長(zhǎng)江口泥沙資源可持續(xù)利用方案探討

夏雪瑾

摘 要：針對(duì)上海市灘涂促淤圈圍工程砂源日趨緊張的問題，分析了上海市泥沙資源供需狀況，長(zhǎng)江口可采優(yōu)質(zhì)砂源范圍和儲(chǔ)量有限，但泥沙需求量不小，建議研究制定相關(guān)激勵(lì)政策，引導(dǎo)各方積極利用長(zhǎng)江口航道疏浚土。在此基礎(chǔ)上重點(diǎn)針對(duì)南匯東灘和橫沙東灘等圈圍工程，初步估算了工程所需筑堤砂和吹填砂的砂量，探討提出兩個(gè)促淤圈圍工程泥沙資源合理利用方案，供今后工程設(shè)計(jì)施工時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江口；泥沙資源；需求分析；可持續(xù)利用

中圖分類號(hào)：TV141 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2016）08-0046-03

長(zhǎng)江口是我國(guó)最大的河口，長(zhǎng)江輸沙量巨大，由它塑造的三角洲不僅在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位，而且具有獨(dú)特的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。泥沙是河口海岸自然調(diào)整中的關(guān)鍵問題，眾多學(xué)者做了大量研究，主要集中在河口泥沙對(duì)流域水沙通量變化的響應(yīng)、泥沙粒度特征對(duì)泥沙動(dòng)力的響應(yīng)、河口水沙混合特征、懸沙輸運(yùn)模擬以及河床演變等幾個(gè)方面的內(nèi)容。

近年來，受上游水利工程攔沙、水土保持等因素綜合影響，長(zhǎng)江來沙量不斷減少，上海市灘涂圈圍供需砂矛盾日益突出，研究長(zhǎng)江口泥沙資源的可持續(xù)利用是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)。為此，本文在分析上海市圈圍造地工程用砂需求和長(zhǎng)江口可利用砂源的基礎(chǔ)上，探討長(zhǎng)江口泥沙資源優(yōu)化配置和高效利用方案，為上海市灘涂圈圍造地工程合理利用泥沙資源提供技術(shù)支撐，對(duì)支撐河口地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有實(shí)際意義。

1 長(zhǎng)江口泥沙資源供需分析

長(zhǎng)江口和杭州灣的泥沙主要來自長(zhǎng)江流域，近年來由于上游水土保持和水利工程的影響，導(dǎo)致大通站輸沙量呈顯著遞減趨勢(shì)，平均每年下降約630.3萬噸；但是長(zhǎng)江流域每年仍然以一定數(shù)量向河口地區(qū)源源不斷地輸沙。

1.1 泥沙資源需求分析

根據(jù)2008年國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的《長(zhǎng)江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》：至2020年長(zhǎng)江口灘涂開發(fā)總規(guī)模為81.01萬畝，其中近期62.42萬畝，遠(yuǎn)期18.59萬畝；濕地保護(hù)和灘涂開發(fā)利用規(guī)劃堅(jiān)持保護(hù)與開發(fā)并重，多促淤少圈圍，先促淤后圈圍的原則。隨著規(guī)劃的深入推進(jìn)，目前尚未完成的工程有崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘促淤圈圍。

根據(jù)《上海市灘涂資源開發(fā)利用與保護(hù)“十二五”規(guī)劃》：至2015年，上海市促淤28萬畝，圈圍成陸19萬畝（其中農(nóng)用地11萬畝）；展望至2020年，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)圈圍成陸農(nóng)用地不少于22萬畝。截止2013年底，“十二五”規(guī)劃執(zhí)行情況良好，共促淤17.78萬畝，主要分布在南匯東灘、崇明北沿、杭州灣等區(qū)域；圈圍11.39萬畝，主要分布在橫沙東灘、崇明北沿、浦東機(jī)場(chǎng)外側(cè)等區(qū)域。

長(zhǎng)江口泥沙資源主要用于灘涂圈圍造地工程。根據(jù)《長(zhǎng)江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》和《上海市灘涂資源開發(fā)利用與保護(hù)“十二五”規(guī)劃》執(zhí)行情況，預(yù)計(jì)未來上海市可灘涂圈圍造地工程將主要分布崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘、金山龍泉港東西兩側(cè)等區(qū)域，可成陸面積用地在42.3萬畝以上（圖1），需砂量巨大。

