嘉興港運(yùn)行與北岸深槽維護(hù)對(duì)策初探

曹 穎,唐子文

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

北岸深槽藍(lán)田廟—浙滬交界處金絲娘橋所在的全公亭深槽為東方大港—嘉興港的所在地。1917年孫中山在他撰寫的《建國(guó)方略》中曾提出在乍浦一帶開辟 “東方大港”,但由于諸多原因未能實(shí)現(xiàn)。1986年嘉興港開始啟動(dòng)建設(shè),自20世紀(jì)90年代以來步入了快速發(fā)展期,相繼建成了一批雜貨、煤炭、石油、多用途的萬噸級(jí)以上深水泊位,貨物吞吐量不斷增長(zhǎng)。“十一五”期間,嘉興市大力發(fā)展現(xiàn)代物流業(yè),重點(diǎn)建設(shè)以嘉興港和內(nèi)河集裝箱港為主的海河聯(lián)運(yùn)物流基地、以滬杭高速和乍嘉蘇高速為主的物流走廊,形成了長(zhǎng)三角重要的現(xiàn)代物流樞紐。2009年嘉興港實(shí)現(xiàn)吞吐量3 485萬t,其中集裝箱吞吐量約20萬標(biāo)箱?！都闻d港總體規(guī)劃》從嘉興港的區(qū)域定位、性質(zhì)功能、岸線利用、水陸域布局等各個(gè)方面進(jìn)行了規(guī)劃。

1 嘉興港概況

嘉興港由獨(dú)山、乍浦、海鹽3大港區(qū)組成,至2010年3大港區(qū)擁有生產(chǎn)性碼頭泊位近40個(gè)。對(duì)于港口碼頭,其生存的根本就是碼頭前沿與航道的水深條件。嘉興港的發(fā)展得益于良好的水深條件,但嘉興港的進(jìn)一步發(fā)展也受到了水深條件的制約。嘉興港碼頭前沿水深條件雖然較好,但由于北岸深槽上段礙航段的存在,低潮位時(shí)水深嚴(yán)重不足,且近10 a來有著明顯的淤積趨勢(shì),其中海鹽港區(qū)僅能靠泊3000～5 000 t船舶,且需乘潮通過礙航段,這一水深條件遠(yuǎn)不能滿足規(guī)劃建設(shè)1萬～2萬t泊位的需求。此外,從乍浦、獨(dú)山兩港區(qū)的實(shí)際運(yùn)營(yíng)調(diào)研,港區(qū)前沿在一些不利年份出現(xiàn)淤積情況,所幸在發(fā)現(xiàn)港區(qū)前沿的淤積后,及時(shí)開展了疏浚作業(yè),未對(duì)碼頭運(yùn)營(yíng)造成大的影響。在沖淤變化幅度較大的錢塘江河口,持續(xù)關(guān)注北岸深槽水深條件的變化,及早開展港區(qū)及航道減淤對(duì)策的研究確已十分必要。

2 北岸深槽沖淤變化

嘉興港前沿為北岸深槽,自上而下分別為海鹽深槽、乍浦深潭和全公亭深槽。近岸深槽范圍大致離岸0.5～1.0 km,由于沿程深潭的存在,水深變化較大,最深處在乍浦深潭高程可達(dá)-50.0 m以上,航道淺點(diǎn)有3處,一處在白沙灣,高程約-15.0～-17.0 m;一處在獨(dú)山,高程約-13.0～-15.0 m;另外一處在場(chǎng)前,高程在-10.0 m以上。深槽剖面形態(tài),近岸坡度較陡,最陡可達(dá)1%～2%,離岸坡較緩。全公亭深槽外側(cè)有獨(dú)山淺灘存在,其最高點(diǎn)高程可達(dá)-3.0 m以上,-5.0 m以上淺灘寬度在1.5 km左右。淺灘外側(cè)有乍浦—金山潮汐通道,其最深點(diǎn)高程低于全公亭深槽,但寬度與全公亭深槽接近。

