近30年蘆潮港斷面含沙量變化及其影響分析

謝東風，吳修廣，程文龍，張伯虎

(浙江省水利河口研究院，浙江　杭州　310020)

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近30年蘆潮港斷面含沙量變化及其影響分析

謝東風，吳修廣，程文龍，張伯虎

(浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020)

摘要：利用2014年冬季和夏季測次蘆潮港斷面5條水文垂線的全潮水文測驗資料，以及20世紀80年代海岸帶調查期間相同站位的水文測驗資料，對比分析了蘆潮港斷面近30 a 來含沙量、輸沙量的變化情況。分析表明，蘆潮港斷面冬季測次的含沙量和輸沙量有顯著下降趨勢，平均下降幅度為43.00%；夏季測次的含沙量和輸沙量沒有明顯變化；全年含沙量下降幅度約為21.50%，相應地，經蘆潮港斷面輸入浙江省沿海海域的泥沙量由2.30億t/a下降為1.81億t/a。短期內浙江省灘涂資源的淤漲受長江來沙銳減的影響尚不明顯，這主要與長江口外數千年來沉積下來的“泥沙庫”有關。

關鍵詞：長江口；含沙量；浙江沿海海域；灘涂資源；泥沙來源

1問題的提出

浙江省瀕臨東海，海域遼闊，港灣、島嶼眾多，海岸線曲折漫長，灘涂資源十分豐富，根據2010年浙江省灘涂資源調查成果，理論深度基準面以上灘涂面積為22.9萬hm2(343萬畝)[1]。浙江省沿海海域的泥沙來源主要有3類：長江入海泥沙向南輸移、省內入海河流的輸沙和內陸架供沙，其中長江口入海泥沙為浙江省灘涂資源泥沙供給的最主要來源，占總輸沙量的96%[2-4]。

20世紀70—80年代以來，長江入海泥沙呈現減少趨勢，尤其在2003年三峽工程蓄水運行以后，長江入海泥沙呈現急劇下降趨勢[5-6]。80年代以前，長江大通站的年平均輸沙量4.50億t以上， 2004—2013年，年均輸沙量下降至1.36億t，較之20世紀80年代，平均輸沙量減小幅度達70.00%(見圖1)。由于長江入海泥沙主要經長江口與杭州灣交界的蘆潮港斷面，向南擴散輸移，因此，研究該斷面含沙量和輸沙量的變化對浙江省灘涂資源泥沙補給有重要意義。

2現場水文測驗與資料收集

分別于2014年1月、7月在蘆潮港斷面布設5條水文垂線進行現場水文測驗，為便于對比分析，水文垂線布設時為盡量與20世紀80年代海岸帶調查期間的站位保持一致，測站布設見圖2。水文測驗的內容包括水深、潮流流速流向、含沙量、水文、鹽度、懸沙及底質粒徑、風速風向等所有水文要素。其中，潮流流速流向采用聲學多普勒流速剖面儀(ADCP)觀測，大、中、小潮從漲潮前1 h開始觀測，每條垂線、每個航次連續(xù)觀測2個完整潮周期(冬季大潮測次包括3個漲潮和2個落潮)；含沙量取樣采用XCL型橫式采樣器，運用六點法(表層、0.2H、0.4H、0.6H、0.8H、底層)取樣，起迄時間與測流同步，每小時取樣1次，室內含沙量分析采用烘干稱重法。同時抄錄了徐六涇、吳淞、蘆潮港、金山、定海、小洋山等長期站的同期潮位資料。

此外，收集整理了20世紀80年代海岸帶調查期間蘆潮港斷面的水文測驗資料，主要包括水深、流速流向、含沙量等參數，20世紀80年代的測站位置見圖2，其中垂線8131—8135為1981年夏季測次，垂線8341—8345為1983年冬季測次。

3含沙量與輸沙量時空變化分析

3.12014年冬、夏季含沙量時空變化

2014年冬季、夏季測次各垂線的大、中、小潮平均含沙量見圖3～4。在時間上，各水文垂線含沙量有大、中、小潮的周期性變化，冬季和夏季均是大潮最大、中潮次之、小潮最??；在空間上，各水文垂線含沙量總體上自岸向外含沙量逐漸降低，最外側水文垂線的含沙量最低。2014年冬季測次的大中小潮平均含沙量自岸向外依次為1.30，1.13，1.08 ，0.72 ，0.62 kg/m3(見圖3)，夏季測次的大中小潮平均含沙量自岸向外依次為0.92 ，0.71，0.67，0.63，0.27 kg/m3(見圖4)。

