長江河口發(fā)育的新階段、上海城市發(fā)展的新空間

陳吉余，蔣雪中，何 青

（華東師范大學(xué)河口海岸學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062）

1 前言

河口也是海岸，是沒有岸線的海岸[1，2]。河口的岸線往往人為地劃定為從左岸的岬角（或沙咀）到右岸岬角的連線。就長江口而言，橫過河口的岸線就是從北岸啟東圓陀角到南匯嘴匯角的連線。河口往往有攔門沙存在，攔門沙的位置各有不同，依據(jù)河口的邊界條件和動(dòng)力條件而定，可以在河口的口門之內(nèi)或在口門之外，也可能就在口門附近。長江口的攔門沙就是在河口的口門上。長江的攔門沙是一條巨大的沙體，從北支口到南槽口，長達(dá)90 km，縱向?qū)挾纫栏鞣帚舛兴煌?，北支呈沙坎形式，在北港寬約40 km，北槽寬約60 km，南槽寬約70 km。攔門沙航道的灘頂自然水深在北港、北槽和南槽一般均為5.5～6m。雖然乘潮（3m）萬噸船只可以進(jìn)出，但在船只大型化以后，水深不足，所以長江河口選擇南港-北槽開辟了一條12.5m水深的航道，稱之為“深水航道”。這條航道在北槽修建了南北各近50 km的導(dǎo)堤，進(jìn)行限流、擋沙、減淤，于1998年開工，2006年建成?，F(xiàn)在5萬噸船可全天候出入，10萬噸船可乘潮通航，對于長江三角洲地區(qū)的物流運(yùn)輸，起著重要的促進(jìn)作用。

攔門沙灘頂水深是河口動(dòng)力平衡的產(chǎn)物。雖然導(dǎo)堤擋沙減淤，然而天然平衡的破壞使自然的力量努力恢復(fù)這種平衡。這就使深水航道出現(xiàn)了強(qiáng)烈的回淤問題，回淤量每年可達(dá)6.0×107m3以上，乃至8.0×107～9.0×107m3，增加了航道水深的維護(hù)壓力。另一方面，在長江流域來沙銳減的情況下，卻給長江河口帶來了巨量的泥沙資源。

近50 km長的導(dǎo)堤，從北槽口攔門沙灘頂向外延伸，一直伸展到攔門沙的水下三角洲斜坡之上，到水深12.5m的地方。這個(gè)導(dǎo)堤的伸出從根本上用人類趨動(dòng)力（第三趨動(dòng)力）改變了長久以來自然驅(qū)動(dòng)力在長江河口塑造中的主導(dǎo)作用。

2 長江口自然發(fā)育特征

眾所周知，河口是陸海相互作用的焦點(diǎn)地區(qū)。黃海沿岸流和長江北支入海水流的會合控制著北支沙咀的發(fā)育，歷史上稱之為牛角梢或廖角咀，現(xiàn)在稱之為圓陀角，但是它的水下地形仍然保留著牛角梢的形勢。長江南岸沙咀是長江落潮沿岸流和杭州灣北岸落潮沿岸流匯合點(diǎn)的所在，漲潮流在南匯咀石皮勒就開始向杭州灣分流。

長江北岸的啟東咀和南岸的南匯咀在長江口發(fā)育上起著重要的控制作用：長江徑流在這里擴(kuò)散，分流入海；漲落潮流在這里形成動(dòng)力平衡帶，鹽淡水在這里匯合，形成河口環(huán)流。鹽水從底層向河口入侵，它的楔點(diǎn)稱為鹽水楔。淡水在這里滯留，形成滯留點(diǎn)，上下游底沙在這里匯合，往往成為攔門沙的灘頂，鹽水楔的楔頂隨潮漲落，徘徊于攔門沙上22～26 km范圍之內(nèi)，這就成為長江口形成寬闊攔門沙的根本原因。

潮流隨著河口入海分流，主泓受科氏力作用南偏，在攔門沙上形成攔門沙汊道。在汊道之間的淺灘，有的灘頂落潮露灘，有的則在落潮時(shí)被水體覆蓋。長江口有五大灘地，從北向南依次為啟東咀潮灘、崇明東灘、橫沙東灘、九段沙和南匯東灘。崇明東灘和九段沙有大片草灘濕地，南匯東灘促淤外漲，圍了再漲，漲了再圍：而橫沙東灘則沖沖淤淤，常年長不出草灘，因?yàn)檫@里的動(dòng)力條件比較強(qiáng)勁，加之北港北槽之間有過灘水流形成串溝，所以很難露灘成陸。

