长江口横沙浅滩挖入式港池与入海航道区域海床稳定性分析

长江口横沙浅滩挖入式港池与入海航道区域海床稳定性分析虞志英;张志林;金鏐;徐海根;李身铎

【摘要】提议中的横沙浅滩挖入式港池和入海航道区域位于长江口北港和北槽之间的横沙浅滩以及长江口外的水下三角洲海域.长江河口长期以来承受数亿万吨计流域来沙在河口区的堆积,发育了巨大的陆上和水下三角洲,横沙浅滩则是与崇明东滩、九段沙同为长江河口拦门沙地区的三大浅滩之一,长期以来位置和海床均十分稳定,是建设挖入式港池的理想区域.长江水下三角洲形成历史悠久,地形平坦,以三角洲沉积为主.随着近年来长江来沙量的逐渐减少,使长年来地形变幅甚小,对深水航道建设提供了有利的稳定环境.本文主要从海床稳定性的角度,对海床演变环境及演变趋势作出分析研究,为在长江口建设深水港提供参考.

【期刊名称】《华东师范大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2013(000)004

【总页数】17页(P55-71)

【关键词】挖入式港池;横沙浅滩;海床稳定性

【作者】虞志英;张志林;金鏐;徐海根;李身铎

【作者单位】华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;长江水利委员会长江口水文水资源勘测局,上海 200213;交通运输部长江口航道管理局,上海200003;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062;华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海 200062

【正文语种】中文

【中图分类】P751

0 引言

拟议中的横沙浅滩挖入式港池和出口航道，位处长江口北港、北槽两汊道之间的横沙浅滩以及水下三角洲海域.

众所周知，长江河口为水丰沙多的中等潮汐河口，数千年来承受长江流域数以亿万吨计泥沙的下泄沉积，发育了巨大的陆上和水下三角洲，随着水下三角洲的不断向海延伸，前缘水深已达－30～－50 m处.长江口历史演变经历了一个河口分汊，沙洲并岸，河口束狭，河槽加深的过程，才形成了目前三级分汊、四口入海的格局［1，2］，在河口口门区则覆盖广为发育的河口拦门沙沉积区，挖入式港池拟选的横沙浅滩则是其中一个组成部分.

设想中的上海国际航运中心横沙浅滩挖入式港池和航道的建设规模，是世界级的深水大港，对自然和环境条件具有特殊要求，其中选址所在的横沙浅滩和水下三角洲的海床地形稳定性及所在区域的水动力条件，以及沉积特性，是建港可能性中必需具备的重要基础.对此本文专门就横沙浅滩和水下三角洲海床地形的稳定性作出分析研究.

1 横沙浅滩地形稳定性

横沙浅滩与横沙东滩相连，原有横沙串沟分隔.横沙浅滩介于长江口北港与北槽两大入海汊道之间，与崇明浅滩和九段沙浅滩同为长江口三大浅滩之一，均位于长江口拦门沙沉积区内（见图1）.

19世纪初，当时横沙岛尚未露水（见图2），横沙东滩、横沙浅滩与九段沙统称铜沙浅滩，横贯在长江口门.至19世纪中叶，横沙岛露水（见图3），1880年开始围垦，1908年成陆面积16 km2，成陆后，受东南季风波浪和潮流侵蚀，岛东南部冲刷，沙体向西北方移动，至1958年累计移动了约10 km.1931年前长江口

北港成为入海主汊，横沙岛及相近的横沙东滩，与东部横沙浅滩分离，中间由横沙串沟相隔.1931年后，长江主汊由北港改为南港，由洪水形成的落潮槽成为北槽上段.以后又受1949年、1954年两次特大洪水的作用（大通站洪峰流量分别达68 500 m3／s、92 600 m3／s），在横沙东滩与九段沙之间形成上下贯通的北槽，成为长江口又一条新生的入海汊道（见图4）.

