度的区域面积约0.07 km2。在79#灯浮附近宝山北航道最大淤积厚度3.6 m，在深水航道北边线最大淤积厚度达3 m。冲刷主要集中在宝山北航道以北、新浏河沙包下段、新桥通道以及新浏河沙两侧护堤附近，冲刷超过10 m厚度的区域在宝山北锚地，面积约0.55 km2,冲刷最大的地方发生在新浏河沙南侧靠近护堤地方，最大冲刷厚度达24.3 m。

2.2 深泓线平面变化

河槽内有多条深泓线，靠近南岸主深泓线平面变化不大，靠近下扁担沙南岸的主深泓线平面变化非常明显，尤其在浏河口警戒区及新浏河沙两侧的主深泓线平面变化复杂。根据2010、2015、2019年3年深泓线平面变化(图3)，经过宝山南航道的主深泓线平面变化不大，在浏河口警戒区2010年的两股主深泓线至2012年已汇成一股偏北的主深泓线(图4)，2015年后逐渐趋于稳定。靠近宝山北航道南侧的主深泓线逐渐向南偏移并趋于稳定。

图3 不同年度深泓线平面分布

图4 85#灯浮靠近浏河警戒区附近横向剖面

新浏河沙头部北侧主深泓线先是淤积消失再冲刷形成，由北向南逐渐偏移，见图5。南侧靠近79#灯浮的主深泓线逐渐向南偏离了深水航道中心线，并趋于稳定，2010—2017年间12.5 m等深线河槽宽度变化不大，但2017—2019年间开始收缩，等深线12.5 m河槽最窄处1.1 km，同时主深泓线偏离深水航道中心线越来越远并趋于稳定。

图5 79#灯浮附近横向剖面

2.3 等深线变化

根据2010—2019年所测成果数据得出5、10、12.5、15 m等深线，进行分析后发现变化较大的区域主要有5处，分别是下扁担沙南侧及与其相连的暗沙体、新浏河沙头部、新浏河沙包、在宝山南航道上游以及浏河警戒区形成的两个新沙包。

由于落水水流动力作用，下扁担沙及与其相连的暗沙体，逐渐被冲蚀、冲刷，尤其在2010—2015年间变化特别快。从5 m等深线可以看出老串沟(西扁担沙与下扁担沙之间)逐渐萎缩，在下扁担沙的下段(新新桥通道附近)新的串沟又不断生成，汊道方向也在不断的改变，尤其是新桥通道与新桥水道之间汊道变化复杂。在下扁担沙南侧，由于水流的冲蚀，10 m等深线向沙体方向移动并趋于稳定，见图6a)；与扁担沙沙体相连的暗沙体从12.5 m头部移动可以看出，沙体逐渐冲刷后移并趋于稳定，见图6b)；深水航道中心线北侧79#灯浮上游方向，15 m等深线因水流冲刷逐渐向新浏河沙头部方向下移，速度逐渐减慢。宝山北航道上段靠近浏河口警戒区15 m等深线由于淤积逐渐下移，2015—2017年下移1.7 km，2017—2019年下移2.2 km。另外从10、12.5 m等深线来看，新桥通道河槽宽度逐渐收窄。

图6 不同年度10和12.5 m等深线

从新浏河沙头部的等深线来看，5 m等深线变化不大，10 m等深线在2010—2017年间变化不大，但在2017—2019年间，2017—2018年10 m等深线横向移动最大距离约200 m；2018—2019年，10 m等深线移动横向移动最大距离约300 m，而且所包围的面积逐渐扩大，见图7a)。2019年10 m等深线已经越过宝山北航道北边线最大达256 m，宝山北航道北边线最浅水深为8.4 m。12.5 m等深线在新浏河沙头部南侧在2010—2015年间变化不大，但在2015—2019年等深线逐渐向航道方向偏移，2015—2017年横向移动最大达680 m，2017—2019年横向移动最大达280 m，已经越过12.5 m深水航道北边线约200 m，见图7b)，这两年来一直通过疏浚维持12.5 m深水航道水深。在顺航道方向，79#灯浮上游方向的12.5、15 m等深线逐渐向下游新浏河沙方向挤压。在新浏河沙头部附近15 m等深线南侧逐渐向航道方向横向移动，并趋于稳定。

