长江口不同河段近期河床演变特点及碍航特性分析*

赵德招 ，刘 杰 ，张俊勇 ，2，程海峰

（1.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；2.交通运输部长江口航道管理局，上海200003）

长江口航道是长江黄金水道的咽喉，是关系国民经济发展和国防建设全局的水上运输通道，战略地位非常重要。长江口深水航道治理三期工程已于2010年3月14日通过交通运输部组织的交工验收，长达92.2 km的南港北槽12.5 m深水航道全线贯通，正式进入试通航期。随着长江口深水航道治理工程的实施和长江沿岸经济的发展，长江航运日趋繁忙，长江口12.5 m深水航道向上延伸的要求愈加迫切。同时，沿岸港口吞吐量和船舶数量大幅增加，船舶大型化趋势明显，部分航段的通航压力变大，长江口丰富的航道资源也有待进一步开发利用和保护。

近年来随着上游来水来沙条件的改变，流域内人类活动的加剧，尤其部分重大水利工程的建设，长江口边界条件发生了新的变化，相应河势也进入了新的变化期，已对长江口航道产生了一定程度的影响。尽管前人对长江口历史演变规律做过很多分析工作，也取得了丰富的研究成果［1-5］，但近期长江口河势变化及碍航特性的研究工作较少，也缺乏系统的总结和分析。本文旨在前人研究成果的基础上，重点对长江口不同河段近期河床演变特点及碍航特性进行分析讨论，其研究结果可为长江口深水航道系统治理、长江口综合整治开发等工程决策提供科学依据。

1 河势及航道现状概况

长江口是丰水多沙、中等强度潮汐的三角洲分汊河口，上起徐六泾，下讫入海口。经过两千多年的自然演变和区域人类活动的影响，长江口河道已演变为三级分汊、四口入海的喇叭状平面形态。徐六泾节点形成以后，徐六泾以下的长江河口已成为相对独立的大系统［1-3］，同时由于受较强的潮汐与径流共同作用，徐六泾以下的南、北支，南、北港，南、北槽各入海汊道之间及上、下游之间的水沙运动及河床冲淤变化明显存在复杂的关系。

长江口区域水道众多，航道资源丰富（表1），现有主要航道包括主航道（由南支航道、南港航道和南港北槽航道组成）、南槽航道、白茆沙北航道、宝山南航道、外高桥沿岸航道、宝山支航道等；还有北支水道、北港水道、新桥水道、长兴水道、横沙通道等可通航水道。其中，除主航道为有确定维护标准的人工航道外，其余各航道均为自然水深航道或由企业维护的进出港航道。

表1 长江口主要航道现状Tab.1 Current situation of the Yangtze Estuary waterway

2 近期河床演变特点分析

长江口河床演变主要受泥沙条件（流域来沙量及组成）、动力条件（径流、潮汐潮流和波浪等）和河床边界条件（河床质和岸线变化）等因素的控制。近期长江流域来沙条件发生一定变化（来沙量减少、悬沙粒径变细），未来长江发生大洪水的可能性较小（除三峡以下流域集中降雨外），长江口岸线的人工控制作用逐渐增强（航道治理、港口码头和促淤圈围等涉水工程陆续实施），因此长江口河床大幅冲淤变化、主汊道大范围摆动的可能性已明显减弱，长江口整体河势的稳定性显著增强，这为航道的治理开发奠定了基础。但另一方面，长江口河床演变主要表现为固定岸线范围内的局部滩槽冲淤变化，且受长江流域来沙减小的影响，河口河道内洲滩冲刷，滩槽演变加剧［6-7］，局部河势和航道的稳定性变差，增加了航道治理的必要性和紧迫性。

2.1 南、北支河段

2.1.1 南支河段

徐六泾河段上起徐六泾标断面，下至白茆河口，整体呈平面放宽型。近十年来，由于上游狼山沙不断下移西偏，通州沙东水道—狼山沙东水道主泓持续坐弯，使得徐六泾进口段主流动力略向南偏，深泓稳定在南岸。但苏通大桥以下的中段河宽束窄，河段内的主流轴线近年来则较为稳定，从河床演变的传递效应来看，该河段上游的河势变化对徐六泾以下河段的河床演变已无明显直接影响。但其出口段由于河道宽度较大，水流出徐六泾仍存在较大的摆动空间，可能影响出口段和白茆沙河段的局部河势变化及航道水深。