3.22014年與20世紀80年代的含沙量與輸沙量對比分析

2014年冬季測次和1983年冬季測次蘆潮港斷面各垂線的漲、落潮平均含沙量與潮差的關系見圖5，給出了LCG01、LCG03和LCG05三條垂線，LCG02、LCG04的變化規(guī)律類似。2014年測次涵蓋了大、中、小等潮型的測驗，各測點垂線平均含沙量與潮差相關系數為0.76～0.92，相關性較好。1983年冬季測次僅有2個潮，潮差為2.26～3.46 m，屬于中潮潮型。數據表明，各垂線含沙量均呈減小態(tài)勢。以蘆潮港站多年平均潮差3.21 m為例，LCG01站垂線平均含沙量由1983年的2.00 kg/m3減少至2014年冬季的1.20 kg/m3，LCG03站垂線平均含沙量由1.60 kg/m3減少至1.00 kg/m3，LCG05站垂線平均含沙量由1.30 kg/m3減少至0.60 kg/m3，各垂線減小幅度為38.00%～53.00%，平均降幅43.00%。

2014年夏季測次各測點垂線平均含沙量與潮差相關性亦較好，相關系數為0.73～0.96(見圖6)。與冬季含沙量整體上呈減少趨勢不同，2014年夏季測次各垂線的含沙量相比1981年夏季測次的變化不顯著。以蘆潮港站多年平均潮差3.21 m為例，LCG01站位垂線平均含沙量20世紀80年代和2014年夏季測次大致相當，在0.70 kg/m3左右，LCG03站位2測次均為0.50～0.60 kg/m3，LCG05站位2測次均在0.22 kg/m3左右。

2014年夏季測次與1981年夏季測次次蘆潮港斷面的輸沙量與潮差關系見圖7；2014年冬季季測次與1983年冬季季測次次蘆潮港斷面的輸沙量與潮差關系見圖8。冬季和夏季測次的斷面輸沙量與潮差都有較好的相關關系，潮差越大，輸沙量也越大。此外，從圖5～8可以看出，斷面輸沙量與潮差的相關性關系優(yōu)于單個垂線含沙量與潮差之間的關系，這可能是由于單個水文垂線測量時隨機性相對較大，將5條垂線作為整體進行分析可在一定程度上減少這種影響。1983年冬季的輸沙量為999.0萬～1 965.3萬t，2014年冬季的輸沙量為288.0萬～2 141.2萬t，在相同潮差情況下，輸沙量明顯比20世紀80年代下降。以蘆潮港站多年平均潮差為例，1983年冬季輸沙量為1 800.0萬t左右，而2014年冬季為1 100.0萬t左右，下降了30.00%～40.00%。2014年夏季與1981年夏季相比沒有明顯變化，在蘆潮港多年平均潮差條件下，輸沙量約600.0萬t。

4輸沙變化對浙江省沿海灘涂的影響

綜合分析表明，蘆潮港斷面冬季含沙量平均下降幅度為43.00%，夏季沒有下降，由此推算蘆潮港斷面全年含沙量下降21.50%。這一變化值與文獻[7]通過整理長江口外海濱區(qū)域1981年以來的數次測驗資料得到的1981—2011年含沙量減幅約21.42%的研究成果基本一致。1980年以來由于長江口灘涂資源開發(fā)，南匯咀岸線外推了約10 km[8]，但是蘆潮港斷面位于岸線南側3 km的水域，因此，斷面潮量受岸線變遷的影響較小。本文假定過去30 a來潮量沒有發(fā)生顯著變化，采用含沙量變化的近似值作為蘆潮港斷面凈輸沙量的變化值。吳華林等[9]采用1840年以來長江口及口外大范圍的多張海圖資料，通過100 a時間尺度的大范圍沖淤分析，計算了長江河口若干重要斷面的泥沙通量。其中，經過蘆潮港斷面輸入浙江沿海的泥沙總量為2.30億t/a。因此，目前經蘆潮港斷面進入浙江沿海的泥沙總量約為在此基礎上下降了21.50%，即1.81億t/a。

從本次測驗資料的分析情況可知，2014年與20世紀80年代相比，夏季含沙量和輸沙量變化不大，而是冬季含沙量和輸沙量下降比較明顯。長江流域進入長江口的泥沙大部分在汛期(4—10月)，長江入海泥沙量的減少也主要發(fā)生在汛期[10]。據此可知長江入海泥沙量的減少對長江口斷面含沙量變化的直接影響較小。冬季測次含沙量與輸沙量下降的原因可能是長江口灘涂資源開發(fā)力度的增大固定了大量泥沙，使得灘面面積減小，活動泥沙也減少，冬季受風浪作用在可以再懸浮的泥沙亦有所減小。