2.1 深槽容積變化

在分析北岸深槽的沖淤變化時(shí),為了區(qū)別人類活動(dòng)以及河勢(shì)、徑流變化造成的影響,對(duì)離岸3 000 m,高程-2.0 m以下河槽進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)分為3個(gè)時(shí)段:即1972—1977年為治江初期尖山走北河勢(shì),1991—1998年為治江后期走北河勢(shì),1999—2006年為近期 (期間:1978—1985年治江中期的走南河勢(shì)因測(cè)圖很少未參與統(tǒng)計(jì),1986—1990年為過渡時(shí)期,河勢(shì)變幅較大也未參與統(tǒng)計(jì))。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料分析,20世紀(jì)70年代至本世紀(jì)初北岸深槽澉浦—金山段容積總體淤積了0.45億m3,其中上游澉浦—乍浦段是淤積的,下游乍浦—金山段是沖刷的。進(jìn)入21世紀(jì)初后,乍浦以上仍為淤積,但淤積幅度已小于20世紀(jì)70—90年代;乍浦下游以獨(dú)山—全公亭為界,上段開始出現(xiàn)淤積,下段仍為沖刷,但幅度略小于 20世紀(jì) 70—90年代。

20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初上段的海鹽深槽總計(jì)淤積了1.25億m3,其中20世紀(jì) 70—90年代淤積了0.76億m3,20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初海鹽深槽淤積了0.49億m3。20世紀(jì)70年代至21世紀(jì)初下段全公亭深槽沖刷了0.81億m3,其中20世紀(jì)70—90年代沖刷了0.77億m3,20世紀(jì)90年代至21世紀(jì)初僅沖刷了0.04億m3。

目前錢塘江河口已基本圍墾到位,今后圍墾區(qū)域多數(shù)在杭州灣內(nèi),預(yù)計(jì)全公亭深槽仍將有淤積發(fā)生。

2.2 深槽最深點(diǎn)變化

根據(jù)杭州灣固定測(cè)量大斷面及針對(duì)北岸深槽加測(cè)斷面的資料,分析北岸深槽的深泓變化。圖1是以乍浦深潭為界的深泓高程平均值變化過程圖,即以1～20斷面為乍浦深潭以上求取深泓高程平均值,以21～30斷面為乍浦深潭以下求取平均值,可以看出上下游變化差異非常明顯。

乍浦深潭以下最深點(diǎn)平均值始終維持在-18.0～-20.0 m,變幅較小,較為穩(wěn)定。而乍浦深潭上游側(cè),最深點(diǎn)平均值呈現(xiàn)階梯狀抬升的變化,1998年以前,均值為-14.0 m左右,1999—2005年維持在-12.0 m以下,2006年后抬升至-10.0 m左右維持至今。2次淤積分別發(fā)生在1998—1999年以及2005—2006年。

圖1 北岸深槽乍浦深潭上下游深泓1995年以來平均高程變化圖

圖2是嘉興港沿岸深槽最深點(diǎn)高程的沿程變化圖。圖2中,以乍浦深潭為界,上游側(cè)高程較高且發(fā)生了明顯的淤積,2010年較之1995年礙航的場(chǎng)前段淤高2.00 m左右,南臺(tái)頭段淤積1.00 m左右,乍浦深潭以下高程較低,且未見明顯的趨勢(shì)性變化。

2.3 灘槽地貌變化

根據(jù)多年對(duì)杭州灣北岸地貌的研究,北槽在北岸突出的磯頭和頂沖岸邊界的漲潮流作用下,形成類似于海灣的韻律岸線。上下游有磯頭作為節(jié)點(diǎn),在磯頭前沿形成深潭,兩磯頭之間則形成弧形的韻律岸線,其前沿為北岸深槽,深槽外側(cè)則有淺灘堆積。例如在海鹽段磯頭韻律地貌表現(xiàn)為 “秦山深潭—北岸深槽乍浦—秦山段—白塔沙—乍浦深潭”的組合,在全公亭段則表現(xiàn)為“乍浦深潭—北岸深槽金山—乍浦段—獨(dú)山淺灘—金山深潭”的組合(見圖3)[1]。

圖3 全公亭磯頭韻律地貌圖

這一地貌組合的河床演變是各單元向動(dòng)態(tài)平衡發(fā)展的結(jié)果,各地貌單元的變化存在相互作用,因此當(dāng)研究北岸深槽嘉興港的變化時(shí),必須關(guān)注上下游深潭及獨(dú)山淺灘的變化。同時(shí)從周邊地貌入手也是治理維護(hù)嘉興港的一條重要思路。根據(jù)初步研究,全公亭磯頭韻律地貌中,全公亭深槽最深點(diǎn)平均值維持在-18.0～-20.0 m,變幅較小,目前沒有明顯的趨勢(shì)性變化,較為穩(wěn)定。

