深水航道整治工程對九段沙保護區(qū)的影響

深水航道整治工程對九段沙保護區(qū)的影響和玉芳51082601025(華東師范大學河口海岸科學研究院，上海200062)長江口深水航道治理工程采用“南港北槽”的治理方案和“一次規(guī)劃,分期建設，分期見效”的原則，航道的設計水深為12.5m，治理工程分三期實施。一期工程于1998年1月27日開工，2000年7月20日通過交通部組織的交工驗收；二期工程于2004年1月開始建設，2005年11月竣工；三期工程尚未啟動。圖1是北槽深水航道工程示意圖，其主體工程包括以下四個方面：(1)南、北導堤工程：北導堤49.2km,南導堤48.077km,堤頂高程2m； (2)分流口工程：潛堤3.2km,南線堤1.6km;(3)丁壩工程：丁壩19座，其中北導堤丁壩10座，合計長度17.883km，南導堤丁壩9座，合計長度13.819km； (4)疏浚工程:疏浚長度為83.85km的人工開挖航槽，依靠疏浚工程達到水深12.5m、底寬350m的雙向航道。經(jīng)過一、二期工程的建設，北槽南北兩側形成了長約60km的人工大堤及多條束水丁壩,疏浚長度達60余km、水深10m的高速航路已基本形成。北捲九.段1-江亞fl!沙、北捲九.段1-江亞fl!沙、工摘沙東舞笊河0-岸妊矗標水孰道提増13 24kNL-l I圖1北槽深水航道工程示意圖深水航道工程的南導堤及相連的束水丁壩修筑在九段沙北緣,堤壩改變了九段沙局部水動力條件的同時也改變了九段沙長期以來的自然沖淤模式，研究工程對九段沙沖淤狀況的影響，對于了解九段沙近期的消長過程、發(fā)育模式以及深水航道后續(xù)工程可能對九段沙進一步的影響都具有重要意義。1.研究區(qū)概況現(xiàn)代長江口口門寬約90km,自徐六涇以下出現(xiàn)三級分汊、四口入海的格局，但長江95%左右的水沙從南支系統(tǒng)的北港、北槽和南槽三口入海，南北港的徑流分配也較為均勻。長江來沙主要淤積在口外，約有31%淤積在口門以外的水下三角洲，九段沙是現(xiàn)在長江三角洲的第三代沙洲，其南北兩側是長江水沙入海的重要通道——南槽和北槽，也是上海港的重要通海航道［1］。2.九段沙沖淤的歷史演變表1顯示了九段沙灘地面積的歷年變化［2］，可得出以下結論：1990年代中期以來，九段沙由堆積延伸轉為侵蝕后退，長江來沙是上述灘地得以存在和發(fā)展的物質基礎。1998年以后受北槽深水航道工程建設，九段沙的淤漲速度顯著增強。三角洲岸灘沖淤轉化的臨界輸沙率是判斷岸灘由淤漲過程向侵蝕過程轉變的重要指標，據(jù)研究長江口前沿0m以上灘涂區(qū)域的沖淤變化的臨界輸沙率是在2.5xl08t/a?3.OxlO8t/a【3］。表2是長江大通站近年的輸沙率，2001年以來的長江大通站的輸沙率已介于灘涂區(qū)域的沖淤轉化臨界輸沙率范圍內(nèi)［4］，在此情況下，九段沙應該受到侵蝕而面積減少。而表1的計算結果表明，2000年和2004年灘地的面積比l998年都有大幅度的增加，顯然北槽深水航道工程使九段沙與橫沙東灘的沖淤形勢發(fā)生了逆轉。表1九段沙灘地面積的歷年變化（km2）年代1977198319941996199820002004九段沙75.3881.43117.36114.79117.60141.6158.10表2長江大通站近年的輸?沙率統(tǒng)計表時間（年）2000200120022003輸沙率（108t/a）3.392.762.752.063.