长江口徐六泾节点整治工程的影响分析

2022-04-01张志林王珏张东锋言超

人民长江 2022年1期

张志林王珏张东锋言超

摘要：徐六泾节点整治工程是国务院批复的《长江口综合整治开发规划》的重要组成部分。目前已实施的新通海沙整治工程，使徐六泾节点断面河宽缩窄了近16.3%，对徐六泾河段的河床演变及潮流量产生了一定的影响。在介绍徐六泾节点整治工程的基础上，就整治后徐六泾节点段河床演变和潮流量变化等进行了分析。分析结果表明：整治工程对徐六泾断面形态产生了直接影响，左侧较长的顺长缓坡逐渐冲刷成副槽，原来偏“V”形断面形态向偏“W”形断面形态发展;工程的影响主要位于围堤前沿;徐六泾断面潮流量未见明显减小;徐六泾节点段深槽基本稳定。

关键词：河床演变; 潮流量; 深槽; 新通海沙整治工程; 徐六泾节点; 长江口

中图法分类号： TV856 文献标志码： A

0 引言

徐六泾节点是长江入海的咽喉要道，也是长江河口多级分汊的起点。1958年以前，徐六泾江段左岸分布有通海沙、江心沙等洲滩，水流分散，江面宽约13.0 km，其中7 km为0 m以上边滩或河漫滩，随后通海沙和江心沙实施了围垦，河宽缩窄至5.7 km，徐六泾节点段现代左岸岸线基本形成[1-2]。

徐六泾节点形成以后，河宽明显缩窄，河势走向得到初步控制，节点的“钳制”作用控制了通州沙河段洲滩的下移，使之对下游河势的影响减小。然而，徐六泾节点的江面依然过宽，节点段的长度偏短，对下游的控制作用有限。2008年国务院批复的《长江口综合整治开发规划》（以下简称《规划》）提出了“稳定长江口三级分汊、四口入海的总体河势格局，控制徐六泾节点段主流流向”的河势控制目标，通过北侧的新通海沙整治工程以及南侧的白茆小沙护滩潜堤和围堤工程，缩窄徐六泾节点段的河宽，延长导流岸壁，增强徐六泾河段的束流、导流作用，使水流动能相对集中[3]。根据《规划》意见，新通海沙整治工程分批实施，但白茆小沙护滩潜堤和围堤工程未及时开展，而且由于下沙体的冲蚀，白茆小沙整治工程实施难度较大[4-5]。新通海沙整治工程的实施使徐六泾节点段河宽缩窄了930.0 m，约占河宽16.3%。据有关研究，若配合其他整治工程，徐六泾断面的潮量将减少10%左右[3，6]。

在《规划》的指引下实施的整治工程，加强了岸线保护，稳定了洲滩，缩窄了河道，减少了主流的摆动以及上游河道变化对下游河道的影响，稳定了河势，改善了航道[6]。但河道的缩窄会引起行洪不畅;高滩的圈围意味着湿地的减少，对水生生物造成不利影响;不合理的圈围甚至会造成河流水量的重新分配，严重的会导致主支汊的异位，从而对河道产生重大而深远的影响。因此，在整治工程完成后开展细致深入的跟踪分析十分必要。本文在介绍徐六泾节点整治工程的基础上，就整治后徐六泾节点段河床演变和潮流量变化等进行了分析。

1 徐六泾节点整治工程概况

1.1 徐六泾节点附近整治工程概况

2002年以来，在徐六泾节点段及上下游多处开展了岸线整治及航道治理工程，按实施时间顺序如表1所列，位置及范围如图1所示。

由表1和图1可知：2002年以来，徐六泾节点及上下游河段开展的涉水工程较多，规模也较大，其中新通海沙岸线综合整治工程和常熟边滩整治工程，分别位于徐六泾节点段的左右岸。常熟边滩整治工程吹填成陆面积136.8 hm2，缩窄河宽约300 m;新通海沙岸线综合整治工程总围区面积超过2 000 hm2[7]，以徐六泾节点平均潮位0.84 m起算，最大缩窄河宽2 200 m（南通开发区与海门市交界处）。以上规模甚大的整治工程，对徐六泾河段产生了一定的影响。