啟東、南匯沙咀歷史上控制著長江口的沙洲，在它的連線之內(nèi)，成為河口沙島，至口外則因動(dòng)力強(qiáng)勁而不能露灘成島。如圖1所示，崇明、橫沙成陸的沙島都以此線為界，如果沒有人類工程作用，向東很難形成陸地。20世紀(jì)60年代，在橫沙島的東側(cè)，可見向外拓展圍墾的痕跡，要在東沿圍出私家圩田，都被打得侵蝕殆盡。20世紀(jì)末“9711”號臺風(fēng)影響長江口，橫沙圍堤就被巨浪拍得破碎不堪。

3 人類驅(qū)動(dòng)力影響下的長江河口新格局

12.5m深水航道的導(dǎo)堤形成巨大的實(shí)體工程，從橫沙島和南港北槽分汊向海域突出，各延伸近50 km，深入到水下三角洲的前坡，突破了長江口長期以來受到南北兩岸河口沙咀連線的控制線，一改千百年來河口海岸線沒有海岸的岸線格局，使得長興島、橫沙島、橫沙東灘和九段沙等長江中心沙群，形成以北槽為基礎(chǔ)的河口中心，依托實(shí)體工程，以長堤的方式向大海突出，使長江口入海長度增加了近50 km。這個(gè)格局的變化改變了河口的邊界、河流的長度、河口的分流和動(dòng)力場，也改變了河口的環(huán)境和生態(tài)。長江河口進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)育階段。這一變化在長江發(fā)育歷史上留下了深刻的意義。歷史上長江南岸邊灘每40年向海伸展約1 000 m[3]，即每年伸展25m左右。進(jìn)入20世紀(jì)以來，人類圍墾力度的增強(qiáng)使崇明島東部岸線每年向海推進(jìn)240m（1971-1998年）[4]。而長江口深水航道實(shí)體工程的修建使長江口中部突出，8年間向海推近48.8 km，平均每年達(dá)6 km；橫沙東灘造陸，一期至三期工程7年使陸地外推13.5 km，平均每年向外推進(jìn)1.9 km，這充分顯示了第三趨動(dòng)力的強(qiáng)勁作用。

實(shí)體工程的推近促使長江口入海徑流在河口流量的再分配。北槽的束流使南港由北槽入海的徑流從60%降低到40%，相應(yīng)之下分入南槽的徑流從40%增加到60%。由北港入海的徑流過去都分出一部分流量由橫沙東灘串溝進(jìn)入北槽，現(xiàn)在深水航道的北導(dǎo)堤截?cái)嗔诉@條流路，使得北港分入橫沙通道的流量有所增加，同時(shí)，也有20%的流量從北港北汊向海流去*據(jù)交通部上海河口海巖科學(xué)研究中心資料。過去由于相位差的緣故，南槽漲潮有水流經(jīng)九段沙淺灘進(jìn)入北槽，再由北槽經(jīng)由橫沙東灘流入北港?，F(xiàn)在由于深水航道+2m導(dǎo)堤阻擋，越堤量減少。北港由于上攔門沙的消失和流量的匯集，使攔門沙灘頂下移28 km[5]。

實(shí)體工程的推近也給長江河口帶來了水深條件改善的機(jī)遇。

首先，深水航道工程使長江口外的深水區(qū)離陸地的距離大為縮短。過去20m水深的深水區(qū)距離陸地從橫沙島計(jì)算為70 km，現(xiàn)在從導(dǎo)堤的尾端，即工程實(shí)體到20m深水區(qū)域只有20 km左右。這就給上海利用海域的深水帶來了可能，如果從-15m左右向海建造人工島，可取得超過20m以上深水泊位，這個(gè)距離不到20 km。

其次，長年不能成陸的橫沙東灘擁有大面積潛在土地資源，因?yàn)橛袑?shí)體導(dǎo)堤的掩護(hù)，有可能芙蓉出浴，成為一片美麗的陸島。過去的橫沙東灘東西橫亙約45 km，寬4～7 km，-2 m以上的面積約200 km2，-5m以上的面積約460 km2。過去外有漲潮、強(qiáng)浪，內(nèi)有游移不定大量的過灘水流橫掃，屬于世紀(jì)性難于出露水面的淺灘，時(shí)沖時(shí)淤，就是難出水面成為沙島?，F(xiàn)在有導(dǎo)堤為依托，解決了橫掃灘面的串溝，輔以促淤，將很快能成陸。