图7 新浏河沙头部10和12.5 m等深线

从新浏河沙包的10 m等深线(图8)来看，顺航道方向，2012年沙包上段10 m等深线将沙包分开，上段沙包逐渐收缩变小，下段沙包在2010—2015年向上游方向收缩且移动速度快，之后逐渐趋缓，下段沙包下端10、12.5 m等深线上提；在横向上，沙包南侧变化不大，在沙包的下段北侧10、12.5 m等深线逐渐向南方向移动并趋于稳定，上提和横向移动距离见表2。下段沙包上部分12.5 m等深线变化不大，且趋向稳定。

表2 10、12.5 m等深线上提距离和横向移动距离

图8 新浏河沙包10 m等深线

在宝山南航道上游至浏河口警戒区，有一个浅于10 m、狭窄的活动沙包，2015年开始发育到现在，围成的10 m等深线沙包长4.7 km、宽0.34 km、最浅水深8.0 m，新沙包逐渐淤浅且范围不断扩大，如果继续向下游发展将对罗泾港区码头前沿及航道产生不利影响。在宝山北航道上游浏河口警戒区的水域里，从2017年开始发育逐渐形成了一个浅于12.5 m的沙包，沙包长2.67 km、平均宽250 m、最浅水深11.6 m，沙包发展速度快，如果持续发展，将对宝山北航道内深水航道产生影响。

3 宝山北航道格局调整研究

根据该河段冲刷淤浅平面分布和发展情况、新浏河沙头部淤浅发展趋势以及新浏河沙包收缩，在保持航道尺度不变的情况下，可以采取调整主航道宝山北航道格局，改善宝山北航道的通航环境。

短期内有3种应对的方案：1)方案1：保持航道不变，通过疏浚维护，保障通航水深。79#灯浮附近水深变化快，进口大型船舶经过该河段时在没有最新的海图情况下尽量在深水航道里航行，同时加大监管力度；2)方案2：微调宝山北航道，不进行维护疏浚，将靠近新浏河沙头部的宝山北航道向南调整，保持深水航道水深在12.5 m以上，同时微调相关的配套设施，如锚地、灯浮等；3)方案3：将宝山北航道调整到北侧现有的深水航槽里，适当考虑航槽发展趋势，尽量保持航道顺直。但需要大幅度调整相关的配套设施。长远应对的方案是进一步对该水域的河床演变进行分析、研究，提出对下扁担沙以及新浏河沙头部淤浅整治建议，通过数模论证，确定经济的合理的设计施工方案，为未来充分利用南北港航道进行交通运输打下基础。

3.1 方案1

目前的航道从2011年使用至今已近10年，船务公司、商船、航道维护管理和安全监管部门都非常熟悉，可以在进一步研究分析该水域的河床演变、评估船舶航行安全以及在航道维护费用得到保障的情况下，继续维持现有的航道不变。但需要不断地对航道监测、及时更新海图、加强对该河段的监管或对79#灯浮附近深水航道北侧的航道进行维护，保障船舶航行安全。

3.2 方案2

按照航道选线原则，在不进行疏浚的情况下，微调宝山北航道。根据2019年第3季度测量水深及前面的分析，可以有两种模式：

1)将79#灯浮附近原深水航道中心线上拐点D沿中心线向上游移动到4 km处的C点，原中心线上首尾A、B两点不变，使线AC远离新浏河沙头部(图9)，其中C点选在水下地形比较稳定、对船舶转向有安全保障的水域，经分析，C点选在79#灯浮上游4 km附近水域比较合理，该水域近10年水深变化不大且开阔。调整后深水航道北边线离新浏河沙头部南侧12.5 m等深线最近290 m，南边线离新浏河沙包12.5 m等深线最近280 m。调整后深水航道平均水深16.1 m(原平均水深15.5 m)，最浅点为12.7 m(原最浅水深11.4 m),宝山北航道平均水深15.9 m(原平均水深15.8 m)，最浅点为10.4 m(原最浅水深8.4 m)。在C和A点处航道中心线转向角约8°(原16°)。调整后的79#灯浮附近横剖面见图10。