工程影響分析3.1水動力條件的變化長江口是三級分汊四口入海的分汊形河口，動力條件較復雜。北槽深水航道雙導堤工程的阻水、破波作用，使附近區(qū)域的水動力條件發(fā)生了一定程度的改變：南北導堤阻擋了九段沙與北槽的水沙交換，使得在其掩護段內(nèi)，九段沙水位抬高，流速減小，流向與導堤走向一致，形成沿堤流，有利于泥沙沿堤壩淤積；南（北）導堤阻擋了北槽內(nèi)北（南）向風浪對九段沙灘面的侵蝕作用，波浪經(jīng)過導堤而破碎消能，有利于泥沙的淤積；與南北導堤相連的丁壩在其兩側形成緩流區(qū)，漲落潮流攜帶的泥沙易于在此淤積［56］。3.2九段沙北槽深水航道工程南導堤及其相連的丁壩是對九段沙沖淤產(chǎn)生較大影響的人工工程，南導堤修建在九段沙北緣，見圖三，其對九段沙沖淤的影響主要體現(xiàn)在三個方面：（1）南導堤削弱了九段沙與北槽的水沙交換，漲潮流受南導堤的阻擋，動力減弱，泥沙滯留和淤積在堤壩的南緣，使九段沙上沙發(fā)生強烈淤積。如表3所示，工程前的1994?1998年，各沙洲的淤積速率都不高，上沙還出現(xiàn)了微弱的沖刷；1998?2000年，受工程影響，淤積明顯加快，九段上沙面積增長了12.0km2,與工程前相比幾乎翻了一倍，中下沙也有所淤長，面積擴大了8.83km2；2000?2004年九段沙在新的動力條件下處于大淤后的恢復和調整期，淤積速率有所下降，中下沙已處于沖淤平衡狀態(tài)；（2）南導堤阻擋了長江口北向風浪對灘面的作用，波浪經(jīng)過導堤而破碎消能,有利于泥沙的淤積。如圖2所示,在堤壩的北側，由于堤壩的消浪作用，沿堤壩形成了一長條狀淤積帶；（3）與南導堤相連的丁壩不僅起到束狹北槽航道，增加航道水流速度的作用，同時在丁壩兩側形成緩流區(qū)，漲落潮流攜帶的泥沙易于在此淤積，在丁壩前后形成了半橢圓狀淤積體。表3九段沙0m線內(nèi)面積的近年變化（km2）年代中下沙上沙江亞南沙1994100.8016.564.561998103.2014.406.682000115.2026.4011.762004126.3031.8516.40

1998年1994年1998年1994年圖2工程前后的九段沙沖淤形勢圖4.結論：北槽深水航道工程打通了航道攔門沙，保障了長江“黃金水道”的暢通，同時也加快了其周邊灘地的淤積速度。九段沙淤積形勢的變化主要是受深水航道南導堤的影響。南導堤對北向風浪的阻擋使得在堤壩外沿形成一個長條狀淤積帶，九段沙灘體略向北偏移；南導堤對漲潮流的阻擋使得九段沙淤積速率加快，而且九段沙上沙的淤積速率大于中下沙。1998~2004年，九段上沙的面積擴大了1.83倍，九段中下沙灘地面積的增長不足20%。工程局部改變了九段沙的自然沖淤狀況，而且由于三峽工程的影響，長江來沙不可逆轉的減少，對九段沙沖淤的復雜性需要進一步的觀測與研究。參考文獻：[1]杜景龍,楊世倫,張文祥.長江口北槽深水航道工程對九段沙沖淤影響研究[J].海洋工程,2005,23(3):78~83杜景龍，楊世倫.長江口北槽深水航道工程對周邊灘涂沖淤影響研究[J].地理科學,2007,27(3):390~394吳華林，沈煥庭，胡輝，等.GIS支持下的長江口攔門沙泥沙沖淤定量計算J].海洋學報,2002,24(2):126~132施少華，林承坤，楊桂山.長江中下游河道岸線的整治與開發(fā)利用[J].地理科學，2002，22(6):700~