填海造陆对海河口防洪影响分析

王玉芳，任金刚，杨士斌，周晓翠，刘鹏，黄磊

（海河水利委员会海河下游管理局，天津 300061）

1 引言

填海造陆是人类开发利用海洋的重要方式，也是缓解土地供需矛盾和扩大社会发展空间的有效途径。围海填地在很多国家沿海地区的城市化进程中起到很大的作用，这些国家包括荷兰、英国、美国、日本等[1，2]。从国内外填海造陆的实践看，围填海确实是经济社会发展所必需的，会带来巨大的经济和社会效益，但同时也会带来很多其他方面的影响，如对河口防洪的影响等。

海河口位于天津市滨海新区、渤海湾西岸湾顶，是承泄海河流域永定河、大清河系部分洪水的入海尾闾，也是海河流域防洪工程的重点。河口呈喇叭形，由海河防潮闸、左右岸线及排泥场围堤组成，两岸北有天津港区、南有临港工业区。

海河口由于受潮汐顶托影响，只能平潮启闭、赶潮提闸，每天能够有效提闸放水的时段十分有限，要安全及时地宣泄上游及区间洪水及沥水，其防洪、排沥任务十分严峻。填海造陆带来的潮位、流量（泄量）、风暴潮等相关因子的变化，更给海河口的防洪带来了新的挑战。

2 滨海新区填海造陆情况

滨海新区是天津市下辖的副省级区、国家综合配套改革试验区、国务院批准的第一个国家综合改革创新区，从2005年被写入“十一五”规划并纳入国家发展战略后，成为国家重点支持开发开放的国家级新区。其建设目标是建成中国北方对外开放的门户、高水平的现代制造业和研发转化基地、北方国际航运中心和国际物流中心、宜居生态型新城区，成为“中国经济的第三增长极”。

随着天津市滨海新区开发开放程度的日益推进，大尺度港口、工业区的建设对土地需求提出更高的要求，这就拉开了土地资源本就紧缺的滨海新区大规模填海造陆工程的序幕。滨海新区的天津港集团将累计投资600 亿元，建设我国目前最大的填海造陆工程。这个工程由天津港集团承担开发的30 km2东疆港区、13 km2南疆港区及120 km2的临港产业区组成。总面积达160 多km2的三港区填海造陆工程，从开发次序上既全面展开，又梯度推进：2010年前以建设东疆港区为重点，2010年后的头两年以建设南疆港区为重点，同时进行临港产业区的基础设施建设，之后以建设临港产业区为重点。

天津滨海新区的填海造陆工程从2004年正式开工建设。2006年，完成填海造陆10 km2；2007年，完成填海造陆13 km2；2009年，完成填海造陆18 km2；2012年，完成填海造陆80 km2。按照规划，到2018年完成全部填海造陆工程以及基础设施和航道码头建设工程。

3 海河口潮位、径流量和风暴潮情况

由于滨海新区填海造陆在2006年以后达到高潮，为了充分体现填海造陆对海河口防洪的影响，笔者特选取1998—2002年的资料为海河口填海造陆开始前的代表资料、2008—2012年的资料为海河口填海造陆后的代表资料，将研究周期确定为10年，利用前后10年的资料数据进行对比，以反映不同条件下的影响变化情况。

3.1 潮位情况

通过对海河防潮闸水文站提供的海河口10年潮位原始数据的整理，摘录出逐时潮位进行分析，并统计出了年极值，见表1。用年极值可以计算出多年潮位均值，见表2。从表1—2可以看出，填海造陆前最高潮位5年均值为5.19 m，填海造陆后最高潮位5年均值为5.59 m。

表1 海河口潮位年极值

表2 海河口潮位年均值

3.2 （径）流量情况

以海河防潮闸管理处提供的海河口10年研究期内的实测流量原始数据为基础，整理计算出逐日平均流量，并统计出历年日均流量、年径流量和年极值，见表3。从表3 可以看出，随着填海造陆工程的展开，海河口年度最大日均流量呈数量级增加趋势，年径流量相应增大。

表3 海河口历年（径）流量统计

3.3 风暴潮情况

中国是世界上发生风暴潮次数最多的国家之一，潮位的高度相比其他国家较大，渤海湾风暴潮的规律尤为复杂[3-5]。为了能更加清晰地反映风暴潮变化情况，笔者延长了资料序列，风暴潮的资料序列选取渤海湾海河口1992—2013年共计22年的资料，见表4。根据海河防潮闸管理处的观测记录，海河口在研究期的22年内发生超警戒潮位的较大风暴潮（5.00 m 以上，大沽冻结高程，下同）共计39 次。从表4 可以看出，填海造陆前（1992—2007年）风暴潮次数相对较少，16年内共发生13 次；填海造陆后（2008—2013年）风暴潮次数增多，6年内共发生26次。