图9 宝山北航道调整方案2的模式1分布

图10 调整后79#灯浮附近横剖面(2019年7月测量)

2)直接连接原深水航道中心线上A、B两点(图11)。调整后宝山北航道出口航道将经过新浏河沙包，船舶在A和B点航行时有较小的转角，在浏河口警戒区B点处航道中心线转向角减小4°，A点处航道中心线转向角约为12°。深水航道南边线离新浏河沙包12.5 m等深线最近70 m，深水航道北边线离新浏河沙头部南侧12.5 m等深线最近580 m。宝山北航道内平均水深15.6 m，最浅水深为9.2 m，最浅水深位置在新浏河沙包上，深水航道内平均水深16.3 m，最浅水深12.6 m。

图11 方案2的模式2分布

3.3 方案3

将B点沿方位26°方向移动1.6 km至北侧的深槽E点，连接AE(图12)。调整后深水航道北边线离新浏河沙包12.5 m等深线最近距离180 m，离浏河警戒区里的新发育的沙体12.5 m等深线250 m。宝山北航道平均水深17.6 m，最浅水深11.2 m,最浅点位置靠近新浏河沙79#灯浮附近。深水航道平均水深17.6 m，最浅水深13.9 m。规划后的宝山北航道除了宝山北锚地需要调整外，上游浏河口—六文锦泾的部分航道和锚地需要进行调整，涉及面较广，但上游通航环境得到改善，航道将更为顺畅。A点处航道中心线转向角大约为6°，E点处可以不设拐点。船舶航行不利的地方是主流轴线与航道轴线有一定的夹角，给船舶航行带来一定的影响。

图12 方案3分布

3.4 方案比选

将3个方案进行对比分析，建议采用方案2的模式1。方案1如果有维护费用保障，可以采用。方案2的模式2及方案3还需要请相关专业人员从河势未来发展趋势、船舶航行安全、技术、经济等统筹考虑，进一步分析评估论证，从中选择最优方案，使航道在一定的时段内保持不变。

4 结语

1)新浏河沙头部、两个新沙包以及宝山北航道上段逐渐淤积，水深逐渐变浅。其原因是由于上游河势变化，落潮主流动力在河槽北侧强劲，南侧较弱，底沙又疏松易冲，主流动力轴线方向发生了改变，使得主深泓线发生偏转，泥沙向下游推移并在主深泓线两侧以及下游淤积。

2)新浏河沙头部淤积向宝山北航道方向发展，使现有的航道通航环境变差。由于新浏河沙头部南北两侧主流动力轴线横向上向南偏转，主深泓线向南移动，同时新桥通道北港涨潮主流动力作用，这些都有利于新浏河沙头部淤积并向航道方向发展。

3)两个新沙包仍在发展扩大，需要加强监测。两个沙包都在主航道里，如果持续发展，对深水航道和罗泾港区泊位前沿、航道产生影响。

4)短期内可采用宝山北航道格局调整方案2的模式1。由于新浏河沙包下段向上游南向萎缩以及新浏河沙淤积向南发展方向，为调整宝山北航道提供了思路。微调宝山北航道，将航道中心线ADB调整为ACB，同时维持宝山北航道和深水航道的尺度不变，调整后的航道与原航道尺度和环境比较，宝山北航道和深水航道水深条件、航行环境得到明显改善。

5)从长远考虑，建议相关管理部门组织专业人员对航道格局调整进一步论证，组织相关单位对该水域以及上游的河势进行分析研究，制定技术上、经济上合理的航道整治方案。