长江口北支河道近年演变趋势分析研究

翟剑峰，朱志夏，东培华，董佳

（1.江苏省交通规划设计院股份有限公司 南京市210014； 2.江苏省水运工程技术研究中心 南京市210014）

1 概 况

长江口是中国第一大河口，介于上海与江苏之间，呈现三级分汊、四口入海的整体格局（图1）。长江口被崇明岛隔开的北侧水道称为北支河道[1]，具体位置在北纬31°34′～31°52′，东经121°10′～121°50′，北支河道自上而下呈喇叭状，进口处（崇头）宽约2.5 km，出口处（连兴港）宽达12 km，最窄处在上段青龙港附近，仅宽约2.1 km，从南、北支分流点崇头至入海口连兴港全长约78.8 km。

图1 长江口北支河道位置图

2 自然条件

2.1 径流

长江大通站距北支口约515 km，徐六泾站和大通站的水量和沙量变化趋势基本一致，大通站能作为代表流域进入长江口水沙情况的控制站[2]。自20 世纪50年代以来，大通站多年平均径流量8 830 亿方，多年平均输沙量4.64 亿t，来水来沙主要集中在汛期（5～10月）。汛期水量占全年的71.6%，沙量占全年的87.8%。其中以7月最大，水量占14.85%，沙量占23.6%。近年来，大通站水量没有发生趋势性的变化，2003年三峡水库发挥调蓄作用，来水量年内分配呈现洪季径流量减少，枯季径流量增加的特征。

2.2 潮汐

长江口北支河段的潮波是由外海传播来的潮汐引起的谐振波，在口外存在着东海的前进潮波和黄海的旋转潮波2 个潮波系统，其中东海的前进潮波对该河段的影响较大。北支是一个海陆双相中等强度的潮汐河口，口外属正规半日潮，口内为非正规半日浅海潮。口外潮波传入长江口后逐渐发生变形，潮波变形程度向上游逐渐增大，导致北支河段潮位、潮差和潮时沿程发生变化。与南支相比，有如下规律[3]：（1）北支高潮位高于南支高潮位，低潮位低于南支低潮位；（2）北支潮波变形较大，多年平均潮差大于南支；（3）北支涨潮历时小于南支，而落潮历时大于南支。

2.3 潮流

北支潮流与潮汐性质相同，历时接近。以涨潮流为主，主槽中涨潮流流速大于落潮流流速。每一潮平均历时12 h 25 min 左右，涨潮流历时4～5 h，落潮流历时8～7 h。自下而上，涨潮流历时沿程递减，落潮流历时沿程递增。

2.4 波浪

北支口门受长江口浅滩及启兴沙嘴掩护，外海波浪对本工程区域影响不大，常浪向为E 向和偏SE 向风浪。全年大部份时间H4%波高在0.5 m以下（82.6%）；H4%波高大于或等于1 m 的出现率仅为1.4%；极少出现H4%≥1.2 m 的波高。

2.5 泥沙

1986年以来长江流域来沙量大幅减少，2003年三峡水库蓄水后，来沙量进一步减小，目前北支泥沙主要来自海域。北支泥沙主要特点为：大、中潮期涨潮平均含沙量一般大于落潮期，涨潮期带入泥沙不能完全随落潮流带出；由于北支含沙量远高于南支，北支涨潮期含沙量高于落潮期，因此，北支常有泥沙倒灌南支的现象。

长江口北支河段悬沙主要由粘粒粉砂和砂粒组成，中值粒径介于0.006 5～0.035 2 mm 之间，河床质主要由粉砂和砂粒组成，中值粒径介于0.015 4～0.113 mm 之间，悬沙与床沙之间存在一定的交换。