根據(jù)工程實(shí)踐，長(zhǎng)江口灘涂圈圍造地工程一般采用先促淤、后圈圍、再吹填的實(shí)施方式，對(duì)砂量的需求主要在圈圍造地階段，包括筑堤砂和圍區(qū)吹填砂兩部分。根據(jù)相關(guān)規(guī)劃、工程區(qū)詳細(xì)地形以及工程區(qū)水文、泥沙、地質(zhì)等基本建設(shè)條件，初步擬定可圈圍工程總體平面布置方案，結(jié)合可圈圍成陸區(qū)域的土地用途，計(jì)算得出上海市未來可灘涂促淤圈圍工程總需砂量約8.7億方，其中筑堤用砂約0.8億方，吹填用砂7.9億方，具體計(jì)算方法見文獻(xiàn)[17]。筑堤用砂需要優(yōu)質(zhì)砂源（粒徑大于0.075mm的顆粒含量大于50%，粘粒（粒徑小于0.005mm）含量小于10%），吹填用砂一般對(duì)砂質(zhì)無特殊要求。崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘等圈圍土地主要為農(nóng)用地，圍區(qū)吹填對(duì)砂質(zhì)無特殊要求，可充分利用細(xì)顆粒泥沙。龍泉港兩側(cè)等圈圍造地主要作為建設(shè)用地，需根據(jù)具體用地項(xiàng)目要求，考慮圍區(qū)吹填對(duì)砂質(zhì)的要求。

1.2 泥沙資源供給分析

長(zhǎng)江口水域淺層可采的優(yōu)質(zhì)砂源經(jīng)過多年開采開發(fā)，資源也已相當(dāng)有限。收集近十多年來長(zhǎng)江口和杭州灣北部500多個(gè)砂源勘察鉆孔資料[17]（50個(gè)鉆孔孔深大于50m，235個(gè)鉆孔孔深20～50m，229個(gè)鉆孔孔深10～20m），對(duì)長(zhǎng)江口的可利用砂源進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。長(zhǎng)江口可采優(yōu)質(zhì)砂源主要位于江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側(cè)、崇明東灘-淺灘邊部、南匯嘴、橫沙淺灘和北港下段主槽等區(qū)域，可采砂源范圍和儲(chǔ)量有限。特別是部分砂源區(qū)周邊河勢(shì)復(fù)雜、與水源地、自然保護(hù)區(qū)相距較近，須特別關(guān)注采砂影響。此外，結(jié)合泥沙資源需求區(qū)域分布，優(yōu)質(zhì)砂源與需求區(qū)域還存在明顯的空間分布不均衡（圖2）；崇明北沿和橫沙東灘等圈圍工程附近有優(yōu)質(zhì)砂源，但南匯東灘以及龍泉港兩側(cè)圈圍工程附近明顯缺少足夠優(yōu)質(zhì)砂源。

根據(jù)《長(zhǎng)江河道采砂管理?xiàng)l例》和《長(zhǎng)江河道采砂管理?xiàng)l例實(shí)施辦法》，“長(zhǎng)江采砂實(shí)行總量控制制度。實(shí)際審批的年度采砂總量不得超過長(zhǎng)江采砂規(guī)劃確定的年度采砂控制總量。每一可采區(qū)實(shí)際審批的年度采砂量不得超過該可采區(qū)的年度采砂控制量?！薄堕L(zhǎng)江中下游干流河道采砂規(guī)劃報(bào)告（2008年修訂）》確定長(zhǎng)江干流河道上海段年度采砂控制總量為2200萬噸（年度采砂控制總量不包括河道、航道整治中疏浚的砂石棄料利用量），砂源可供給量有限。今后長(zhǎng)江河道必將繼續(xù)實(shí)施許可總量限制制度，進(jìn)一步加強(qiáng)泥沙資源優(yōu)化配置和合理利用十分重要。

與此同時(shí)，北槽深水航道每年產(chǎn)生疏浚土資源超過6000萬方，北槽中下段航道至橫沙東灘促淤圈圍區(qū)平均運(yùn)距僅10km左右，是橫沙東灘圈圍工程的良好吹填砂來源。為提高疏浚土的利用水平，建議研究制定相關(guān)激勵(lì)政策，引導(dǎo)各方積極利用長(zhǎng)江口航道疏浚土；同時(shí)加強(qiáng)疏浚土吹泥上灘工藝的優(yōu)化和新技術(shù)研發(fā)，進(jìn)一步降低疏浚土造地利用的成本。