白茆沙河段位于白茆河口和七丫口之间，属典型的江心洲分汊河型。1998年、1999年大洪水以后，白茆沙沙头持续冲刷后退，沙体缩小；白茆沙南水道进口段由于河宽较大，主泓在平面上仍有一定摆幅空间；白茆沙南水道冲刷发展，北水道进口段淤浅明显，白茆沙南、北水道“南强北弱”态势仍在持续发展。近十年来，伴随着上游白茆沙河段局部河势的不利变化，加之南岸岸线外推，南支落潮主流出七丫口后略向北偏，上扁担沙南沿受冲，南支中段主槽（七丫口—浏河口）因此北拓，深泓大幅淤浅，这些变化趋势不利于南支南侧深槽和航道的稳定。

南支从浏河口以下进入南北港分汊口河段，该河段多滩多汊，水沙动力条件较为复杂，分流汊道冲淤多变，是历史上稳定性较差的河段。2007年以后新浏河沙护滩及南沙头通道限流潜堤工程、中央沙圈围及青草沙水库工程实施以后，南北港分流口河势总体得到初步控制，新浏河沙及中央沙沙头冲刷后退趋势得到有效遏制，南沙头通道由冲刷发展转为淤积态势，宝山南、北水道航道条件明显有所改善。与此相应，下扁担沙南沿“上冲下淤”，新桥通道缩窄冲深，新浏河沙包尾部持续淤涨下移等局部河势不利变化仍存在，对长江口深水航道开发利用和青草沙水库围堤安全产生潜在威胁。

2.1.2 北支河段

北支平面形态弯曲，自上而下呈喇叭状河型，1959年以后开始出现水沙倒灌现象，北支分流比长期维持在5.0%以内，涨潮流占绝对优势。20世纪80年代以来，一系列护岸、围垦工程等人类活动对北支河道演变的影响极其深刻［8-9］。北支进口段的围垦和沿岸的人工护岸，改善了北支的入流条件，基本形成了北支上段崇明侧为凸岸、青龙港—大新港侧为凹岸的河势格局，北支上段河势基本稳定。北支中下段的围垦缩窄及北侧护岸工程促使河道宽度缩窄的同时，一定程度上减少了北支进潮量，河槽容积冲刷扩大，促进了北岸沿岸深槽的稳定和发展，为北支航道的开发创造了有利条件。但由于强劲的涨潮流动力，涨落潮流路的分歧以及南北支会潮区的变动等复杂动力因素存在，北支河道内部分水域主流摆动频繁（如崇头至青龙港水域、三和港水域）、局部滩槽冲淤多变的现象时有发生，局部河势及航槽稳定性仍然较差。

2.2 南、北港河段

2.2.1 南港河段

南港河段属复式河槽形态，瑞丰沙位于河道中央，其南是南港主槽（以落潮动力为主），其北是长兴水道（涨潮流占优）。20纪90年代后期开始，受局部河势变化和人工无序采砂的影响，瑞丰沙沙嘴中部窜沟发育并持续扩大，瑞丰沙沙体8 m线断开，下沙体持续变小，整体河槽形态由W型复式向单一U型演变。与此相应，南港主槽深泓北偏、深槽上提，外高桥码头前沿水深普遍淤浅，长兴水道下段（马家港断面以下）明显冲刷发展。同时瑞丰沙中下部沙体和长兴水道下段冲刷的泥沙直接进入北槽，增加了航道泥沙来源，影响了深水航道的稳定性。

