上海岸帶沖淤及對(duì)深水航道工程的影響

院淑敏

（上海市地礦工程勘察院，上海 200072）

上海岸帶沖淤及對(duì)深水航道工程的影響

院淑敏

（上海市地礦工程勘察院，上海 200072）

長(zhǎng)江入海泥沙在復(fù)雜的河口地貌和水動(dòng)力條件下，自然岸帶的沖淤頻繁多變，給沿海重大工程帶來(lái)不利影響，成為上海地區(qū)重要的地質(zhì)災(zāi)害種類。本文結(jié)合長(zhǎng)江河口地區(qū)泥沙運(yùn)移監(jiān)測(cè)成果，分析了其對(duì)長(zhǎng)江口深水航道工程的影響，為工程的日常維護(hù)與安全運(yùn)行提供借鑒。

水運(yùn)工程；深水航道；岸帶沖淤；長(zhǎng)江河口

上海依江傍海，自然條件優(yōu)越，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市合理布局提供了良好基礎(chǔ)。由于上海地處長(zhǎng)江與東部沿海兩條黃金水道的交匯處，其經(jīng)濟(jì)地位在我國(guó)舉足輕重。隨著上海建設(shè)國(guó)際經(jīng)濟(jì)、金融、航運(yùn)、貿(mào)易中心，各類重大海岸工程大量興建并發(fā)揮了重要作用，也為岸帶經(jīng)濟(jì)圈的形成與發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。

受河口三角洲特殊的地理形態(tài)影響，長(zhǎng)江入海泥沙在長(zhǎng)江徑流與海洋潮流等水動(dòng)力條件共同作用下，運(yùn)移和沉積過(guò)程復(fù)雜多變，使自然岸帶的沖淤頻繁演變，給海岸工程帶來(lái)不利影響和安全隱患，成為上海地區(qū)重要的地質(zhì)災(zāi)害種類。

本文結(jié)合長(zhǎng)江河口地區(qū)泥沙運(yùn)移監(jiān)測(cè)成果，分析岸帶沖淤及對(duì)長(zhǎng)江口深水航道工程的影響，為工程的安全運(yùn)行與日常維護(hù)提供借鑒。

1 長(zhǎng)江口岸帶沖淤基本特征

長(zhǎng)江在上海境內(nèi)全長(zhǎng)148km，在上海的流域面積約2400km2。上海海岸線長(zhǎng)度在1980年海岸帶調(diào)查時(shí)為450km。近20年的多次圍墾使海岸線有所延長(zhǎng)，目前已接近500km。上海海岸線約85%分布在長(zhǎng)江口。長(zhǎng)江口岸線中島嶼占3/4左右。

長(zhǎng)江口河段泥沙的沖淤變化明顯。受地球自轉(zhuǎn)柯氏力的影響，長(zhǎng)江口河勢(shì)偏向東南。由此，長(zhǎng)江北支以淤積為主，南支則以沖刷為主。而長(zhǎng)江岸坡總體上也呈北岸淤積，南岸侵蝕的趨勢(shì)。由此對(duì)岸坡的穩(wěn)定性帶來(lái)影響，并對(duì)沿岸工程造成一定威脅，影響工程的使用壽命。

長(zhǎng)江南港在浦東外高橋附近屬淤積岸坡，而長(zhǎng)興島的南岸岸坡則屬于侵蝕岸坡；長(zhǎng)江北港，長(zhǎng)興島的北岸岸坡屬淤積岸坡，而崇明島的長(zhǎng)江岸坡則屬于侵蝕岸坡。但經(jīng)上世紀(jì)50年代以來(lái)的不斷建設(shè)加固，如海塘丁字壩的建設(shè)等，使岸坡總體上趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