乍浦深潭以深潭中心為界,上游側(cè)-20.0 m等高線范圍相當(dāng)穩(wěn)定,-20.0 m上溯距離的差異不足1.0 km;深潭下游側(cè)則變化相對(duì)較大,尤其是外浦山以下,深潭向下游延伸的距離和向南側(cè)的擴(kuò)張范圍變化均較大,對(duì)下游嘉興港的影響相對(duì)也較大。

金山深潭由于測(cè)圖次數(shù)較少,僅有1959年、2003年和2010年3次,從這3次測(cè)圖來看,金山深潭是向上游擴(kuò)張沖刷的,其-15.0 m等高線1959年在金絲娘橋下游;2003年上溯至全公亭以上,上下游變動(dòng)近15.0 km,寬度達(dá)1.0 km左右;2010年更與上游乍浦深潭串通,寬度達(dá)3.0 km以上。

獨(dú)山淺灘的西端受制于乍浦深潭,北側(cè)受控于北岸深槽,均較為穩(wěn)定,而南側(cè)和尾部東端則變幅較大,尤其是東端,從2002年淺灘下伸至8.5 km長(zhǎng),到2004年縮至5.0 km左右,之后再度下行,至2008年恢復(fù)了2002年的長(zhǎng)度,但在淺灘寬度方面卻有所縮減,至2011年長(zhǎng)度又回縮至5.0 km。

3 嘉興港維護(hù)對(duì)策初探

3.1 澉浦潛順壩方案[2]

從維持整個(gè)北岸深槽的水深穩(wěn)定考慮,引導(dǎo)更多的漲、落潮流進(jìn)入北岸深槽,應(yīng)可達(dá)到改善北岸深槽水深、防止秦山核電群取水口及航道淤積的目的。為此大致在目前澉浦淺灘位置,自海鹽獅子山至五團(tuán)段布置長(zhǎng)24.0 km左右,頂高程為0.25 m(約中潮位)的澉浦潛順壩 (見圖4)。

圖4 澉浦潛順壩和白塔沙潛順壩方案圖

經(jīng)計(jì)算分析,這一方案可使上游側(cè)至乍浦段順壩北部水域漲落潮流速增大,相應(yīng)地,順壩南部水域漲潮流速減小,而順壩南部落潮流速上游段略有增大,下游段減小。僅從流速變化來看該方案有利于澉浦—乍浦北岸深槽(包括秦山核電取水口、乍浦港)以及南岸上虞岸段河床的沖刷。該方案地形反饋后對(duì)潮汐、潮量和涌潮的影響要大于地形反饋前,順壩北部因地形反饋后該水域河床刷深,漲、落潮流速減小,而順壩的南部因地形反饋后該水域河床有所淤積,北岸深槽漲、落潮流速進(jìn)一步增加。

3.2 白塔沙潛順壩方案

白塔沙潛順壩方案見圖4。近年來白塔山?jīng)_刷槽發(fā)育,北岸深槽秦山—乍浦最深點(diǎn)均發(fā)生明顯抬高,北岸深槽分流比有所減少,如果白塔山?jīng)_刷槽繼續(xù)發(fā)育,對(duì)北岸深槽維護(hù)更為不利。另一方面北岸深槽乍浦至秦山段縱剖上存在2個(gè)沙脊,一個(gè)在南臺(tái)頭附近,高程為-6.6±0.5 m,另一個(gè)在場(chǎng)前附近,高程為-9.2±0.5 m,近年由于總漲落潮量的減少(自然演變和人類活動(dòng)綜合影響),沙脊分別有1.0～1.5m的抬升。因此,考慮在南臺(tái)頭至五團(tuán)外側(cè)白塔山?jīng)_刷槽下游側(cè)和場(chǎng)前至瓦山間布設(shè)2道潛順壩,一方面阻斷白塔山?jīng)_刷槽的繼續(xù)發(fā)育,另一方面增大南臺(tái)頭和場(chǎng)前附近北槽漲潮流,適當(dāng)降低南臺(tái)頭附近礙航床面高程。本次方案先考慮南臺(tái)頭附近布設(shè)1條長(zhǎng)3.0 km,頂高程為0.25m(約中潮位),走向北偏東77°的潛順壩。

