横沙通道近期河床演变及趋势分析

程海峰，刘 杰，赵德招

（上海河口海岸科学研究中心河口海岸交通行业重点实验室，上海201201）

横沙通道介于横沙岛与长兴岛间，连接长江口北港和南港北槽，长约8 km（图1）。受横沙岛掩护，其岸线港口是天然的避风良港，在建设上海国际航运中心的背景下，开发利用横沙通道两侧岸线变得更加重要。因此，横沙通道的冲淤演变情况和未来的发展趋势备受关注。

随着长江口深水航道治理工程、横沙东滩促淤圈围工程的实施（图1），横沙通道冲淤演变的边界条件发生了变化，其近期冲淤变化和演变机制有待进一步研究。本文拟利用1997年以来的水下地形资料（除特别注明外，高程基准面均为理论最低潮面）和多次现场水文观测资料，重点分析近期横沙通道的冲淤演变特点、机制及其发展趋势，研究结果可为横沙通道岸线利用和港口建设等提供技术参考。

图1 横沙通道地理位置图（含地形监测断面、周边工程）Fig.1 Location of Hengsha Passage

1 近期演变特点

1.1 河床冲淤变化

由2000年5月～2009年11月横沙通道的河床冲淤变化图（图2）可知，近10年来横沙通道两侧岸线附近普遍冲刷，西侧冲刷幅度在3 m左右，而东侧贴岸区域冲深达5 m以上。同期，横沙通道的深槽位置略有淤积，淤积幅度大多在1 m左右。总的来说，近期横沙通道呈冲刷发展之势。

由2000年以来横沙通道5 m以下河槽容积变化（图3）来看，横沙通道的近期演变明显存在2个阶段：（1）2004年5月之前为冲刷发展期。2000～2004年，横沙通道5 m以下河槽容积基本呈持续增大的变化趋势，4 a间增加近50%；（2）2004年5月至今为稳定期。2004年5月～2009年11月，横沙通道5 m以下河槽容积基本稳定在0.39～0.44亿m3，但年内呈现“洪季大、枯季小”的变化特点。

图2 横沙通道冲淤变化（2000～2009年）Fig.2 Erosion and deposition evolution of Hengsha Passage（2000～2009）

图3 横沙通道河槽容积变化（2000～2009年）Fig.3 Channel-fill volume variation of Hengsha Passage（2000～2009）

1.2 等深线变化

从2 m及5 m等深线变化看（图4-a、图4-b），1997年12月～2004年8月，横沙通道2 m和5 m河槽拓宽发展，其中近长兴岛一侧2 m线、5 m线分别西移约200 m、300 m；近横沙岛一侧2 m线和5 m线东偏100 m左右。2004年8月～2009年11月，2 m线、5 m线基本稳定，仅新民港以下2 m河槽有所展宽。

从10 m等深线变化看（图4-c），1997年12月，通道北深南浅，10 m河槽南北未贯通，下沿位于红星港断面；随着主槽的冲刷、容积的扩大，至2004年8月，10 m河槽贯通。2004年8月～2009年11月间，横沙通道10 m河槽基本稳定，仅下段略有缩窄。

从15 m等深线变化看（图4-d），横沙通道15 m深槽基本位于通道上段近横沙岛一侧。2004年8月～2009年11月，15 m深槽有所发展，分别向上、下游延伸约1 000 m、290 m。

1.3 典型断面变化

1997年以来，横沙通道典型断面变化见图5（断面位置见图1）。由图5可知，与河槽容积和等深线变化相对应，1997年以来，横沙通道整体呈明显的冲刷发展态势。1997年12月～2004年8月基本为冲刷发展期，横沙通道上段（T14～T10）河槽刷深，深泓向横沙岛侧移动，最大水深维持在15～22 m；而通道下段（T2～T4）河槽呈整体下切态势，断面的对称性较好，形态基本稳定，深泓总体稳定在主槽中央。2004～2009年，横沙通道上段（T14～T10）主槽有所刷深；通道下段（T2～T4）中部略有淤积，两侧水深基本稳定。

图4 横沙通道等深线变化Fig.4 Depth contour variation of Hengsha Passage

2 演变机制分析

2.1 动力条件

横沙通道形成、发展及维持的动力条件是长江口汊道潮波变形引起的相位差，表现为横向汊道两侧存在一定的横比降。横沙通道北口位于北港南岸，南口为南港北岸长兴岛涨潮槽的下口，长江径流与潮汐的不同组合，使横沙通道南北两端出现不同的水位差。