新通海沙分属南通市的2个行政区，即南通经济技术开发区（以下简称南通开发区）和海门市。《规划》批复后，南通开发区和海门市两级政府分别成立指挥部，基本沿-2 m等高线分4期对新通海沙进行了整治，各期整治范围及时间段如表2所列[7-8]，范围如图2所示。

由表2可知：新通海沙整治时间段主要在2007～2011年之间，先下后上次第开展，其中徐六泾断面所在的南通开发区上段岸线整治时间为2009年9月至2011年1月。

2 徐六泾节点相关变化

新通海沙整治工程的实施，给工程河段带来一系列的变化。研究成果大多以模型计算来说明影响。如袁文志等[9]认为，围垦新通海沙，缩窄河宽，将有效地增强徐六泾节點的束流、注：① 太仓岸线调整工程;② 苏通长江公路大桥;③ 常熟边滩整治工程;④ 新通海沙岸线综合整治工程;⑤ 常熟市福山水道南岸边滩综合整治工程;⑥ 通州沙西水道河道整治工程;⑦ 白茆沙沙头中上段守护工程;⑧ 通州沙尾至狼山沙尾左缘守护工程;⑨ 铁黄沙整治工程。

导流功能，改善北岸涨潮流边界条件，有利于涨潮流进入新开沙夹槽，将加剧海门港区的淤积，但不会对整体河势产生影响。而《规划》中模型预测认为：工程实施后，由于河道束窄和工程引起水流阻力加大的原因，徐六泾断面涨、落潮量将分别比工程前减少7.8%和2.1%。徐六泾深槽涨、落潮流速总体上均有所增加，新通海沙围堤外侧流速增加，将不断刷深堤前浅滩[3]。

由于模型的边界条件是单一的，自然界的影响因素是复杂多变的，新通海沙的整治工程对徐六泾河段的相关变量的影响亟需进一步研究。本文利用新通海沙整治工程的跟踪观测资料，以及徐六泾水文站多年的水量和断面地形观测成果，对新通海沙整治的影响进行原型分析。

2.1 新通海沙稳定性

新通海沙位于徐六泾河段的左岸，整治沿-2 m等高线布置[3，8]，高滩部分成陆，工程期间，-5 m等高线发生了较大的变化（见图2）。

由图2可知：新通海沙的变化可分为2部分，苏通大桥以上的成舌状堆积体，或延伸或上缩，变化较大。这个舌状堆积体，位于工程的上游，受工程本身的影响较小，且工程前即存在这样的变化[1]，其更多受上游狼山沙东水道水流泥沙动力和新开沙及其夹槽变化的影响。工程实施后，在江面缩窄、水流集中且平顺的条件下，舌状堆积体受冲缩小，2011年11月，该堆积体几乎贴近围区前沿，至2018年亦变化不大。D3046395-39E7-48F5-A658-6E91CE269E7A

苏通大桥以下新通海沙-5 m外缘形状比较平顺，但趋势向新堤线逼近。由图2可见：从苏通大桥至立新河，-5 m等高线平均向新围堤侧后退了210 m。

由以上分析可知，整治工程增强了新通海沙的稳定性，但近岸河床受到了冲刷。

2.2 白茆小沙的冲淤变化

白茆小沙位于徐六泾河段的右侧，与南岸之间的夹槽为常熟金泾塘水道。《规划》中徐六泾节点整治工程包括新通海沙和白茆小沙两项整治工程。前期研究表明[3，10]，白茆小沙整治工程有利于稳定沙体及延长徐六泾节点的控导段长度;配合北岸新通海沙整治工程可适当束窄徐六泾节点段的河宽，限制主流的摆动，有利于总体河势的稳定。但由于种种原因，白茆小沙整治工程没有及时实施，且由于白茆小沙下沙体的冲蚀殆尽[4]，现有条件下白茆小沙的整治难度大，已不具备按《规划》方案整治的条件[5]。

