基于实测资料的钱塘江河口江道近10年演变研究

陈文江，王巨峰，赵广乾，段文义

（1.浙江省钱塘江流域中心，浙江 杭州 310020；2.浙江省水利河口研究院（浙江省海洋规划设计研究院），浙江 杭州 310017）

1 问题的提出

钱塘江被称为浙江人民的母亲河，因其“天下第一”的涌潮景观而备受世界瞩目，同时涌潮的巨大破坏力时常给沿线人民带来不小的灾难。受径流和潮流的双重作用，钱塘江河口江道变化莫测，从古至今，人类经过历代的努力，一直不断地研究并改造它，开发它的价值，造福人类。20世纪60年代后期以来，按照“治江结合围涂，围涂服从治江”的原则，进行大规模治理，经过约40 a的治江围涂，缩窄了江道，稳定了主槽，使得宽浅游荡的钱塘江河口从杭州闸口至海盐澉浦100余公里的江道基本达到规划治导线，共计围涂面积约8万hm2（120万亩）。通过治理，提高了沿江两岸海塘的防洪御潮能力，改善了排涝和航运条件，创造了巨大的社会经济效益。同时，大规模治江围涂后，对河口的潮汐和河床产生了较大的影响[1]。2007年，潘存鸿等[2]经过实测资料分析和二维涌潮数模计算得出：治江围涂后涌潮增大，最大涌潮点位置下移。

自2010年以后，钱塘江南岸上虞至慈溪段进行了几期治江围涂工程，下游江道进一步缩窄，对河口河床和涌潮势必造成一定的影响。2019年钱塘江下沙段出现罕见的江底露滩、人能步行过江的现象。2020—2021年钱塘江涌潮研究协会经过实地考察，发现钱塘江起潮点下移了5 km。近些年由于社交媒体的推广和宣传，钱塘江越来越受到世人瞩目，它关系到浙江省的民生、政治、经济和文化建设。因此，对于钱塘江河口的研究和治理更加迫切。数字模拟结论与科学考察结果都证明了涌潮点下移，这与钱塘江河口江道变迁有直接关系，可以从江道测量结果得到更直观的表达。为此，收集了钱塘江河口10年来的系统性地形测量资料，其中每年4月、11月采集的从闸口至金山断面的全河段断面地形测量资料，对江道岸线、沙坎纵剖面高程、河床地形等方面的变化进行分析研究，以期能探寻近10年间钱塘江涌潮河段的河床变化特征，从表象到数据本质深入研究钱塘江河口江道10年来的变化。

2 岸线变化

2020年11月与2010年4月对比的测次测量资料，可以发现钱塘江杭州湾南岸人工岸线进一步北推，江道进一步缩窄，岸线内的江道面积进一步缩小（见图1）。

图1 2010年和2020年岸线变化图

表1统计了钱塘江河口从上游闸口至下游金山段的岸线长度和江道面积。

表1 钱塘江河口岸线变化整体情况表

由表1可知，10年来整体上两岸岸线长度变化不大，缩短约2.94 km，但岸线内江道面积减小147.84 km2，约占2010年江道面积的7.36%。主要原因是10年间岸线变化部分主要集中在钱塘江河口南岸围涂区块1~3，（见图1），地处钱塘江下游，岸线外推幅度大，围涂面积较可观（见表2）。

表2 钱塘江河口南岸围涂围垦变化表

钱塘江河口沙坎是指存在于河口段闻家堰至乍浦，长达130 km，最高点高于其上、下游桐庐至乍浦河底连线近10 m的庞大泥沙堆积体。前期研究沙坎时一般选取各断面最深点高程连线，称之为“深泓沙坎”。曹颖[3]研究时选取各断面月平均低水位以下的平均高程连线，称之为“平均沙坎”。本文选取各断面江道中心所处位置实测高程连线作为研究对象，姑且称之为“江心沙坎”。研究表明，每年4月测次钱塘江上游段淤积最为严重，即钱塘江河口沙坎高程最高，因此选择历年4月测次的“江心沙坎”进行分析，研究沙坎10年来的变迁，见图2。