3 长江口北支形成过程

2000 多年前，长江河口在今镇江、扬州一带。镇扬以下为喇叭型河口湾，南、北两嘴之间的距离宽达180 km[4]。随着上游大量泥沙下泄，河口不断东移，形成了崇明岛以北的大海中淤涨出东洲和布洲，两洲后来合并为东布洲，设海门县。海门县于1054～1056年与通州东南境内相连，并不断往西南淤涨至狼山，初步形成北支北岸岸线。此时，构成北支右岸的崇明岛正处在萌芽状态，最早出现了东、西二沙（公元751年）；1025年左右，西沙西北继续淤涨出姚浏沙；1101年在姚浏沙西北隔水25 km 处，又涨出新沙，故名三沙，也称崇明沙。

2000 多年前，长江河口在今镇江、扬州一带。镇扬以下为喇叭型河口湾，南、北两嘴之间的距离宽达180 km[4]。随着上游大量泥沙下泄，河口不断东移，形成了崇明岛以北的大海中淤涨出东洲和布洲，两洲后来合并为东布洲，设海门县。海门县于1054～1056年与通州东南境内相连，并不断往西南淤涨至狼山，初步形成北支北岸岸线。此时，构成北支右岸的崇明岛正处在萌芽状态，最早出现了东、西二沙（公元751年）；1025年左右，西沙西北继续淤涨出姚浏沙；1101年在姚浏沙西北隔水25 km 处，又涨出新沙，故名三沙，也称崇明沙。

1350～1670年的三百余年间，北岸岸线大幅崩退，其中1436～1503年的崩塌尤为剧烈。在北岸大坍的同时，崇明岛经历了大动荡、大发展的时期。在这一时期，发生了姚刘沙坍没，崇明沙、马家浜和平洋沙相继淤涨、消失以及长沙的形成。长沙自形成以后不断发展壮大，逐渐兼并周围的小沙，至1670年发展为单一的大岛屿，形成今崇明岛的雏形。1670～1842年，左岸岸线大幅淤涨，岸线最大外移16 km。同时北支口外又淤涨出大沙岛—米太沙，北支进口口门中央也淤涨出灵甸沙。1842～1860年，北岸岸线继续淤涨，米太沙、灵甸沙并靠北岸，北岸形成开口向西的大“Ω”形岸线。同时米太沙外又淤涨出寅田、陈村等10 余个小沙洲，这些沙洲于1912年全部并入北岸。至此，北支北岸近代岸线形成。

在南、北支形成的过程中，长江口的主流也经历了较大的动荡，13 至17 世纪北支北岸大坍的时期，长江主流经北支入海，后来主流逐渐南移，18 世纪以后改道南支，导致北支径流减少，沙洲大面积淤涨，北支河宽逐渐缩小[5]。

19 世纪末至20 世纪初，上游通州沙水道主流走西水道，长江主流经浒浦、徐六泾一线下泄，在老白茆沙头分为两股水流分别进入白茆沙南、北水道，其中一股水道直指北支，当时北支进流条件较好，分流比约25%左右，-5 m 槽贯通全河段。随后，由于上游澄通河段海北港沙水道主流由北水道改走南水道，导致下游通州沙水道主流改走东水道，徐六泾一线顶冲点下移，相应通海砂、江心沙、老白茆沙发展壮大，使北支口门宽度从1907年的6 300 m 缩窄至1958年的3 000 m。口门宽度的缩窄使得北支进流条件恶化，进入北支的径流减少，河槽淤积。据统计，1915～1958年，北支两堤之间的面积缩小23.2%，吴淞基面4.5 m 以下河床共淤积14.45 亿m3，容积减少27%，至1958年，分流比已减至8.7%左右。由于落潮流不断减弱，涨潮流增强，北支逐渐演变为涨潮流占优势的河道。至此，北支河道现代河势格局基本形成。

4 2010～2013年演变分析

4.1 岸线变迁

图2 为2010～2013年的岸线变迁图[6]。由图看出，2010～2013年间，除了上游入流口处有新通海沙围垦工程之外，长江口北支岸段（崇头至连兴港）变化较小。