已有研究成果表明[1]：1978～2008年间，白茆小沙上沙体虽然面积逐渐减小，但沙体长度、宽度及滩顶高程较为稳定，而下沙体在2008年已成为高程很低、形态较小的潜心滩。由图2和表3可知：2010年后白茆小沙上沙体继续减小，至2016年11月达到最小1.93 km2，而下沙体在2016年却又逐渐形成，至2018年11月下沙体的面积达到0.46 km2，滩顶高程为-1.1 m。白茆小沙下沙体的冲蚀，主要原因在于狼山沙尾西偏使得水动力轴线调整冲击，次要原因在于工程采砂及非法采砂[4]。目前，上游狼山沙在长江南京以下深水航道一期工程中通过整治固滩，而白茆小沙下沙体处涨落流分离的泥沙淤积现象依然存在。因此，在新的水文泥沙条件下，白茆小沙下沙体略有恢复。

2010年3月，白茆小沙上沙体的面积达到最大，其后逐渐减小，2018年又恢复到2011年的水平，沙头与沙尾的位移较小。总体而言，白茆小沙上沙体较为稳定，新通海沙整治未对白茆小沙造成较大影响。

2.3 金泾塘水道

金泾塘水道为白茆小沙与南岸之间的夹槽，该槽自形成后，一直处于较稳定的发展状态。金泾塘水道的落潮流动力主要来自于通州沙西水道、狼山沙西水道和福山水道3股落潮流，其汇流区在野猫口到徐六泾标的前沿滩地附近，受狼山沙东水道水流的挤压作用进入金泾塘水道。近年来，由于狼山沙东水道主流右偏，迫使通州沙西水道和狼山沙西水道下泄的落潮流更多地进入白茆小沙夹槽，该夹槽有进一步发展的可能[1]。

由图2和表4可知：金泾塘水道的平面形态较为稳定，-5 m等高线下的容积逐渐增长，平均水深逐渐增大，变化的趋势未受新通海沙整治的影响，金泾塘水道处于稳定发展期。

2.4 徐六泾断面形态变化

2010年前，徐六泾断面左侧边滩较为稳定，起点距1 000～2 300 m之间为高程变化不大的平滩（见图3）。2011年1月后，由于新通海沙整治并岸，断面宽度束窄，左侧边滩演变剧烈，出现了-15 m的冲刷槽，其后，冲刷槽向右（深槽）方向发展，断面形态从原来的偏“V”形向偏“W”形转变，主深槽淤积，次深槽冲刷，目前仍处于重构过程中。

由徐六泾站多年平均潮位下计算得到年均断面面积变化过程（见图4）。由图4可知：徐六泾断面年均面积在2004～2009年平均为73 779 m2，2010～2014年平均为80 973 m2，增大了9.8%。由表2可知，该时间段正是新通海沙整治4期，即“新通海沙南通开发區上段岸线综合整治工程”施工时间。前3期整治工程均处于徐六泾断面下游，离断面较远（见图2），对徐六泾断面的影响比较小;而4期工程正处于徐六泾断面，直接缩短了徐六泾断面930 m的过水宽度，原来5.70 km的江面宽缩短成4.77 km，缩小了16.3%，但过水断面面积没有相应减小，反而逐渐增大，原因在于围堤前沿发生了冲刷。由图3可知：2011年1月，即新围堤合龙时，徐六泾断面左侧形成了剧烈的冲刷槽，冲刷深度在15 m以上（2010年11月大断面地形无此现象），在河宽束窄的情况下断面面积增大，过流能力反而增强。

2.5 徐六泾深槽变化

由图5可以看出：徐六泾深槽的平面形态较为稳定，深槽头部2009～2011年间逐渐上延南偏，2011年后几乎没有变动;槽尾更加稳定，仅在不到250 m范围内摆动。相对而言，徐六泾深槽形态受苏通大桥的影响较大，桥位处的30 m等高线变动频繁，但依然在一个很小的范围内摆动，且从未中断。

从表5可知：徐六泾-30 m深槽面积于2010年3月达到最大6.63 km2，2011年后逐渐减小，至2018年11月减小了17.0%。水下地形测量的频次比较低，但变化规律跟徐六泾大断面还是一致的，即新通海沙四期整治工程施工期间，徐六泾深槽面积达到最大，深槽的容积也扩大，说明工程不仅仅导致围堤前沿的边滩冲刷，深槽范围也扩大。最深点高程变化显示，2011年后逐年增深，最深点变化范围，从苏通大桥上游，移动到苏通大桥下游约1.3 km处。