2 泥沙資源合理利用方案

長(zhǎng)江口砂土資源緊張，而優(yōu)質(zhì)砂資源更是稀缺，為了合理利用長(zhǎng)江口泥沙資源，確保泥沙資源的利用不影響河勢(shì)穩(wěn)定、防洪（潮）安全、通航安全、沿江工農(nóng)業(yè)設(shè)施的正常運(yùn)用以及滿足生態(tài)與環(huán)境保護(hù)的要求，建議按照科學(xué)論證、優(yōu)砂優(yōu)用、就近用砂、保護(hù)環(huán)境等原則，統(tǒng)一管理長(zhǎng)江口泥沙資源，減少寶貴的泥沙資源的浪費(fèi)，使泥沙資源得到合理有效的利用。

2.1 砂源地開采條件

砂源地水動(dòng)力條件（如水流較強(qiáng)、波浪較大或過往船只較多都是相對(duì)不利開采的條件）、砂源地的密實(shí)度、含水量、粘粒含量等對(duì)砂源開采有較大影響。從砂源地本身?xiàng)l件看，砂層密實(shí)度呈松散-稍密狀態(tài)，采用吸砂船和抓斗式挖泥船作業(yè)一般不存在困難；砂層密實(shí)度呈較密實(shí)狀態(tài)（如南匯東灘“鐵板”砂），需考慮采用特殊開采工藝。對(duì)江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側(cè)砂源地而言，北港和南槽漲落潮水流較強(qiáng)和過往船只較多是最主要的影響開采不利條件；而口門附近及口外砂源地（橫沙淺灘、南匯嘴和北港下段主槽），由于水面開闊，風(fēng)浪較大是影響開采的主要不利條件。

從砂源地垂向?qū)有騺砜?，江亞南沙沙尾、青草沙水庫北?cè)、橫沙淺灘和北港下段主槽等砂源地表層無泥質(zhì)覆蓋層，適宜吸砂船直接開采。北港主槽下段的上部區(qū)域存在一定厚度的泥質(zhì)覆蓋層，對(duì)開采下部?jī)?yōu)質(zhì)砂源有不利影響。

2.2 可圈圍工程砂源合理利用方案

2.2.1 南匯東灘圈圍工程

南匯東灘圈圍工程擬圈圍面積22.3萬畝，總需砂量為52390萬m3，其中筑堤砂量約3340萬m3，吹填砂量約49050萬m3。

（1）筑堤砂。附近優(yōu)質(zhì)砂源僅有江亞南沙沙尾砂源地、南匯嘴砂源地，上述兩個(gè)砂源地歷經(jīng)多個(gè)工程在此采砂，優(yōu)質(zhì)砂源十分有限。建議筑堤砂所需優(yōu)質(zhì)砂取自青草沙水庫外側(cè)砂源地、北港下段主槽砂源地。

青草沙水庫外側(cè)砂源地：從該砂源地取砂，運(yùn)砂路線自南槽，經(jīng)南港，繞過中央沙頭，至北港上段、青草沙水庫外側(cè)，平均運(yùn)距約96km。該砂源地可采砂儲(chǔ)量約2000萬方，僅能滿足本工程部分筑堤用砂需求。在此采砂需特別注意對(duì)青草沙水庫大堤安全穩(wěn)定的影響，應(yīng)嚴(yán)格限定采砂范圍、開采高程和開采時(shí)序。由于該砂源地淤漲已導(dǎo)致北港主流北偏，沖刷崇明島南岸，因此，在此合理采砂，可改善北港上段河勢(shì)，減輕北港主流沖刷崇明島南岸的不利影響。

北港下段主槽砂源地：從該砂源地取砂，運(yùn)砂路線自南槽，繞過南北槽分汊口，經(jīng)園園沙航道、橫沙通道、橫沙島北，至北港下段主槽，平均運(yùn)距約85km。該砂源地可采砂儲(chǔ)量相對(duì)豐富，可滿足本工程筑堤用砂需求。在該砂源地采取優(yōu)質(zhì)砂源需考慮剝離表層粘土層，同時(shí)需集中在主槽開采，避免開采北港河道兩側(cè)邊界沙體。在該砂源地合理采砂，可改善北港下段攔門沙河段水深條件，穩(wěn)定北港河勢(shì)，有利于開發(fā)北港航道。

