长江口澄通河段河势演变分析

长江口澄通河段河势演变分析
姜宁林;陈永平;费锡安;张长宽
【摘要】根据1977-2006年间长江口澄通河段实测水下地形资料,从纵向变化、横向变化以及冲淤变化3个方面分析了澄通河段近期河势演变的特征并探讨了其对-12.5 m深槽变化的影响.分析表明:澄通河段内众多沙洲变化较为频繁,其中福姜沙、如皋沙群以及通州沙平面位置的摆动以及狼山沙沙体的不断向西移动对部分河段-12.5 m深槽的稳定和贯通带来了一些不利影响；另外,受上游来沙量减少的影响,整个河段的河槽容积有增大的趋势,这需要在以后的河势演变分析中加以深入研究.
【期刊名称】《水运工程》
【年(卷),期】2011(000)012
【总页数】7页(P106-111,116)
【关键词】澄通河段;河势演变;-12.5m深槽;河槽容积
【作者】姜宁林;陈永平;费锡安;张长宽
【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098;水利部长江水利委员会长江口水文水资源勘测局,上海200136;河海大学港口海岸与近海工程学院,江苏南京210098
【正文语种】中文
【中图分类】U61
长江口澄通河段西起鹅鼻嘴、东至徐六泾，全长约96 km。

澄通河段的左岸是江苏省靖江市、如皋市、南通市以及通州市，右岸是江苏省江阴市、张家港市和常熟市。

近年来，随着人类工程的逐步实施，澄通河段河岸线已经趋于稳定。

主航道基本发展为由福中水道接浏海沙水道，再到下游的通州沙东水道和狼山沙东水道。

但是该河段内存在着众多的沙洲，其中福姜沙、如皋沙群、通州沙、狼山沙等沙洲仍处于发展变化的过程中，沙洲的不断发展变化等不利因素引起河床冲淤变化较为明显，主航道深槽摆动较为频繁，从而影响航道的稳定通航。

因此，根据现有资料研究分析长江口澄通河段河势演变的基本特征，对于今后的河势整治与规划具有重要的现实意义。

据历史记载，澄通河段在15—16世纪水流动力轴线还是比较顺直的，在17—18世纪初主流折向东北，直指左岸并以弧形向下运动。

从1859—1906年主流位于海北港沙北水道，1921年以后海北港沙北水道衰亡，主流动力轴线改走海北港沙南水道，海北港沙南水道的主流动力轴线发展到1940年，弯曲率达1.42，已过最盛期，主流逐渐南移走浏海沙水道（图1）[1]。

澄通河段位于江阴以下，距下游吴淞口约234 km，距上游大通站约430 km，处于长江口潮流界内。

该河段水流既受到内陆径流的影响，又受到海外潮流的影响，由于距离口门较远，潮汐作用相对较弱，河段主要受内陆径流控制，汛枯季分明，一般枯季为双向流，洪季为单向流[2]。

2.1 径流
澄通河段的径流量参考大通站实测资料，根据1993—2009年的资料分析可知：多年平均流量为28 553 m3/s；最大洪峰流量为84 500 m3/s（1999年7月22日）；最小枯水流量为7 300 m3/s（1999年2月28日）。

此外，《中国河流泥沙公报（长江、黄河）》第1期显示，长江大通站过去50年（1950—2000年）年平均输水量为9 051×108m3；而最近几年（2004—2009年）的年平均输水量
为7 930×108m3。

2.2 潮汐与潮流
长江口澄通河段位于潮流界内，但本河段距离口门较远，受地形摩阻的影响潮波发生变形，潮差沿程减小，此外，潮波在上溯过程中前坡变陡，涨潮历时缩短，后坡趋坦，落潮历时加长。

本河段潮汐为非正规半日浅海潮，每日两涨两落，根据徐六泾以及江阴站的观测资料统计分析表明：在徐六泾站多年潮差为2.05 m，涨潮历
时4 h 16 min，落潮历时8 h 8 min；在江阴站多年潮差1.65 m，涨潮历时3 h 41 min，落潮历时8 h 45 min[3]。