此后的数次洪水作用（1973年、1983年和1988年），在北港与北槽之间水面

横比降作用下，北港水、沙越横沙东滩而入北槽，加大了北槽的进一步发展，同时促使横沙东滩与横沙浅滩间串沟发育扩大，直至北槽最终被选为长江口深水航道［3］.1998年开始修建深水航道南北导堤工程，横沙串沟被堵并淤浅消亡，横沙

浅滩与横沙东滩相连.同时，横沙浅滩滩面下泄潮流受北导堤阻挡产生沿堤流，导

堤北侧形成水深可达5～7 m以上沿堤冲刷沟槽，成为横沙浅滩滩面重要的向海泄水泄沙通道.2003年在原横沙东滩串沟以东建成长达8 km的N23南北向促淤潜堤，以后又开始对横沙东滩实施促淤圈围工程和北导堤加高工程，整个横沙东滩均置于围堤工程之下被人工稳定.N23潜堤东部的横沙浅滩区，除西、南两边缘分别

被N23潜堤和北导堤所固定，北侧仍置于北港水流作用之下，东侧则向大海开敞，在风浪和潮流的作用下对横沙浅滩的冲淤产生影响（见图5）.

图1 长江口形势图Fig.1 The map of Yangtze River Estuary

图2 1842年长江口图Fig.2 The 1842 map of Yangtze River Estuary

图3 1864—1869长江口图Fig.3 The map of Yangtze River Estuary（1864—1869）

图4－1 1945年长江口北槽形成前后河势图Fig.4－1 Bathymetry map of the Yangtze River Estuary in 1945

1.1 横沙浅滩面积的变化

横沙浅滩是在历史上早已存在的铜沙浅滩基础上稳定发育的河口浅滩，其位置长年

很少变化，尤其是1998年长江口深水航道工程建设以来，横沙浅滩西侧边界受

N23促淤潜堤人工固定，南侧则以深水航道北导堤为界成为稳定边界，仅有北侧

和东侧边界受江、海水动力影响，从1997年、2002年、2010年三次实测地形

资料以－5 m等深线为代表的横沙浅滩边线的变化进行比较，横沙浅滩北侧处于

弱淤涨状态，东北侧稍有冲刷，东南侧受下滩流影响，－5 m滩线逐渐向东南方

向呈舌状外伸淤涨.其主要原因，与近年来北港主泓变化有关.由于北侧滩边线横沙

东滩段北港主泓南靠，形成凹岸冲刷（见图6），主泓向东进入横沙浅滩区.

图4－2 1958年长江口北槽形成前后河势图Fig.4－2 Bathymetry map of the Yangtze River Estuary in 1958

图5 横沙东滩和横沙浅滩工程分布Fig.5 Eastern Hengsha shoal and Hengsha Shallow shoal

因受N23潜堤坝头挑流，主泓偏离横沙浅滩一侧，造成滩边线稳定淤涨外伸，外

伸速度年均约0.25 km.东南侧则受到横沙浅滩滩面东南向落潮归槽水流冲刷影响，带动滩面泥沙向东南方向推移，形成了舌状砂咀状淤积体向东南方向延伸，－5 m 等深线年均延伸达0.4 km左右，前端已延伸至北导堤堤头附近.而介于浅滩北侧和东南侧淤涨区之间的横沙浅滩东北侧，处在来自东北东向波浪顶冲以及近岸强潮流作用下，不再淤涨，而是处在冲刷状态.从横沙浅滩－5 m等深线的变化（见图7）得出，－5 m等深线所包络的横沙浅滩面积见表1.

图6 北港主泓线变化Fig.6 Change of main channel in the North Channel

图7 －5 m等深线变化、面积Fig.7 The changes of－5 m Isobaths change and its enclosed area from1997 to 2010

表1 横沙浅滩－5m滩线包络面积变化Tab.1 Changes of Hengsha shoal－5 m isobath enclosed area

表1和图7反映了自长江口深水航道工程建设以来，横沙浅滩－5 m等深线所包