根據(jù)計(jì)算分析,該方案對(duì)大范圍的潮汐、流場(chǎng)和凈輸水場(chǎng)影響較小,其影響主要在澉浦—乍浦北岸深槽的局部范圍內(nèi)。方案實(shí)施后削弱了進(jìn)入白塔沙深槽的漲、落潮流,增強(qiáng)了壩西端(上游側(cè))及上游靠近北岸側(cè)的漲、落潮流,但同時(shí)也減弱了秦山核電取水口及澉浦—乍浦北岸深槽其余岸段的漲、落潮流,可能引起秦山核電取水口和乍浦港附近水域的淤積,淤積厚度為0.5～2.0 m。該方案還表明,類似潛順壩方案可以整治北岸深槽的局部淺點(diǎn),使淺點(diǎn)刷深,但為了整治大范圍的秦山—乍浦北岸深槽,需采用更大規(guī)模的整治方案。

3.3 獨(dú)山淺灘潛順壩方案

獨(dú)山淺灘的變化與全公亭深槽之間存在一定的相關(guān)關(guān)系,獨(dú)山淺灘的存在決定著全公亭深槽占北岸漲潮流的分流比。因此,可考慮在獨(dú)山淺灘下游側(cè)布設(shè)潛順壩 (見圖5),阻截部分進(jìn)入乍浦—金山潮汐通道的漲潮流使之向全公亭深槽偏轉(zhuǎn),從而增大全公亭深槽漲潮流分流比,達(dá)到維持近岸深槽水深的目的。本方案布設(shè)1條長(zhǎng)2.0 km,頂高程為0.25 m(約中潮位),走向東偏北8°的潛順壩。

圖5 獨(dú)山淺灘潛順壩方案圖

經(jīng)分析,這一方案可增大全公亭至獨(dú)山一段近岸深槽的分流比,對(duì)嘉興港區(qū)及嘉興電廠碼頭群的水深條件有利,但對(duì)于獨(dú)山以上乍浦深潭而言,其水動(dòng)力可能變化不大或者反而有所削減。

3.4 人工磯頭方案

本方案設(shè)想來自于對(duì)磯頭韻律地貌的研究,上下游磯頭是維持深潭的根本要素,深潭向上下游的擴(kuò)展是加大近岸深槽水深的關(guān)鍵之一,而深槽中段水深條件相對(duì)較差,也是由于距離上下游磯頭均較遠(yuǎn),上下游深潭的影響均已削弱。為加大這一影響,在磯頭韻律地貌的中部設(shè)置人工磯頭,將其分割為2個(gè)甚至更多組的磯頭韻律地貌,設(shè)想了可能布置人工磯頭的位置(見圖6)。人工磯頭是一種行之有效的維持深槽水深的方案,但這一方案由于對(duì)上下游的影響很大,將會(huì)有新的深潭、淺灘形成,可能對(duì)獨(dú)山淺灘形態(tài)造成較大影響,因此對(duì)磯頭的個(gè)數(shù)、設(shè)置位置和規(guī)模等都需要進(jìn)行全面的、多手段的細(xì)致研究,考慮其上、下游甚至大范圍造成的各種影響。

圖6 人工磯頭布置圖

4 結(jié) 語

(1)北岸深槽20世紀(jì)70—90年代澉浦—乍浦段是淤積的,乍浦—金山段是沖刷的。進(jìn)入2000年后,乍浦以上淤積幅度減小,乍浦以下上段開始出現(xiàn)淤積,下段沖刷幅度減小,乍浦深潭以下最深點(diǎn)較為穩(wěn)定,深潭上游側(cè)最深點(diǎn)平均值呈現(xiàn)階梯狀抬升的變化。

(2)北槽在北岸突出的磯頭和頂沖岸邊界的漲潮流作用下,形成類似于海灣韻律岸線的地貌組合,稱之為“磯頭韻律地貌”。

(3)澉浦潛順壩、白塔沙潛順壩、獨(dú)山淺灘潛順壩以及人工磯頭等方案可能對(duì)北岸深槽局部或較大范圍的水深起到一定的維護(hù)作用。

[1]朱奚冰,曹穎,魯海燕,等.杭州灣灘槽沖淤分析 [R].杭州:浙江省錢塘江管理局,浙江省水利河口研究院,2012.

[2]潘存鴻,胡國(guó)建,唐子文,等.錢塘江尖山以下河段水沙運(yùn)動(dòng)和灘槽演變研究 [R].杭州:浙江省水利河口研究院,2010.