该河段处于长江潮流界变动区内，潮位受上游径流的影响较大，年内汛期潮位较高，但各月平均潮差变化不大。

最高潮位常发生在汛期（5—10月），最低潮位常发
生在枯季的12月至次年2月[2]。

2.3 泥沙
长江口多年平均含沙量为0.46 kg/m3；多年平均输沙量为4.14亿t，多年平均中值粒径为0.009 mm。

年内输沙量季节性变化比较明显，汛期输沙量较大。

《中
国河流泥沙公报2008》显示2008年大通站的输沙量主要集中在5月—10月，
占全年的75%以上。

长江大通站1977—2006年年输沙量见图2，从图中可以看出，1977—1985年，大通站年输沙量均在4亿t以上； 1986—1998年，年输
沙量基本维持在3亿～4亿t；但是1998年以后大通站年输沙量明显减少，到2006年年输沙量已不到1亿t，这与上游大型水利工程的拦沙作用有着直接的关系。

3.1 纵向变化
3.1.1 岸线的变化
澄通河段属于近河口段，近几十年来由于人类工程的实施，岸线整体已经趋于稳定，但是在一些局部地区，岸线仍有一些变化。

其中，又来沙促淤并岸工程的实施导致
在如皋沙群处岸线发生了显著的变化，岸线整体往南移动了约2 000 m。

福姜沙
尾部从洋思港到太字圩港之间的河段，岸线先是冲刷后退进而又淤积前进，六干河到望虞河以及海洋泾到徐六泾之间，总体呈现冲刷后退的趋势，其中在新福山闸附近最大后退约1 000 m。

3.1.2 -12.5 m深槽演变
-12.5 m（1985国家高程基准，下同）深槽的变化见图3。

从图中可以看出-12.5 m深槽的变化主要集中在3个区域：从鹅鼻嘴到太字圩港的福姜沙段；从太字圩
港到九圩港的如皋沙群段; 从九圩港到徐六泾的通州沙、狼山沙段。

1）福姜沙段。

1977—1983年，福北水道从六助港到蟛蜞港之间贴近岸边的-12.5 m深槽出现淤积断开的现象；福姜沙上游原本贯通的-12.5 m深槽也在不断淤积，有逐渐淤断的迹象。

1983—1993年，六助港到蟛蜞港之间贴近岸边的-12.5 m深槽全部淤断；而福北水道-12.5 m深槽在青龙港附近出现了淤断的情况。

1993—1998年，福北水道-12.5 m深槽在青龙港附近进一步淤断；福中水道-12.5 m深槽也处于不断淤积萎缩的过程中，后退了约4 000 m。

1998—2006年，福北水道-12.5 m深槽
在青龙港附近又贯通了，其宽度也略有增加。

福南水道-12.5 m深槽是一直贯通的。

2）如皋沙群段。

1977—1983年，如皋港附近-12.5 m深槽不断冲刷，向下游延伸。

1983—1993年，民主沙头部的一段-12.5 m深槽淤断；渡泾港附近，原本贴近岸边的-12.5 m 深槽平均往北移动约500 m。

1993—1998年，如皋港附近-12.5 m深槽往北移
动大约200 m。

1998—2006年，如皋沙群段的-12.5 m深槽整体呈现稳定发展
的趋势。

如皋沙群-12.5 m深槽的稳定发展表明近年来如皋沙群已经趋于稳固，这对于下游通州沙沙体的稳定具有重要作用。

3）通州沙、狼山沙段。

1977—1983年，营船港到徐六径这一段冲淤变化明显，此处存在通州沙、狼山沙等众多沙洲，沙洲的移动以及冲淤变化造成河槽的变化也比较剧烈，在这段区域可以明显地看到-12.5 m深槽整体明显地往西移动，而且随着狼山沙的不断往西淤涨狼山沙西水道出现淤断现象，而狼山沙东水道则逐渐变宽。

1983—1993年，营船港到徐六径这一段-12.5 m深槽明显有继续向西移动的趋势，平均移动大约500 m。

1993—1998年，营船港到徐六泾之间-12.5 m深槽继续向西移动，在这一阶段向西大约移动了500 m。

1998—2006年，通州沙东水道的-12.5 m深槽在此期间逐渐冲刷展宽，深槽宽度平均增大约240 m。

通州沙东水道的不断冲刷展宽使得狼山沙沙体左侧不断受到冲刷，沙体逐年往西移动。

由以上的分析可以看出：在福姜沙段，福南水道-12.5 m深槽变化较小，福中水道-12.5 m深槽一直处于缓慢淤积萎缩的过程中且多年来一直未能贯通，而福北水道-12.5 m深槽一直处于冲淤交替的变化过程中，且多次淤断，这对于航道的稳定通航非常不利；在如皋沙群段，-12.5 m深槽整体较为稳定，只在浏海沙水道有一些局部的冲淤变化。