4.2 水下地形变化

图3 为2010～2013年水下地形变化分布图。由图可知长江口北支水下地形变化主要有以下几点：

（1）北支进口口门左岸海门岸线处有大范围的浅滩发育（图4），深槽南移返回崇头，导致进口轴线与大江主流夹角增大，进一步恶化了北支径流入流条件，对维持北支现有航道将产生较为不利的影响；（2）青龙港附近有新的浅滩形成，导致原来一直紧贴北岸的深泓线南移，导致深泓线弯曲度增加，不利于船舶操纵；（3）灵甸港处暗沙向南发育，北侧深槽刷深；（4）三和港附近由于永隆新沙围垦，过流断面缩窄，基本处于冲刷状态。

图2 长江口北支岸线变迁图（2010～2013）

图3 长江口北支2010～2013年水深变化图

图4 北支河道入口处沙体位置图

4.3 2013年深泓线

图5 为2013年北支深泓线。结合图3 水下地形的变化可知，海门港附近深泓线偏向崇明侧，海门港至青龙港中间段紧邻北侧岸线，青龙港处由于暗沙发育，使深泓线南移。大洪港至大新港北侧岸段为北支唯一弯曲段的凹岸，深泓线十分稳定，紧贴北侧岸线。灵甸港附近由于暗沙南移，深泓线北移紧邻岸线。自灵甸港以下，深泓线均靠北侧。

图5 长江口北支河道2013年深泓线图

5 结 语

（1）北支入口深槽南移至崇头侧，利于深槽稳定[7]。

随着上世纪50年代北支入口上游、徐六泾等滩涂围垦工程的实施，入口条件恶化，分流比减小，2010年以前入口深槽一直处于南北摆动态势。受上述围垦工程影响，落潮时入口海门侧出现环流，逐步淤积出现浅滩，至2013年北支入口深槽南移至崇头侧（图3），有利于深槽位置的进一步稳定。

（2）北支入口至灵甸港水道受入口和灵甸港2 个节点控制，逐步发育成弯曲河道，水道深槽走向趋稳。

在径流和潮流的共同作用下，北支入口和灵甸港主流向逐步成为入口至灵甸港水道的上下游两个控制节点，北支入口至灵甸港水道逐步发育成弯曲河道。北支入口深槽南移至崇头侧并逐步稳定，在海门港和青龙港之间形成顶冲点，深槽在青龙港上游折向南岸，加剧了青龙港附近的沙体淤积，深槽南偏，水道断面缩窄，水道走向趋于稳定，如图3 所示。

（3）灵甸港至三条港断面缩窄，潮流归槽，水道趋于顺直。

灵甸港附近由于涨潮流路偏北，落潮流路偏南，涨落潮流路的不一致将形成南北两侧冲刷，中部淤积态势；灵甸港以下至3 条港水道由于永隆沙、兴隆沙等大范围的圈围，水道断面缩窄一半以上，促使潮流归槽，河道逐步顺直，趋于稳定，2005年以后深槽一直位于北侧（图5）。

（4）三条港以下河段，主要受外海潮流动力控制，深槽相对稳定。

三条港往下河岸比较顺直，河面宽阔，水流分散，由于该段河道主要受外海潮流动力控制，在无较大围垦、整治工程实施的情况下，将处于一个较长周期的缓慢调整之中，短期内的冲淤变化幅度减弱，2005年以后深槽一直位于北侧，相对稳定。

[1] 长江口北支航道和岸线整治规划数模计算报告[R].南京：河海大学，2006.

[2] 流域来沙变化及人类活动等对河口水沙盐环境、河势及航道回淤的影响研究[R].

[3] 长江口北支整治方案及航道、岸线开发利用初步规划报告[R].南京：河海大学，2006.

[4] 长江口北支河床演变分析及航道整治设想[R].南京：河海大学，2006.

[5] 长江口北支河势、航道及岸线资源评价综合报告[R].南京：河海大学，2008.

[6] 江苏京沪重工有限公司高技术海洋装备及大型特种钢结构制造项目航评[R].南京：南京沐航有限公司，2014.

[7] 南通长江口北支航道工程方案研究报告[R].南京：江苏省水运工程技术研究中心，2014.