图2 历年4月测次钱塘江河口沙坎中心线高程沿程变化图

2.1 纵剖面高程沿程变化

由图2可以看出，10年间，钱塘江河口沙坎沿程变化基本呈现相同的规律，即钱塘江江道河床在乍浦距闸口约127 km附近开始出现“爬坡”现象，坡脚高程在-12.00 m左右；乍浦至澉浦段河床迅速抬升，至澉浦附近出现第一次“爬坡坡顶”；澉浦至曹娥江口段坡度变缓，曹娥江口往上开始第2次“爬坡”至大缺口附近出现第2次“爬坡坡顶”；盐官段整体较平缓，盐官往上游又逐渐爬坡，但坡度进一步变平缓，至江东大桥附近抬升至最高出现第3次“爬坡坡顶”，即沙坎最高位置，10 a间平均高程在2.60 m左右；江东大桥往上游开始“下坡”。钱塘江沙坎沿程不断地变坡、爬坡造成外海潮波在向钱塘江推进过程中水深多次突变，潮波多次变形破碎，钱塘江涌潮的形成、壮大、持续、衰减、消退与沙坎高程的不断变化不无关系。

2.2 纵剖面高程变化的时间分布

10年间钱塘江上游闸口至曹娥江段沙坎中线高程基本以2010年最低，10年间沙坎波动抬升，整体上2018年江心沙坎高程最高，局部2019年江心沙坎高程最高，最高点高程约4.20 m；钱塘江下游澉浦至乍浦段江心沙坎高程的变化比较“零乱”，其中2010—2013年间澉浦附近江心沙坎有“脊背隆起状”现象，俗称“中沙”，2014年以后沙坎被冲刷，高程降低，与此同时，沙坎体外边线呈现“东移”，表现在沙坎体外边线高程抬升、沙坎“斜坡”外推约5 km（见图3）。沙坎变坡位置和坎体高程与起潮点有何关系，还需进一步的研究。

图3 沙坎变化过程图

3 河床地形的变化

为较为直观地分析钱塘江河口江道河床地形近10年来的变化，绘制2010—2020年每年4月、11月测次的全河段江道河床地形渲染图，从中比较分析，可以发现较为明显的变化情况。以下摘选特征年份的江道河床地形渲染图进行分析，见图4~8。

图4 2010年4月测次全河段地形渲染图

图5 2010年11月测次全河段地形渲染图

图6 2016年11月测次全河段地形渲染图

图7 2020年4月测次全河段地形渲染图

图8 2020年11月测次全河段地形渲染图

3.1 南股槽的变化

历史上南股槽位于钱塘江河口的头部至尖山河段，受径流和潮流双重作用，于1986年形成，起于乍浦断面的南支，渐没于上虞和余姚交界处，曾经顶冲余姚一带海塘，造成南岸局部险工地段堤塘抢险的被动局面。2015年鲁海燕等[4]曾进行专门细致的研究，至今南股槽的最终状态还无人进行系统研究。本文从近10年的演变结果进行分析，抛砖引玉，以期更多的专家学者进行演变机理研究和预报分析，为钱塘江杭州湾南岸的开发治理提供科学依据。

由图4~8可以看出，2010年4月测次，南股槽的形态还较为明显，表现在图中，高程低于-8.00 m的河床即-8.00 m地形等高线头部可“舌状”延伸至高阳山断面，-10.00 m地形等高线头部可延伸至澉浦断面；2010年11月测次，深槽萎缩后退，-8.00 m地形等高线线头部退至澉浦，-10.00 m地形等高线头部退至秦山断面；至2020年，-8.00 m地形等高线退至秦山下游，-10.00 m等高线退至杭州湾跨海大桥上游，最近至大桥，最远至大桥上游约4.5 km处。