在通洲沙、狼山沙河段，通洲沙东水道-12.5 m深槽近年来发展稳定，狼山沙沙体左侧不断冲刷后退, 引起航道上、下深槽过渡浅滩不断淤变，-12.5 m深槽不断往右移动，变化趋势非常明显，此外，狼山沙西侧水道-12.5 m 深槽也处于频繁变化的过程中，无法保证有效通航[4]。

随着长江口深水航道整治三期工程的完工，交通运输部、江苏省又提出了加快实现-12.5 m深水航道上延至南京的战略部署，而目前影响-12.5 m深水航道上延的一个重要瓶颈则在澄通河段的福姜沙与通州沙段，因此需要在总体河势控制规划的指导下进行航道整治，以满足深水航道的通航要求[5]。

3.1.3 深泓线的变化
澄通河段深泓线历年变化见图4。

从深泓线的逐年变化对比中可以发现，长江口澄通河段主航道的深泓线没有发生特别剧烈的摆动，总体呈稳定发展的趋势。

但是在
一些局部区域也有些变化：在西界港到龙爪岩的这段区域是众多分汊的汇流区，水流变化复杂，深泓线的年际摆动比较频繁；在新开港到徐六泾的这段区域是该河段深泓线变化最为强烈的地区，主要是由于此处有通州沙、狼山沙的存在，沙洲平面位置的频繁摆动造成主航深槽的不断变化，近年来，随着狼山沙左侧的不断冲刷右移，深槽也逐渐往西移动。

3.2 横向变化
3.2.1 横断面形态变化
共选取4个典型断面，断面位置见图4。

其中断面Ⅰ和断面Ⅱ属于分汊河段的断面，在后面的分析中对各个分汊段的变化分别加以讨论。

澄通河段典型横断面变化见图5，可以看出在澄通河段河流断面形态各异，断面Ⅰ-1、Ⅱ-1、Ⅱ-2、Ⅲ属于复式断面，断面Ⅰ-2属于U型断面，断面Ⅳ属于马鞍型断面。

断面Ⅰ-1是福中、福北水道的横断面，可以看出在距起点大概750 m的地方，河床一直处于冲刷状态，而在距起点约2 000 m的地方，河床冲淤交替变化，这2
段正是福北水道和福中水道主航道深槽的位置。

此外在距起点3 000 m的地方，
河床呈现逐年淤积的趋势。

断面Ⅰ-2是福南水道的横断面图，福南水道从1977—2001年一直处于缓慢淤积状态，由于福南水道是张家港市主要的通航渠道，经济地位显著，近年来实施的各类工程基本控制了河道的淤积[6]，2001—2006年河床深泓稳定，并有一定的冲刷。

断面Ⅱ-1位于如皋沙群区左侧靠近如皋市，从图中我们可以发现在1977，1983
年该断面有一个分汊，而在1993年以后，分汊消失，该段面右侧分汊河段已经形成沙洲并与长青沙合并。

1997年以后，该断面处于冲淤交替变换的阶段，而在2004年以后，该断面再次出现分汊现象，预计该断面面积会进一步减小。

断面Ⅱ-2位于浏海沙水道，从图中可以发现，右侧傍岸的深水航道逐年淤积，应
注意其变化保证深水航道的通航，而靠近长青沙沙体的河段河床不断冲刷，通过对历年来沙洲发展变化分析，发现航道的不断冲刷是由于长青沙沙体右侧不断受到冲刷后退，如皋中汊逐渐顺直发展形成新的航槽而导致的[7]。