再次，深水航道以高回淤率為病。92.2 km的航槽年回淤量高達(dá)7.0×107～8.0×107m3之巨，成為航道維護(hù)的難題。然而當(dāng)今長江來沙由于上游工程而使入海泥沙大減，年輸沙量只有億噸左右。河口沖淤轉(zhuǎn)型，水下灘坡出現(xiàn)沖刷內(nèi)移趨勢。河口沙少易為侵蝕之患，而航槽內(nèi)回淤的泥沙，可以補(bǔ)充流域來沙減少。泥沙成為河口的寶貴資源，正可利用回淤的泥沙作為圍墾東灘的物料，挖沙吹填，一舉兩得。

所以，深水航道的修建為長江口發(fā)展進(jìn)入新的階段提供了一個(gè)機(jī)緣。圍墾成陸，面積寬闊的橫沙東灘與橫沙島相連，與長興島相輔，形成北槽、北港間串珠式島鏈。隔著深水航道，還與面積相當(dāng)?shù)木哦紊掣羲嗤?。這是北港、南港-南槽間的一組沙島群，可以構(gòu)成一個(gè)長江口的亞三角洲（見圖2）[6]。它有水源水庫，有南隧北橋與南北大陸相連，有大片濕地，有超過10 km的10m以深的橫沙東灘臨北港岸線，是一塊未開發(fā)的廣大空間，未開發(fā)的深水航道和港區(qū)還可在口外深水修建人工島，發(fā)展20m水深以深的深水港區(qū)。這個(gè)亞三角洲加人工島模式可為上海走向海洋，成為建設(shè)海洋強(qiáng)國的前沿地區(qū)，為上海市航運(yùn)中心發(fā)展提供廣闊的新空間，成為上海市進(jìn)一步走向海洋的有利基地。

圖2 長江口亞三角洲體系Fig.2 The sub delta in the Changjiang Estuary

4 上海城市發(fā)展的新空間

橫沙成陸給上海帶來新的發(fā)展空間，也為上海市和上海港的發(fā)展帶來新機(jī)遇。眾所周知，大地是人類空間發(fā)展的母親。上海是全國最小的省市級單位，上海城市從浦西開始發(fā)展，走向浦東，上海港也從蘇州河走向黃浦江，再從黃浦江走向海洋，由于長江口水深不足，從而走向杭州灣的洋山港，如今橫沙東灘吹填圍墾可以獲得400 km2以上的寶貴陸域。這就使得上?？梢詮钠謻|這個(gè)龍頭進(jìn)一步走向龍口之珠的橫沙東灘，以海洋新城的姿態(tài)走向正在建設(shè)海洋強(qiáng)國的中華大地，使上海進(jìn)一步走向海洋，這給上海城市發(fā)展帶來莫大的機(jī)遇。而對上海港而言，也帶來了一個(gè)從水深不足的港口走向面向世界深水大港之路的新機(jī)遇。

上海以扼居中國第一大河，具有廣闊腹地、黃金水道的長江河口而興。它從扼居長江三角洲前沿宋代的青龍港走向黃浦江上的上海和下海。鴉片戰(zhàn)爭后，一躍成為雄居亞洲的最大港口，乃至世界大都市的世界大港。上海以港而興，然而在航運(yùn)向大型化、吃水向深水化發(fā)展的時(shí)代，河口以攔門沙水深不足而不能適應(yīng)需求，于是在20世紀(jì)末開始整治攔門沙，興建能夠使第三代至第四代集裝箱順利進(jìn)出的12.5m水深的深水航道，并且在杭州灣的崎嶇列島興建洋山港作為上海港的樞紐港。然而，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的形式走向港口發(fā)展的新需求，世界航運(yùn)事業(yè)蓬勃發(fā)展，集裝箱已經(jīng)發(fā)展到18 000箱，吃水為18m水深的需求，散貨船已出現(xiàn)40萬噸的巨型船舶，吃水為22m水深的需求，我國沿海多個(gè)港口航道都以23m水深的標(biāo)準(zhǔn)來適應(yīng)航運(yùn)發(fā)展的需求。