2.6 徐六泾流量的变化

徐六泾站2005年始有流量整编成果[11]，2005～2018年间，徐六泾站年涨潮潮量、年落潮潮量、年净泄量变化过程如图6所示，年净泄潮量的变化过程与大通站径流量基本一致[12]。徐六泾站涨、落潮潮量与净泄潮量随上游来水量的变化而变化，其中落潮潮量、净泄潮量与上游来水量呈正相关关系，涨潮潮量呈负相关关系，如2011年特枯水年，净泄潮量是历年中最小的，而涨潮潮量是历年中最大的。

徐六泾站多年平均涨潮潮量、落潮潮量以及净泄潮量分别为4 103亿，13 022亿m3和8 919亿m3。2005～2018年14 a内，大于和小于多年平均涨潮潮量4 103亿m3的年数分别为6 a和8 a，2011年最大为5 118亿m3，后有减小的趋势，至2016年最小为3 748亿m3，但2017，2018年又逐渐增大，没有趋势性变化[13]。D3046395-39E7-48F5-A658-6E91CE269E7A

3 徐六泾节点段近期演变存在的几个问题

（1）河床沉积物反映了水流与边界的相互作用。长江三角洲覆盖着深厚的第四纪疏松沉积物，在江、湖、海的交互作用下，经历了沉积、冲刷、再沉积的反复作用过程，形成了150～400 m厚的疏松沉积层，沉积物为亚黏土、亚砂土、淤泥质土和粉细砂互层[1]。

徐六泾断面床沙组成以砂粒和粉砂为主，两者相加在87%左右，黏粒占比约13%;左右边滩床沙粒径约为0.02 mm，主槽为0.07 mm，虽然远大于悬移质粒径，但两者物质组成之间存在相当比例的重叠，尤其是边滩，床沙與悬沙之间均存在着不同程度的交换。

（2）工程影响下断面形态自动调整的反馈作用。徐六泾节点为单一河段，流域来水的变化对徐六泾站流量的变化起决定作用。新通海沙的整治，使得徐六泾断面减少了约930 m，即16.3%的过水宽度，在双向水流的作用下，徐六泾断面河床进行了自适应调整，水流冲刷河床，重构断面形态，原左侧平坦规则的岸滩，冲刷出了副槽，这与《规划》预测的“新通海沙围堤外侧流速增加，将不断刷深堤前浅滩”完全一致。冲刷副槽的出现，增加了徐六泾断面的过水面积，从而增强了过流能力。

徐六泾断面结构、深槽面积与容积等变化，主要发生在2010～2011年之间，即新通海沙四期整治工程期间，虽然新通海沙1～3期整治的范围也比较大，但由于离开徐六泾水文断面较远，又处于下游，对徐六泾断面的影响不大。可见，工程的直接影响有一定区域范围。

（3）整治工程是断面调整的主要因素。2010年长江中下游水量较大，大通站流量超过6万m3/s的天数为26 d。大水对塑造河床有一定的作用，但与工程影响相比，变形没那么剧烈，甚至局部河段还因大水携带的大量泥沙沉降而淤积。如1998，1999年，长江流域均发生过大洪水，大通站流量超过6万m3/s的天数分别达到88 d和66 d，无论是流量级别还是持续时间均超过了2010年。这2 a，徐六泾河段基本处于自然演变状态，由图7可以看出：在大洪水影响下，徐六泾断面形态未发生变化，深槽虽有刷深，但左边滩发生了淤积，过水面积反而比大水前减小，徐六泾断面面积1997年9月为78 181 m2，1998年9月、1999年9月则为75 562，74 523 m2，分别减小了3.3%和4.7%。可见，2010～2011年间新通海沙4期整治工程是徐六泾断面左侧边滩剧烈调整的主要影响因素。

（4）潮流量并未发生趋势性变化。《规划》推荐的南支河段综合整治方案由新通海沙圈围工程、白茆小沙圈围工程及头部潜堤工程、白茆沙导堤工程、东风沙导堤工程、新南门通道护底工程、扁担沙上段导堤工程、常熟边滩和太仓边滩圈围工程、中央沙及青草沙小圈围工程、扁担沙下段潜堤工程、新浏河沙潜堤工程、南沙头通道护底工程和瑞丰沙潜堤工程组成。全部工程实施后，由于河道束窄和工程加大了水流阻力，长江口总体上纳潮量有所减少，《规划》预测徐六泾断面涨、落潮量分别比工程前减少约7.8%和2.1%。