断面Ⅲ位于龙爪岩附近，龙爪岩附近的区域是通州沙东水道的顶冲点[1]。

从图中
可以明显地看出，靠近左岸的深槽近30年来基本处于不断刷深的阶段。

此外，从该断面的整体形态可以看出，从距起点约4 000 m开始往右河道的水深非常浅，
这里是通州沙所在的位置，多年来水深一直小于-10 m。

断面Ⅳ是长江口澄通河段与下游南、北支的交接区域，从图中可以看出该断面横跨2个沙洲，分别是狼山沙和铁黄沙。

狼山沙的左侧是河段主航道的深槽，在狼山沙和铁黄沙的中间是该断面的另一航槽，从多年深槽变化的情况可以看出，整个深槽明显往右移动。

而在铁黄沙右侧，河道不断淤积并岸，由于此处是望虞河的入江口，建议适当加以整治。

3.2.2 过水断面宽度的变化
近年来在澄通河段进行了大量的人工护岸工程，两岸堤线趋于稳定，因而在对过水断面宽度分析时主要研究的是0 m河槽净宽的变化。

通过对历年过水断面宽度变
化的分析可知，过水断面的宽度在民主沙、长青沙以及通州沙3个沙洲附近变化
频繁，0 m以下过水断面宽度处于震荡变化的阶段；南农闸和海洋泾之间的过水
断面， 1977—2004年宽度一直处于减小的趋势，而2004—2006年宽度又有所变大。

3.3 冲淤变化
3.3.1 河床冲淤演变
1977—1983年澄通河段主航道处于不断冲刷变深的状态，而在狼山沙附近河床
出现明显的淤积，水深变浅。

1983—1993年澄通河段有2段出现明显的冲刷; 一段是在民主沙与长青沙之间也就是如皋中汊，另一段是在狼山沙的东侧，在这段时
期河床淤积较小。

1993—1997年，河床普遍出现淤积，淤积比较明显的河段是
福姜沙的福中水道、福北水道，以及新开沙区域，在此期间只有狼山沙东水道出现较大的冲刷。

1998—2001年，澄通河段整体冲淤演变表现为主航道冲刷淤积相
互交错，通航条件逐渐恶化。

2001—2006年，狼山沙东水道还是不断在发生冲刷，深槽偏右岸，从六助港到九龙港的河段河床普遍产生冲刷。

就整体而言，近年来该河段有冲刷大于淤积的趋势，这与上游来沙量减少有一定的关系。

3.3.2 河槽容积的变化
澄通河段0 m以下容积变化见图6。

从河槽容积与流量的变化对比可以发现，澄
通河段河床演变整体上还是体现出洪淤枯冲的变化特征，1998年是洪水年，该年的河槽容积也是近些年来最小的。

此外，从整体的变化来看，整个澄通河段河槽容积有逐渐增加的趋势，这与之前提到的河床整体冲刷大于淤积的结论是一致的。

1）福姜沙南汊河床近年来基本趋于稳定，而福中水道与福北水道所在的北汊深槽变化比较频繁，此段的-12.5 m深槽一直未能保证贯通，是长江口碍航段之一。

从前面的分析可知，福姜沙沙洲平面位置的摆动是福姜沙各水道变化的影响因素之一，福姜沙的发展变化对于福南、福中水道的稳定较为不利，今后应试图考虑福姜沙的加固措施，稳定南、北两汊分流比，才能稳定福姜沙南、北汊的发展，进而保证航道的通航要求。

2）如皋沙群由长青沙和众多小沙洲所组成，从1977年以来小沙洲逐渐与长青沙
合并，长青沙不断扩大，应及早防止其对主航道的影响，此外，随着如皋中汊的发展，在长青沙的南侧出现一段深槽而原有主航道的深槽近年来缓慢淤浅，应注意其变化提防主航深槽的大幅摆动。

此外，如皋沙群上游双涧沙的变化对也会对如皋中汊的发展产生影响，需要进一步关注。

3）通州沙由诸多位于水面以下的浅滩所组成，近年来其上游水道已基本稳定，使得通州沙东水道得以稳定发展，通州沙东水道 -12.5 m深槽近年来有一定的变化,
但变化幅度较小，主航道深槽的宽度较小，影响大型船舶的通行。

此外，通州沙下游的狼山沙沙体东侧不断冲刷后退，-12.5 m深槽不断往西移动，而原有福山水道的逐渐衰亡导致望虞河附近河滩逐年淤积，影响望虞河河水与长江水体的交换。

暗滩的变化也导致此区域内主槽深泓线的摆动比较剧烈，虽然近年来主槽已经逐渐趋于稳定，但仍要关注其变化动态，确保航槽稳定发展。

此外，上游来沙量逐年减少将可能导致河床整体遭受冲刷，对澄通河段河势演变产生一定的影响，这需要在以后的河势演变分析中加以深入研究。

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