2.2.2 北港河段

北港上承新桥通道、新桥水道，下经拦门沙河段入海，以崇明团结沙水闸、横沙为界，可分为北港主槽河段和拦门沙河段。北港当前河势是随着20世纪80年代新桥通道的形成而逐渐形成的。近十年来，尤其2007年青草沙水库工程实施以后，北港主槽稳定性总体有所增强，但长江大桥以上的主槽深泓仍有一定摆幅空间，可能对大桥主通航孔的稳定不利；堡镇沙中上部沙体南沿受冲，中部窜沟也有所冲刷发展，堡镇沙尾持续淤涨下移；青草沙水库北堤外侧河床呈“上冲下淤”态势，尤其北堤中上段冲刷较为明显。

北港拦门沙河段总体上比较顺直，平面向外海逐渐展宽。近十年来，拦门沙浅段河床总体较为稳定，最浅滩顶水深变化不大（基本维持在6.0 m左右），特别是北槽北导堤和横沙东滩促淤圈围工程建设以后，拦门沙河段的南边界条件得到改善，减少了北港与北槽之间的水沙交换，河势稳定性增强。同期，崇明浅滩窜沟（也称北港北汊）有所冲刷发展，对北港河势格局的稳定不利；北港北沙总体较为稳定，但其沙尾东南方向略有淤涨。

2.3 南、北槽河段

2.3.1 北槽河段

经过长期论证，选择长江口自然条件较优的北槽先行航道开发和治理，并于1998年开始实施长江口深水航道治理工程。工程实施以来，由于导堤、丁坝工程的兴建和上游南北槽分汊口的治理，北槽的水流流态由旋转流变成了典型的往复流，水流条件得到较大改善，北槽南北边界条件得到较好固定，河势稳定性增强，为航道的加深奠定了基础。从河床冲淤调整情况看，北槽总体上呈现整治段主槽河床冲刷、丁坝坝田淤积的特点，河势总体稳定，主槽刷深，航道整治效果良好。

2.3.2 南槽河段

1998年起长江口深水航道治理工程的建设，在稳定南北槽分汊口河势、改善南槽上口水流条件的同时，稳定了江亚南沙，封堵了江亚北槽，使南槽上口成为单汊河道。近年来，南槽上段主槽由于分流量的增加出现一定程度的冲刷，其深槽位置明显下移，拦门沙6 m浅段长度略有缩短，滩顶水深也有所淤浅。但2005年以后南槽中下段主槽冲淤基本平衡，深泓比较稳定，拦门沙滩顶水深维持在5.5 m左右。近十年来，九段沙0 m以上高滩淤涨明显，2 m以下中低滩面总体变化不大［10］，且其南沿沙体冲淤多变；江亚南沙整体淤涨下延，其沙尾呈现不断向南槽航道方向淤积的态势；南汇边滩总体向主槽方向淤涨，但随着近年上游来沙减少，其淤涨速率有所放缓。

2.4 长江口总体河势演变评价

河势稳定是航道开发利用的基础。整体而言，近十年来，随着上游大洪水发生几率降低和长江口两岸岸线固定等边界条件逐步改善，长江口“三级分汊、四口入海”的总体河势较为稳定。另一方面，长江口多数河段尚未得到有效控制，主要的滩槽仍处于自然冲淤状态，局部河段河势演变较为复杂剧烈，如白茆沙沙头冲刷后退、南支中段深槽北拓淤浅、扁担沙南沿上冲下淤、瑞丰沙中部窜沟冲刷发展、江亚南沙沙尾不断向南槽航道方向淤积等，影响了河势和航道稳定性，制约了航道资源的开发和利用。

3 碍航特性分析

在近期河床演变特点及其变化趋势的基础上，结合长江口航道发展规划目标（表2）［11-13］，从航道水深、宽度、走向及稳定性等指标，进一步分析长江口各河段的碍航特性。