岸帶沖淤泛指海岸帶在海洋動(dòng)力和泥沙運(yùn)動(dòng)影響下，海岸線發(fā)生的侵蝕后退或淤積延伸，以及海床床面的侵蝕或淤積現(xiàn)象。岸線沖淤原因既有自然作用，又有人為工程影響。由于主要作用因子的性質(zhì)差異，岸帶沖淤的發(fā)展發(fā)育過(guò)程也存在快慢之分。例如，常規(guī)天氣條件下，岸帶沖淤一般是一個(gè)緩慢發(fā)展的過(guò)程，而在臺(tái)風(fēng)極端天氣作用下，岸帶沖淤又可能快速而急劇。對(duì)工程而言，岸帶沖淤的發(fā)展快慢主要取決于工程對(duì)附近河勢(shì)的影響，對(duì)河勢(shì)影響急劇則岸線沖淤發(fā)展快速，影響不大則岸線沖淤發(fā)展緩慢。岸線沖淤發(fā)展到一定程度會(huì)對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成巨大損害。

除特殊情況下（如臺(tái)風(fēng)等），岸帶沖淤往往是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程，波浪、潮流、泥沙運(yùn)動(dòng)每時(shí)每刻都在作用著海岸，引起海岸帶時(shí)快時(shí)慢的沖淤變化，日積月累，往往會(huì)造成相當(dāng)大的危害。岸帶沖淤的發(fā)展是一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程，但對(duì)工程造成巨大的損壞卻可能發(fā)生在瞬間。例如，岸帶侵蝕到一定程度，會(huì)造成工程的坍塌和傾覆。

岸帶沖淤包括侵蝕和淤積兩個(gè)方面。

海岸侵蝕可造成大量水土流失，土地大面積縮小，甚至?xí)p害海岸帶的村莊、設(shè)施等。海岸侵蝕可能引起海底滑坡，對(duì)海下工程及鉆井平臺(tái)、海底電纜造成損害，有時(shí)，海底滑坡引起了鉆井平臺(tái)的傾復(fù)，海底鋪設(shè)的輸油管道和電纜扭曲甚至被切斷。

岸帶淤積造成的損害主要對(duì)港口和航道而言。港口航道的淤積造成船舶無(wú)法進(jìn)港停泊或正常航行，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致港口或航道的報(bào)廢，引起巨大損失。

2 長(zhǎng)江口深水航道及其沖淤影響

2.1 深水航道工程概況

長(zhǎng)江口深水航道工程位于長(zhǎng)江口的南港北槽，采用整治與疏浚結(jié)合方案[1]，分別建設(shè)分流口工程、雙導(dǎo)堤工程及丁壩工程，輔以疏浚措施開(kāi)挖形成并維護(hù)深水航道（圖1）。1998年1月27日，長(zhǎng)江口深水航道治理一期工程正式開(kāi)工建設(shè)，2000年3月下旬實(shí)現(xiàn)了8.5m目標(biāo)水深的全線貫通。二期工程于2002年4月底開(kāi)工建設(shè)，2004年5月10日，9m水深航道開(kāi)通，2005年3月底實(shí)現(xiàn)了10m水深航道全線貫通的二期工程治理目標(biāo)。三期工程主要以疏浚為主，以實(shí)現(xiàn)12.5m的通航水深，2010年底完成。

2.2 沖淤影響反映

圖1 長(zhǎng)江口水下地形與深水航道工程

長(zhǎng)江口深水航道二期工程建設(shè)后，北槽航槽大部分區(qū)域航道水深都有明顯加深，但在航道中部彎段處出現(xiàn)泥沙的強(qiáng)回淤區(qū)（圖2）。強(qiáng)回淤區(qū)的出現(xiàn)導(dǎo)致北槽回淤量劇增，由原來(lái)2000萬(wàn)m3/a左右增加到5000萬(wàn)m3/a左右。而彎段處航道回淤量也由原1000萬(wàn)m3/a以內(nèi)增加到3000萬(wàn)m3/a以上，回淤量占總回淤量的比重也由2001、2002年的30%左右增加到2008年的70%以上（圖3）。由此產(chǎn)生了巨額的疏浚費(fèi)用。