表4 海河口历年风暴潮情况

4 填海造陆前后各因子变化对防洪的影响分析

4.1 潮位变化对防洪的影响分析

填海造陆后海河口潮位变化较为明显，主要表现为潮差增大，高潮位有增高趋势。这一变化给防洪带来更加严峻的挑战，高潮位增高要求防洪工程的防洪标准也随之增高，若原有防洪标准不能满足的需要采取工程措施加以防护，若不采取工程措施则可能增加洪灾损失，防洪风险增大。

另外，潮差的增大也给防洪排沥增加了难度。在闸上水位相同的情况下，单独一个潮的历时不变，根据平潮启闭闸门的原则，潮差增大则能够提闸放水的历时就会缩短，防洪的时间效率随之降低，洪水、沥水滞留河道的时间变长，一方面威胁水利工程安全，另一方面增加了人民生命财产损失的程度和机率。总之，填海造陆后潮位变化带来的直接影响是增加了防洪压力，增大了防洪成本。

4.2 流量和泄量变化对防洪的影响分析

从资料序列可以看出，填海造陆后通过提闸下泄水量增大，尤其明显的是日均最大流量增加了近10倍。而造陆至今并未发生大洪水，分析流量增大的原因可能是工农业生产、城乡居民生活及生态用水量明显增加形成的沥水增多所致。

另外，从资料序列可以看出，围填海后虽未遇大洪水，但提闸频次明显增加，一方面说明下泄沥水的需求增大，另一方面也说明提闸放水的时长在缩短。围填海以前只需在能够提闸的时段内选取条件较好的时间进行即可，不需利用所有可提闸时段；现在则是充分利用可提闸时段，尽最大可能下泄还不能满足下泄需求，所以出现提闸次数频繁、提闸历时较长的现象。

由此可见，虽非丰水年但下泄量仍然明显增加，若遇丰水年下泄需求加大则防洪压力将更大。

4.3 风暴潮变化对防洪的影响分析

从表4 可以看出，围填海后海河口风暴潮发生的频次渐密，而且强度增加。另外，5 m 是海河防潮闸闸门顶高程，水位超过5 m 的风暴潮频发，说明海水倒灌的情况在增加，由此造成的损失程度也在加大。

漫过闸门顶的风暴潮频现要求提高防洪工程的标准，这就需要采取水闸除险加固、改建等工程措施改善现有工程现状，使其满足新情况下的防洪需求。

单纯的风暴潮次数和强度的增加已经对防洪造成不利影响，若再叠加潮位增高、泄（流）量增大等多重因素，则风暴潮对防洪影响的程度将加倍放大，给防洪带来的不利影响将更大。

5 结论

通过对滨海新区海河口填海造陆前后潮位、流量、泄量及风暴潮变化情况的分析，可以看出填海造陆对海河口一系列因子都产生了影响，而这些因子的变化又直接影响到防洪情势的变化。

（1）填海造陆后潮位呈抬高趋势，尤其是高潮位更高，这对防洪工程的防洪标准提出了新的更高的要求。

（2）填海造陆对潮位的直接影响是潮差增大，虽然每天都尽最大可能提闸，日均流量及泄量明显增加，但单次赶潮提闸放水的历时缩短、单次可下泄的水量比造陆前大大减少。尤其随着滨海新区开发程度的加深，周边人为活动、工农业生产需要产生的沥水相对之前更多，即使相同来水条件下需要宣泄的水量更大，造成洪水滞留河道的时间更长，势必增加防洪压力和不安全因素，致使防洪形势更加严峻。

（3）填海造陆后风暴潮次数增多，影响增大。尤其是超警戒潮位的风暴潮次数明显增多，更容易导致闸门漫顶、海水倒灌，造成更大的损失，给防洪带来更大的压力。

[1]Jiao J J，Nandy S，＆ Li H L. Ana1ytica1 study the impact of 1and rec1amation on groundwater f1ow [J]. Ground Water，2001，39（6）：912-920.

[2]罗章仁.香港填海造地及其影响分析[J].地理学报，1997，52（3）：220-227.

[3]张承旺，侯淑梅，孙忠欣.“070304”渤海湾特大风暴潮的成因分析[J].山东气象，2007，27（2）：25-27.

[4]于恩洪，陈炎源，陈彬，等.渤海湾风暴潮的统计分析[J].气象，1987，13（7）：45-48.

[5]吴少华，王喜年，宋珊.天津沿海风暴潮灾害概述及统计分析[J].海洋预报，2002，19（1）：29-34.