（2）吹填砂。南匯東灘圈圍工程圍區(qū)吹填砂量約4.9億方，需砂量特別巨大。因此，首先應(yīng)考慮加強(qiáng)促淤，在工程時(shí)間允許條件下，延長(zhǎng)促淤時(shí)間，盡可能使圍區(qū)灘面淤高，減少吹填砂量。由于圈圍土地為農(nóng)用地，對(duì)吹填砂質(zhì)無特殊要求，應(yīng)優(yōu)先考慮利用航道疏浚土，具體包括南港航道、北槽航道中上段疏浚土。自南港航道駁運(yùn)航道疏浚土，平均運(yùn)距約45km；自北槽航道中上段駁運(yùn)疏浚土，平均運(yùn)距約56km。在充分利用航道疏浚土的基礎(chǔ)上，圍區(qū)吹填土缺口部分，近取用南槽主槽泥沙是最經(jīng)濟(jì)合理的選擇。在此采砂需避免對(duì)附近的九段沙濕地自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

2.2.2 橫沙東灘圈圍工程

橫沙東灘圈圍工程圈圍面積9.2萬畝，總需砂量為20780萬m3，其中筑堤砂量約1850萬m3，吹填砂量約18930萬m3。

（1）筑堤砂。由于橫沙東灘自身及周邊有豐富的優(yōu)質(zhì)砂源，筑堤砂可就近在北港下段主槽、橫沙淺灘采砂。

北港下段主槽砂源地：該砂源地上部存在泥質(zhì)層，需考慮其不利影響；在北港下段主槽采砂有利于河勢(shì)穩(wěn)定和航道開發(fā)。在此采砂還需考慮避免對(duì)毗鄰的長(zhǎng)江口中華鱘自然保護(hù)區(qū)產(chǎn)生不利影響。

橫沙淺灘砂源地：該砂源地緊鄰橫沙東灘，砂質(zhì)優(yōu)良，運(yùn)距較短，是良好的筑堤砂源。在此開采需避免在北港河道邊界附近采砂，影響河勢(shì)穩(wěn)定，應(yīng)適當(dāng)深入淺灘中部開采。

由于橫沙東灘位于北港出?？诟浇?，風(fēng)浪大，潮流急，影響圈圍工程和采砂作業(yè)安全。圈圍工程實(shí)施時(shí)，應(yīng)將安全放在重要位置，必要時(shí)，筑堤砂可在橫沙東灘就近取砂，待大堤修建完成，再考慮外部采砂。

（2）吹填砂。橫沙東灘圈圍工程圍區(qū)吹填砂量約2.1億方，由于圈圍土地為農(nóng)用地，對(duì)吹填砂質(zhì)無特殊要求，應(yīng)優(yōu)先考慮利用航道疏浚土，具體包括北槽航道中段和下段疏浚土。吹填砂量缺口部分，應(yīng)就近利用北港下段主槽砂源。

3 小結(jié)

（1）根據(jù)《長(zhǎng)江口綜合整治開發(fā)規(guī)劃》和《上海市灘涂資源開發(fā)利用與保護(hù)“十二五”規(guī)劃》執(zhí)行情況，預(yù)計(jì)未來上海市可灘涂圈圍造地工程將主要分布崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘、金山龍泉港東西兩側(cè)等區(qū)域，可成陸面積用地在42.3萬畝以上。初步估算，上海市未來可灘涂圈圍工程總需砂量約8.7億方，其中筑堤用砂約0.8億方，吹填用砂7.9億方。

（2）長(zhǎng)江口水域淺層可采的優(yōu)質(zhì)砂源經(jīng)過多年開采開發(fā)，可采優(yōu)質(zhì)砂源主要位于江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側(cè)、崇明東灘-淺灘邊部、南匯嘴、橫沙淺灘和北港下段主槽等區(qū)域，可采砂源范圍和儲(chǔ)量有限。與此同時(shí)，北槽深水航道每年產(chǎn)生疏浚土資源超過6000萬方，建議研究制定相關(guān)激勵(lì)政策，引導(dǎo)各方積極利用長(zhǎng)江口航道疏浚土；并進(jìn)一步加強(qiáng)泥沙資源優(yōu)化配置和合理利用。