1949年以來浙江省先后于1953—1960年、1977—l978年、l980—1985年、1997年、2004年、2011年開展了6次灘涂資源調查。歷次調查中理論深度基準面以上的灘涂資源面積與調查前長江年均入海泥沙量的關系見圖9，可見自1950年至2010年浙江省灘涂資源在人類活動條件下是動態(tài)變化的。我國建國以來到2010年底，浙江省共圍涂面積23.7萬hm2(356萬畝)，但浙江省理論深度基準面0 m以上灘涂面積與1985年的27.5萬hm2(413萬畝)相比，僅減小約4.7萬hm2(70萬畝)。浙江省灘涂面積呈隨調查時間越近越減少的趨勢，與長江口來沙量逐漸減少的趨勢一致，但灘涂面積變化比長江口來沙量變化滯后30余年，這主要與長江口外“泥沙庫”的調節(jié)作用有關[10-11]。“泥沙庫”存在于長江口外三角洲及浙東海域，存有幾千年沉積下來的泥沙，厚度達40.00～60.00 m，當泥沙供給量小于灘涂泥沙補給量時，更多的泥沙需要從長江口外三角洲的“泥沙庫”獲得。但是近期長江口來沙量大幅減少，“泥沙庫”存量泥沙將不斷減少，長期勢必影響到浙江省水域。

5結論

(1)20世紀80年代以來長江入海泥沙呈急劇下降趨勢，長江大通站2004—2013年的年平均輸沙量下降至1.36億t，較之20世紀80年代的平均輸沙量，減小幅度達70.00%。

(2)2014年開展了蘆潮港斷面5條水文垂線冬季測次和夏季測次的大、中、小潮及全潮水文測驗，與1981年夏季和1983年冬季的水文測驗資料進行對比分析，表明近30 a來蘆潮港斷面冬季測次的含沙量和輸沙量有顯著下降趨勢，平均下降幅度為43.00%，夏季測次的含沙量和輸沙量沒有明顯變化，全年含沙量下降幅度約為21.50%。據粗略估計，經蘆潮港斷面輸入浙江省沿海海域的泥沙量由2.30億t/a下降為1.81億t/a。

(3)根據建國以來的浙江省6次灘涂資源調查，灘涂面積呈隨調查時間越近越減少的趨勢，但灘涂面積變化比長江口來沙量變化滯后30余年，這與長江口外“泥沙庫”的調節(jié)作用有關。由于近期長江口來沙量的大幅減少，“泥沙庫”存量泥沙將不斷減少，長期勢必影響到浙江省水域。

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(責任編輯張書花)

Sectional Sediment Concentration Change and its Impact Analysis of Luchao Port in Recent 30 Years

XIE Dong-Feng, WU Xiu-Guang, CHENG Wen-long, ZHANG Bo-Hu

(Zhejiang Institute of Hydraulics & Estuary, Hangzhou 310020, Zhejiang, China)

Key words:Yangtze River estuary;sediment concentration; Zhejiang coastal waters;tidal flat resources; sediment source

Abstract:Using full tidal hydrological data of 5 hydrological vertical lines at Luchao Port section during 2014 winter and summer measuring times,as well as the hydrometry information of the same hydrological stations during coastal zone investigation period in the 1980s,this paper comparatively analyzed the sediment concentration and sediment discharge change of Luchao Port section in recent 30 years.The results showed that the sediment concentration and sediment runoff had a significant downward trend in winter measuring times, with an average decline amplitude of 43.00%.Sediment concentration and sediment discharge of summer measuring times had no obvious change. Annual sediment concentration decreased by about 21.50%.Accordingly, the sediment amount passing through Luchao Port section entering Zhejiang coastal waters dropped from 230 million t/a to 181 million t/a.The accretion of Zhejiang tidal flat resources wasn’t obviously affected by the sharp drop of Yangtze River sediment in the short term.This was mainly related to “Sediment Library” deposited over thousands of years in Yangtze River estuary.

收稿日期：2015-12-07

基金項目：水利部公益性行業(yè)科研專項(201401010)；浙江省自然科學基金(LY16D060004)。

作者簡介：謝東風(1981-)，男，高級工程師，博士，主要從事河口海岸研究。E-mail：22146270@qq.com

中圖分類號：P332.5

文獻標識碼：A

文章編號：1008-701X(2016)02-0008-04

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.003