圖2 1998年9月～2005年11月北槽地形沖淤變化

圖3 北槽航道年回淤?gòu)?qiáng)度分布圖（2005～2007）

2.3 沖淤原因分析

分析二期工程后彎段處的強(qiáng)回淤，主要原因有以下幾個(gè)方面：

（1）由于上游瑞豐沙嘴防護(hù)不夠，導(dǎo)致二期工程建設(shè)后瑞豐沙嘴泥沙侵蝕順流淤積在航道彎段處；

（2）下游九段沙由于深水航道南導(dǎo)堤影響顯著淤高，灘面泥沙在漲潮流帶動(dòng)下進(jìn)入彎段處沉積，上游來(lái)沙和下游來(lái)沙形成了航道彎段處有豐富的泥沙來(lái)源；

（3）彎段處動(dòng)力條件不佳，漲落潮流路存在明顯錯(cuò)位，導(dǎo)致緩流區(qū)的發(fā)展，利于泥沙落淤沉積。

由于長(zhǎng)江口是一個(gè)復(fù)雜的水文環(huán)境，工程建設(shè)后又使各種條件發(fā)生重大變化。在工程建設(shè)前和建設(shè)中，對(duì)上述問(wèn)題未能有清晰認(rèn)識(shí)，故發(fā)生二期工程后局部淤積現(xiàn)象。

2.4 工程對(duì)策措施

為解決上述淤積問(wèn)題，長(zhǎng)江口深水航道工程采取了一系列措施。

其中采取的工程措施包括：穩(wěn)定上游瑞豐沙等活動(dòng)砂體，減少上游來(lái)沙；在南導(dǎo)堤內(nèi)側(cè)建立攔沙堤，攔截九段沙越堤泥沙；適當(dāng)延長(zhǎng)上段丁壩長(zhǎng)度，束窄水流，減少緩流區(qū)。同時(shí)，加強(qiáng)日常航道的疏浚防護(hù)。

迄今為止，彎段處強(qiáng)回淤的問(wèn)題已得到明顯改善[2]。

3 岸帶沖淤的綜合防護(hù)

岸帶沖淤的原因較為復(fù)雜，影響因素眾多[3,4]。沿岸泥沙條件和海岸動(dòng)力的變化是導(dǎo)致岸帶沖淤發(fā)生的直接原因，而引起泥沙條件和海岸動(dòng)力改變的根本原因是自然變化和人為影響。

其中，自然因素主要包括：河流改道、降水量減少、海平面上升、風(fēng)暴潮侵蝕、地形變化等[5～10]，而人為影響則主要由：岸灘挖砂、河流輸沙減少、海岸工程引起河勢(shì)改變等因素[11]。

岸帶沖淤的防治對(duì)策和技術(shù)措施應(yīng)考慮如下方面：

（1）工程規(guī)劃設(shè)計(jì)要充分研究河勢(shì)變化，分析工程建設(shè)前后最大沖淤幅度及發(fā)生區(qū)域，據(jù)此優(yōu)化工程布置以減少?zèng)_淤幅度或預(yù)先進(jìn)行沖淤影響防護(hù)；

（2）工程建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)地形觀測(cè)[12]，盡早發(fā)現(xiàn)岸帶沖淤災(zāi)害隱患并采取相關(guān)措施；

（3）對(duì)侵蝕而言，可修建保灘防護(hù)工程，如海岸筑堤、石塊護(hù)坡、種植防護(hù)植被及防護(hù)林帶等；

（4）對(duì)淤積而言，可修建減淤工程改變水流泥沙結(jié)構(gòu)或進(jìn)行疏浚來(lái)治理。

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Shanghai Coastal Erosion and Accumulation and Its Inf uence on Deep-water Channel Project

YUAN Shumin

（Shanghai Institute Geological Engineering Exploration, Shanghai 200072）

The sedimentation of the Yangtze River, under the complex landform and hydrodynamic conditions, have such characteristics as frequent natural erosion and deposition of the coast with changeable, detrimental to major coastal engineering, and become an important kind of geological disaster in the Shanghai area. Based on the monitoring results of the Yangtze River estuary sediments, this paper analyzes its inf uence on the Yangtze estuary deepwater channel project, which will provide some suggestion for daily maintenance and safe operation of the project.

Waterway engineering; Deep water channel; Erosion and accumulation; the Yangtze River estuary

P343.5

A

1007-1903（2014）01-0014-03

院淑敏（1964- ），女，工程師，主要從事城市地質(zhì)工作。Email: yyy130@163.com。