表2 长江口航道发展规划目标Tab.2 The Yangtze Estuary waterway development planning

主航道自上而下途经南支河段、南港河段和北槽河段。南港北槽12.5 m深水航道已全线贯通，主要碍航段集中在南支河段。目前南支航道条件较好，12.5 m深槽基本贯通，但大多数水域水下浅滩尚未得到有效的人工控制，白茆沙、扁担沙、新浏河沙包等沙体活动性大，白茆沙南水道进口段主泓摆幅空间较大、白茆沙南北水道“南强北弱”态势仍在持续发展、南支中段深槽北拓淤浅等局部河势变化较为显著，航槽稳定性总体较差。此外，宝山北水道下段、白茆沙南水道钱泾口水域等部分航段航道宽度略显不足，白茆沙南水道进口段12.5 m深槽走向较为弯曲。总的来说，这些不利因素已经成为长江口12.5 m深水航道向上延伸的制约条件。此外，主航道所在的南港河段尽管12.5 m深水航道已试通航（人工维护），但是瑞丰沙中部串沟发展、下沙体的冲刷，南港主槽深泓北偏、深槽上提等局部河势不利变化，也影响了南港深水航道的稳定性和水深维持。

北港航道的主要卡口在拦门沙浅段，10 m以浅浅段长约45 km，最浅滩顶水深约6 m。北港主槽段由于河宽较大，深泓仍有摆幅空间，新桥通道冲深缩窄，堡镇沙南沿及中部窜沟受冲、沙尾淤涨下移，这些局部河势不利变化将直接威胁航槽及长江大桥主通航孔的稳定。此外，北港进口段（新桥通道）10 m深槽紧贴中央沙围堤，部分10 m航槽宽度不足300 m。

南槽航道的主要碍航问题也是口外拦门沙，8 m以浅浅段长约40 km，最小滩顶水深仅5.5 m左右。同时江亚南沙沙尾不断向南槽航道方向淤积、九段沙南沿冲淤多变等局部河势不利变化，也影响了南槽航道的稳定性。

北支航道历年来自然水深条件较差，目前北支海门港—三条港之间的水域水深仅在2 m左右，三条港以下水深约5 m。受强劲的涨潮动力和两岸涉水工程等诸多因素的影响，北支河床冲淤复杂多变，部分水域深泓摆动频繁，局部河势及航槽稳定性较差。此外，北支口外也存在较长区段的拦门沙水域，最小滩顶水深约5 m。

4 结语

4.1 主要结论

（1）长江口总体河势演变表明，近期随着长江流域来沙减少和变细，未来长江发生大洪水的几率降低，长江口岸线的人工控制作用逐渐增强，长江口河床大幅冲淤变化、主汊道大范围摆动的可能性已明显减弱，长江口整体河势的稳定性显著增强，为航道的治理开发奠定了基础。另一方面，长江口河床演变主要表现为固定岸线范围内的局部滩槽冲淤变化，局部河势和航道的稳定性有待加强，增加了航道治理的必要性和紧迫性。

（2）近期河床演变特点分析表明，长江口多数河段尚未得到有效的人工控制，白茆沙、扁担沙、瑞丰沙、堡镇沙等沙体活动性大，主要分流汊道仍处于自然冲淤状态，局部河段河势演变较为复杂，影响了河势和航道稳定性。

（3）碍航特性分析表明，近年来长江口多数河段的局部河势不利变化造成航槽稳定性较差，北港拦门沙浅段、南槽拦门沙浅段和北支中上段等部分航段水深较浅，宝山北水道下段、白茆沙南水道钱泾口水域等航道宽度略显不足，制约了航道资源的开发利用。

4.2 建议

（1）目前徐六泾以下的河口段已形成一个相对独立、且各汊道内部之间又互为影响的大系统，在制定有关长江口水土与航道资源开发利用决策时，应将徐六泾以下的长江河口作为一个整体，进行系统、综合的认识与考虑。

（2）长江口航道是关系国民经济发展和国防安全建设全局的运输通道，战略地位十分重要。目前长江口多数河段尚未得到有效的控制，不同河段局部河势的不利变化仍较为明显，为充分利用长江口深水航道资源、加快推进长江口航道建设，迫切需要以2008年国务院正式批复的《长江口综合整治开发规划》为总体指导原则，根据长江口各河段河势演变情况和经济发展需求，进一步明确和掌握长江口深水航道治理基本原则与思路，提出科学合理的工程布置方案。

（3）鉴于长江口不同河段河床冲淤变化的复杂性，建议加强现场水沙及地形观测和分析工作，更好地为长江口航道治理、河势控制以及其他水资源开发利用等涉水工程决策提供科学依据。

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