（3）以南匯東灘和橫沙東灘促淤圈圍工程為例，探討了可圈圍工程砂源合理利用方案。考慮到可采優(yōu)質(zhì)砂源地的儲(chǔ)量和運(yùn)距，建議南匯東灘促淤圈圍工程筑堤砂所需優(yōu)質(zhì)砂取自青草沙水庫外側(cè)砂源地和北港下段主槽砂源地，吹填砂在盡可能延長(zhǎng)促淤時(shí)間的基礎(chǔ)上，優(yōu)先考慮利用南港航道和北槽航道中上段疏浚土，其他缺口部分，就近取用南槽主槽泥沙；建議橫沙東灘促淤圈圍工程筑堤砂就近考慮北港下段主槽和橫沙淺灘，吹填砂優(yōu)先考慮利用北槽航道中段和下段航道疏浚土，缺口部分，就近利用北港下段主槽砂源。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李九發(fā)，季中.長(zhǎng)江來水來沙對(duì)河口南槽邊灘沖淤變化的統(tǒng)計(jì)分析[J].泥沙研究，1988（4）

[2] 馮衛(wèi)兵，王義剛.三峽工程對(duì)長(zhǎng)江口岸灘的影響[J].河海大學(xué)學(xué)報(bào)，1995，23（5）：14-19

[3] 鈕新強(qiáng)，徐建益.長(zhǎng)江水沙變化對(duì)河口水下沙洲發(fā)育影響的研究[J].人民長(zhǎng)江，2005，36（8）：73-76

[4] 嚴(yán)肅莊，曹沛奎.長(zhǎng)江口外海濱懸浮體的粒度特征及其與鋒面的關(guān)系[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1995（1）：81-89

[5] 王愛軍，汪亞平，高抒等.長(zhǎng)江口枯季懸沙粒度與濃度之間的關(guān)系[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，2005，23（2）：159-167

[6] 沈煥庭，朱慧芳，茅志昌.長(zhǎng)江河口環(huán)流及其對(duì)懸沙輸移的影響[J].海洋與湖沼，1986，17（l）：26-35

[7] 張重樂，沈煥庭.長(zhǎng)江口咸淡水混合及其對(duì)懸沙的影響[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1988（4）：83-88

[8] 竇希萍，李提來，竇國(guó)仁.長(zhǎng)江口全沙數(shù)學(xué)模型[J].水利水運(yùn)科學(xué)研究，1999，（3）：136-145

[9] 丁平興，孔亞珍，朱首賢，朱建榮.波一流共同作用下的三維懸沙輸運(yùn)數(shù)學(xué)模型[J].自然科學(xué)進(jìn)展，2001，11（2）： 147-152

[10] 陳吉余，惲才興，徐海根，董永發(fā).兩千年來長(zhǎng)江河口的發(fā)育模式[J].海洋學(xué)報(bào)，1979，1（1）：103-111

[11] 楊世倫，趙慶英，朱駿.長(zhǎng)江口岸灘近期演變及南水北調(diào)工程的可能影響[J].上海地質(zhì)，2001，22（2）：7-11

[12] 劉紅，何青，王元葉.長(zhǎng)江口表層沉積物粒度時(shí)空分布特征[J].沉積學(xué)報(bào)，2007，25（3）：445-455

[13] 陳沈良，嚴(yán)肅.長(zhǎng)江口及其鄰近海域表層沉積物分布特征[J] .長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2009，18（2）：152-156

[14] 楊世倫，朱駿，李鵬.長(zhǎng)江口前沿潮灘對(duì)來沙銳減和海面上升的響應(yīng)[J].海洋科學(xué)進(jìn)展，2005，23（2）：152-158

[15] 火苗，范代讀，陸琦等.長(zhǎng)江口南匯邊灘沖淤變化規(guī)律與機(jī)制[J].海洋學(xué)報(bào)，2010，32（5）：41-51

[16] 王兆印，何易平，黃文典.長(zhǎng)江的需沙量研究[J].泥沙研究，2008，第1期：26-34

[17] 上海市水務(wù)局，交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江口航道管理局，上海海事局.長(zhǎng)江中下游干流河道采砂規(guī)劃上海段實(shí)施方案（2011～2015年）[R].上海：上海市水務(wù)局，2011