《规划》批准以来，在水利、交通以及地方政府的积极推动下，《规划》中安排的一大批河道整治工程、航道整治工程相继实施。徐六泾节点及白茆沙河段整治工程、南北港分流口整治工程等工程的实施，对稳定长江口“三级分汊、四口入海”的总体格局起到了重要作用。但依然有部分工程未实施，其中包括对徐六泾节点段影响较大的整治工程，即白茆小沙圈围工程及头部潜堤工程、扁担沙上段导堤工程、扁担沙下段潜堤工程。尤其是扁担沙上的导堤和潜堤工程，工程规模较大，影响也较大。

在部分整治工程，尤其是扁担沙上的工程措施未实施的情况下，已实施的整治工程对徐六泾断面的影响应远小于预计值。实测结果表明：徐六泾涨潮量未有趋势性变化，主要原因还在于潮量的变化既与径潮流强度有关，又与地形调整有关，是一个多因素影响的结果。徐六泾断面经过动态调整，适应了新的水沙条件，扩大了过流断面面积，增强了过流能力，因此，徐六泾断面涨潮量未见明显减小是合理的。

4 结论

（1）长江口地区由第四纪疏松沉积物覆盖，河床组成以砂粒和粉砂为主，可冲易动的地质属性，导致河床受附近整治工程的影响大且响应快，河床的即时动态调整，增大了模型预测影响分析的难度。

（2）徐六泾节点的新通海沙整治工程，使得徐六泾断面减少了约930 m即16.3%的河宽，在双向水流的作用下，徐六泾断面河床进行了自适应调整，左侧平坦规则的岸滩，冲刷出副槽，原偏“V”形断面向偏“W”形断面发展，这与《规划》预测的“新通海沙围堤外侧流速增加，将不断刷深堤前浅滩”完全一致。但整治工程的主要影响仅限于工程前沿附近，对徐六泾深槽及右侧的白茆小沙、金泾塘水道影响甚微。

（3）徐六泾深槽的平面形态较为稳定，新通海沙四期整治工程期间，徐六泾-30 m深槽面积于2010年3月达到最大6.63 km2，深槽的容积也扩大，说明工程不仅仅导致围堤前沿的边滩冲刷，也导致深槽范围的扩大。

（4）整治工程的影响范围和影响时段是有限的，河床调整的影响因素及流域来水情况又是复杂的。徐六泾断面调整及深槽的扩大，导致徐六泾江段的过水面积增加，过流能力增强。实测结果表明：在扁担沙上的整治工程未实施的情况下，已实施的整治工程并未导致徐六泾涨潮量产生趋势性变化。

参考文献：

[1] 王俊，田淳，张志林.长江口河道演变规律与治理研究[M].北京：中国水利水电出版社，2013.

[2] 夏益民.长江河口段的演变规律研究和徐六泾节点整治[C]∥第十四届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集.北京：海洋出版社，2009.

[3] 长江水利委员会.长江口综合整治开发规划[R].武汉：长江水利委员会，2008.

[4] 朱庆元，杜德军，夏云峰，等.长江徐六泾河段白茆小沙近期演变特征分析[J].水运工程，2015（12）：80-85.

[5] 夏云峰，闻云呈，杜德军，等.白茆小沙规划治理方案探讨[C]∥第十七届中国海洋（岸）工程学术讨论会论文集.北京：海洋出版社，2015.

[6] 侯卫国.滩涂圈围对长江口河势的控制作用与影响[J].人民长江，2009，40（11）：5-7.

[7] 南通市水利志编纂委员会.南通水利志（1991～2015）[M].北京：方志出版社，2018.

[8] 曹健.兴事厚生-海门市新通海沙综合整治工程纪实[M].南京：江苏人民出版社，2011.

[9] 袁文志，高正荣，谢瑞.长江徐六泾河段北岸岸线整治工程探讨[J].水利水运科学研究，1999（1）：41-49.