3.2 沙坎体横向外边线的变化

钱塘江河口沙坎和深槽在河床演变的动态平衡过程中此消彼长、此进彼退，河床深槽的内边线演变过程同样是沙坎体外边线的演变过程。从图4~8中可以看出，河床低于-10.00 m的范围线覆盖江道口门大部分，姑且将“-10.00 m”线位置定义为“拦门大坝”坝根位置。比较2010、2020年的地形渲染图可以发现，北部坝根位置变化幅度不大，南部坝根位置同南股槽的变化一致：2010年-10.00 m线可舌状延伸至秦山断面，2020年退缩至杭州湾跨海大桥上游，最近至大桥，最远至大桥上游约4.5 km处。通过比较分析10 a间20个测次的地形渲染图，发现“拦门大坝”坝根位置近10 a内的演变：从2014年11月测次开始-10.00 m地形等高线迅速往外缩退，2016年11月测次开始基本稳定，至2020年4年间纵向波动范围不大。2014年以前，沙坎外边线整体方向从北往南与江道夹角约45°，斜拦河口；2016年以后整体方向基本垂直江道，横在江道口门，成为名副其实的“拦门大坝”。

由以上南股槽和沙坎外边线的演变结果可知，2016年以后南股槽未从乍浦往上游延伸。由此亦可推断，从金塘进入杭州湾的潮流由于受南岸围垦新岸线的导流作用，强势流北偏与金山、芦潮港进入杭州湾的潮流在钱塘江河口汇流后，强势流作用于江道中间，而南岸潮流变弱，致使泥沙逐步沉积，南股槽萎缩、淤高，沙坎横向边线外移。

3.3 河床冲淤变化

钱塘江河口的河床受径流和潮流的共同作用，年内呈现比较明显的季节性变化，而年际间径流和潮流的变化受大环境影响，其造成的河床冲淤变化更能为趋势性的演变分析提供研判依据。因此，选择2010年11月和2020年11月相同季节的地形测量资料进行河床冲淤变化分析。为便于分析，计算边界选择2020年最新岸线（见图9）。

图9 2010年11月测次与2020年11月测次全河段冲淤变化图

由图9可以看出，10年间，钱塘江杭州湾整体呈现淤积，河床大部分呈现0~2 m的淤积，南股槽所处河床淤积更加明显，呈现2~4 m的淤积，局部淤积6 m以上，与上述分析结论一致；与整体江道淤积状态不同的是，南部江道在曹娥江口下游至澉浦断面，北部江道从尖山至曹娥江口断面、澉浦至乍浦的北岸深槽，皆有大面积0~2 m的冲刷。经计算，全河段10年间淤积量约在20.4 亿m3。

4 结 论

2010年以后，钱塘江河口段南岸滩涂进行了几期围垦，新增围垦面积约145 km2，围垦后江道岸线的变化势必影响河床演变。基于2010—2020年积累的实测地形资料，对闸口至金山全河段沙坎中心线纵剖面高程、河床地形的变化进行分析，得出如下结论：

（1）闸口至乍浦全河段“江心沙坎”在乍浦距闸口断面约127 km处开始“爬坡”，经过3次较大规模的“爬坡”后在江东大桥附近至最高“坡顶”，“坡顶”位置基本稳定在江东大桥附近；10年间钱塘江上游闸口至曹娥江段沙坎中线高程基本以2010年最低，沙坎波动抬升，整体上2018年江心沙坎高程最高，局部2019年江心沙坎高程最高，最高点高程约4.20 m；“江心沙坎”澉浦至乍浦段河床抬升引起“斜坡”外推约5 km。

（2）从2014年11月测次开始，-10.00 m地形等高线迅速往外海方向缩退， 2016年11月测次开始至2020年11月间基本处于相对平衡的状态，-10.00 m线在杭州湾跨海大桥上游附近摆幅很小，南股槽萎缩、淤高；南股槽萎缩、外退的同时，沙坎边线外移，2014年以前，沙坎横向外边线整体方向为东北—西南向，2016年以后整体方向基本垂直江道，为南至北向，河口沙坎成为名副其实的“拦门大坝”。

（3）10年间，钱塘江杭州湾整体呈现淤积，河床大部分呈现0~2 m的淤积，局部淤积6 m以上，全河段10年间淤积量约在20.4亿m3。

钱塘江河口的演变还在继续，后续需持续跟踪监测、研究分析其变化情况，更好地为河口治理开发提供科学的决策依据。