图5 横沙通道典型断面变化Fig.5 Typical section variation of Hengsha Passage

横沙通道南北两端的水位差与水面横比降可通过横沙水文站及共青圩水文站（横沙岛南北两侧）潮位实测资料求得，据相关统计，1998年2月，共青圩水文站的月平均水位为2.12 m，横沙水文站月平均水位为2.04 m，两者相差0.08 m，如按逐日整点潮位同步观测比较，南北相位差明显增大，落急时的水位差最大可达0.29 m［1］。2004年以来的多次水文测验结果（表1）表明，一个潮周期内，横沙通道涨落潮量可达0.94～3.33亿m3，大潮期的水量交换大于小潮期，洪水期大于枯水期。可见横沙通道南北水位差造成北港与北槽之间巨大的水量交换，是横沙通道得以发展并长期维持的动力所在。

表1 横沙通道的涨、落潮量变化Tab.1 Tidal prism variation of Hengsha Passage亿m3

2.2 边界条件

横沙通道是连接北港与北槽的主要通道，其演变主要受来水、来沙条件和自身河床边界条件控制［2］。近期周边实施的北槽深水航道治理工程、横沙东滩促淤圈围工程和横沙通道内侧的岸线圈围工程，在一定程度上改变了横沙通道的水沙条件和河床边界条件，是近期冲淤演变的主要影响因素。

1998～2004年，长江口深水航道治理（一、二期）工程相继开工建设（图1），尤其2000～2001年，北导堤（堤顶高程为吴淞基面+2 m）和N23护滩潜堤的修建，封堵了连接北港下段与北槽中段的横沙东滩窜沟，使得该处北槽与北港之间的水量交换受到抑制，部分水量由此转向横沙通道进行交换。因此，1998～2004年，尤其是2000～2004年横沙通道的冲刷发展，应与长江口深水航道整治工程有关。

2004年以来，横沙东滩促淤圈围（一至四期）工程相继实施（图1），进一步阻碍了北港下段与北槽的水量交换，在一定程度上扩大了横沙通道的涨落潮量［3］。数学模型计算表明，随着横沙东滩圈围成陆范围的进一步扩大，横沙通道的涨落潮量将进一步增加［4］。

另外，随着近期长兴岛、横沙岛岸线的不断开发利用，横沙通道两侧岸线进行了一系列的围垦（图6），在一定程度上减少了横沙通道的高滩过水断面，促使主槽进一步刷深。

图6 横沙通道岸线围垦概况Fig.6 General situation of Hengsha Passage shoreline reclamation

3 稳定性及趋势分析

由1997年以来横沙通道5 m、8 m河槽的最窄宽度变化图（图7）可知，1997年，横沙通道8 m河槽未贯通，此后经历了1998年、1999年长江大洪水，以及2000～2004年长江口深水航道整治工程的实施，横沙通道8 m河槽不断展宽，至2004年5月，8 m河槽最窄宽度已达669 m。2004年以来，横沙通道8 m河槽基本保持稳定，最窄宽度维持在600～720 m。同样，横沙通道5 m河槽也经历了1998～2004年的拓宽期和2004～2009年的稳定期。综上可知，2004年至今，横沙通道河槽的稳定性较好。

图7 横沙通道5 m、8 m河槽最窄宽度变化Fig.7 The narrowest width variation of Hengsha Passage

演变机制分析表明，近期横沙通道的演变与周边工程的兴建密切相关。未来，随着横沙东滩促淤圈围（五期）工程的实施，横沙东滩成陆范围将进一步扩大，加上横沙通道两侧高滩圈围，横沙通道水动力条件有望得到改善，可以维持良好的水深条件［5-6］。

4 结语

（1）近10年，横沙通道经历了1998～2004年的冲刷发展期和2004～2009年的稳定期。

（2）横沙通道南北水位差导致北港与北槽之间巨大的水量交换，是横沙通道得以发展并长期维持的动力条件；近期横沙通道周边实施的各项工程，在一定程度上改变了横沙通道的水沙条件和河床边界条件，是近期冲淤演变的主要影响因素。

（3）未来随着横沙东滩促淤圈围成陆范围的扩大，横沙通道的水动力条件有望得到进一步改善，良好的水深条件也有望得以维持。

［1］许卫东，恽才兴.横沙通道演变分析与开发利用建议［J］.上海水利，2000（2）：9-14.XU W D，YUN C X.Analysis of river bed evolution and suggestions of exploitation for Hengsha Passage［J］.Shanghai Water，2000（2）：9-14.

［2］恽才兴.长江河口近期演变基本规律［M］.北京：海洋出版社，2004.

［3］刘高峰，胡志锋，乐嘉海，等.横沙东滩促淤圈围配套工程物理模型试验研究［R］.上海：上海河口海岸科学研究中心，2008.

［4］刘高峰，戚定满，郭文华，等.横沙东滩围垦（三、四、五期）工程对深水航道的影响数学模型研究［R］.上海：上海河口海岸科学研究中心，2005.

［5］刘杰，程海峰，王巍，等.上海横沙一级渔港项目码头工程河势分析研究［R］.上海：上海河口海岸科学研究中心，2009.

［6］刘杰，程海峰，赵德昭，等.横沙通道河床演变分析报告［R］.上海：上海河口海岸科学研究中心，2009.