從國內(nèi)水運(yùn)事業(yè)的發(fā)展來看，水運(yùn)量增長異常迅速。20世紀(jì)90年代初，全國運(yùn)量不足1.0×109t/a，而2012年全國水運(yùn)量已達(dá)9.471×109t。超過億噸吞吐量的港口，全國達(dá)到29個(gè)之多。據(jù)交通部長江航運(yùn)管理局統(tǒng)計(jì)，長江干流2012年貨運(yùn)量亦達(dá)1.75×109t。上海港2012年的貨物吞吐量為7.36×108t，而浙江舟山、北侖兩港的貨物吞吐量達(dá)7.44×108t，超過上海港，并且其年增速達(dá)7.2%，超過上海1.1%的增長率。上海港面對物流迅速增長的態(tài)勢，作為全國航運(yùn)中心而言，應(yīng)該予以正視。另外，上海港本身還存在許多瓶頸問題需要面對。其一，上海港的大陸岸線、外高橋已經(jīng)建到第七期，資源已經(jīng)用足，若需增加新的泊位，勢必要另辟港區(qū)。其二，上海港航道所用的北槽深水航道只需12.5m即將延伸至南京，因而就河口龍頭的上海港而言，已無優(yōu)勢可言。南京以下，長江下游300 km的岸線可以發(fā)展深水港之處，很是富裕。從承接上游物流方面，瀏河以上港口比起上海港更有優(yōu)先條件。面對國內(nèi)外航運(yùn)發(fā)展的形勢，上海港不能僅憑“T”字形焦點(diǎn)的區(qū)位優(yōu)勢，而沒有急迫感。“T”字仍然是上海港的區(qū)位優(yōu)勢，對內(nèi)，長江依然以上海為龍頭，陸路交通使上海有更為廣闊腹地的優(yōu)勢；對外，上海港是長江三角洲這個(gè)中國最大的經(jīng)濟(jì)輻集區(qū)域的龍頭。要發(fā)揮這個(gè)重要的區(qū)位優(yōu)勢，關(guān)鍵還是在于加大物流服務(wù)的能力。能力不足就是上海港目前的狀況，水深12.5m航道只是第三、四代集裝箱以及5萬噸全天候和10萬噸全天候時(shí)代的要求；現(xiàn)在已是18 000箱和30萬噸～40萬噸散裝船吃水的要求，要使上海港仍然能夠維持全國第一大港的要求，就應(yīng)該有吃水23m的航道。這對上海港而言是一個(gè)很嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

然而，上海港需要認(rèn)識到長江黃金水道仍然是上海發(fā)展的生命力，長江廣闊腹地和長江黃金水道仍是上海的優(yōu)勢，正視上海仍然有建設(shè)世界級深水大港的條件。人類驅(qū)動(dòng)力已經(jīng)被認(rèn)為是地球系統(tǒng)的第三驅(qū)動(dòng)力，上海既然能夠使礙航的巨大攔門沙體成為12.5m的航道，就也有能力解決20m水深的深水泊位。也只有實(shí)現(xiàn)20m深水大港的建設(shè)，才能實(shí)現(xiàn)上海新空間建設(shè)。上海可以從兩個(gè)途徑來解決這個(gè)問題：其一，人工島的方式；其二，23m深水航道和挖入式港池。

5 結(jié)語

在第三驅(qū)動(dòng)力的作用下，長江河口發(fā)育模式由兩側(cè)岬角控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹虚g依靠導(dǎo)堤工程建筑向外突出的格局。長江口南港—南槽與北港之間的長興島、九段沙、橫沙島和橫沙東灘組成串珠狀島鏈，形成長江口亞三角洲體系。這種格局的轉(zhuǎn)變及利用航道疏浚土吹填使得橫沙東灘不斷淤漲成陸。

橫沙東灘吹填成陸可以為上海提供超過400 km2的陸域空間，同時(shí)也使20m水深的海域和陸地的距離大為拉近，從橫沙東灘前沿向?？s短為20 km左右，在距離最近的陸域（橫沙東灘）10 km的海域修建人工島，可建設(shè)超過20m水深的港口泊位。另一個(gè)方法就是在橫沙東灘前面海域開挖20 km的23m航道，建設(shè)挖入式深水港池。

近半個(gè)世紀(jì)以來，人類已經(jīng)在一些海域建造了各種形式、各種用途的人工島，上海有建造人工島和開挖20m以深航道的技術(shù)力量。這樣，上海的“T”字形優(yōu)勢便形成“十”字優(yōu)勢，以世界級水深、上海港的優(yōu)質(zhì)服務(wù)來面對18 000箱以至30萬噸級的散裝船，開港口迎天下船。長江黃金水道的優(yōu)勢、流域的開發(fā)空間、長三角的經(jīng)濟(jì)發(fā)展使得上海這個(gè)擁有經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易、金融、航運(yùn)4個(gè)中心的國際大都市可以雄居于長江河口。

[1] Pritchard DW.The dynamics structure of a coastal plain estuary[J].JournalofMarine Research，1956，15：33-42.

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[3] 陳吉余，惲才興，徐海根，等.兩千年來長江河口發(fā)育的模式[J].海洋學(xué)報(bào)，1979，1（1）：103-111.

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