长江口北港分流通道近期演变及治理措施吴焱;闫红飞;戴文鸿【摘要】The tributary reaches of Nangang and Beigang channels are the most complex and easily changed ones in Yangtze River estuary, and also the controlling reach in Yangtze River estuary. The evolution of the distributary channel of Beigang is the key in this reach. Based on the field data,the historical and recent evolution mechanism and trend of the distributary channel of Beigang is discussed. The result reveals that the previous evolution of moving up and down in the main passage channel is re-strained by a serious of engineering measures at upper and lower reach in recent years. The stability of the main passage channel of Beigang is threatened by the flood and activity of Biandan shoal. Based on the comprehensive planning of Yangtze River estuary (2004), a new thought to stabilize the distributary channel of Beigang is presented in considerationof the river regime, naviga-tion and utilization of the water and land resources.%南、北港分流口河段是长江口河势演变最为复杂、最为动荡的河段,也是长江口河势演变的控制性河段,而该河段演变的重点又在于北港分流主通道的演变。
依据该河段多年实测水下地形资料,对北港分流通道的历史和近期演变机理、趋势进行了探讨。
分析认为,近期随着上下游河段一系列涉水工程的实施,明显抑制了历史上北港分流主通道“上提下移”的循环演变模式,但洪水以及扁担沙体的活动性,仍使北港分流主通道的稳定存在较大隐患。
结合长江口综合整治规划,综合考虑河势、航道、水土资源利用等因素,进一步提出了稳定北港分流通道的治理设想。
【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2016(047)024【总页数】6页(P12-16,31)【关键词】河势;演变规律;北港分流通道;长江口【作者】吴焱;闫红飞;戴文鸿【作者单位】上海勘测设计研究院有限公司,上海200434; 河海大学水利水电学院,江苏南京210098;河海大学水利水电学院,江苏南京210098; 上海市政工程设计研究总院集团有限公司,上海200092;河海大学水利水电学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】TV85南北港分流口是长江口“三级分汊”的第二级分汊口,位于南支七丫口以下至吴淞口水域,其上游承接白茆沙南、北水道汇流,下游分泄南港和北港,见图1。
该河段沙洲众多、水道交错,历史上在涨落潮流及周界条件的作用下,分流口存在着不定周期的上提下移循环演变规律。
近年来,随着上游南支河段出七丫口主流北偏,南支下段河床演变迅速,尤其是南、北港分流口的演变最为剧烈,分流口不断下移、分流北港通道扭曲变迁。
由于南北港分流口河势是长江口南支以下河势控制的关键[1],针对其近期变化情况,自2007年以来,有关部门在该河段实施了一系列涉水工程措施,以稳定南北港分流口河势,避免因南北港分流口河势变化对上下游河势、航道以及沿江生产等带来较大不利影响。
在涉水工程措施及该河段自然演变规律的共同作用下,近期南北港分流口河势总体相对稳定,历史上周期性的动荡规律得到了一定抑制。
然而,由于该河段规划中的部分河势控制工程尚未实施,使该河段仍然存在河势不稳定的因素。
从历史演变及近期治理来看,南北港分流口河段的演变重点是分流北港通道的演变。
为了进一步对该河段的演变规律及趋势进行深入地认识,为该河段后续综合治理提供参考,本文依据该河段长系列水下地形资料,在前人已有相关研究成果的基础上,对北港分流通道历史演变规律和近期演变情况进行分析、比较,对该河段的演变机理及近期工程措施对其演变趋势的影响进行研究,并探讨该河段下一步的综合治理方向。
南、北港分流口历史上河势演变最为显著的特征就是分流北港通道不定期的“上提下移”循环演变,即长江主流在南门港附近切滩扁担沙体,形成新的分流北港通道以后,在主流顶冲及弯道凹岸水动力条件下,通道南侧边界不断冲刷下移,通道快速发展,相应北侧边界淤涨下延。
在出七丫口主流-新的分流北港通道-北港三者比较顺畅相接的时候,其取代下游原分流北港通道而演变成新的分流北港主通道,原分流北港通道相应逐渐萎缩、消亡。
然后,在南门港附近扁担沙滩面再次切滩形成新的分流北港通道,并重复以上发展、萎缩以至消亡过程,使分流北港通道呈现出不定周期性的冲淤进退与“上提下移”演变规律。
历史上1861~2000年,北港分流通道经历了3次上提、下移的变迁,由于水流切滩产生新的通北港分流通道有4次(见表1)[2]。
南、北港分流口现状分流北港通道主要为新桥通道、新桥水道,分流南港主要为新宝山水道、宝山北水道、南沙头通道下段。
3.1 现状北港分流格局的形成20世纪80年代初,随着南门通道的萎缩,在南沙头通道形成的同时,下扁担沙上沿-5 m串沟贯通,形成新桥通道。
随后,该通道迅速发展,-10 m槽逐步形成,中央沙北水道于1982年消亡后,新桥通道发展成通北港的主分流通道。
新桥通道在1998年以前发展较快,其后新桥通道处于相对稳定期。
2001年,中央沙咀下移至距石头沙钢标11.9 km时,扁担沙南缘-10 m线切开,形成新新桥通道和新桥沙,新新桥通道形成之初发展迅速,相应地新桥通道则出现衰退迹象[3]。
2003~2005年新新桥通道发展速度有所减缓,而新桥通道又有所发展。
2005年以后,新桥通道和新新桥通道的演变出现了新的变化,尽管2007年2月新桥通道下口出现-10 m槽局部中断的现象,且上游通新桥水道的南门通道出现下移,但新桥通道的-5 m和-10 m槽容积均表现为增长,而新新桥通道则出现扭曲、衰退迹象。
3.2 北港分流通道近期演变3.2.1 北港分流区域平面变化1998,1999年大洪水后,上游白茆沙南水道上口冲深扩大,南水道过流增强,此后进口段不断展宽冲深,南水道由此得到发展。
与此同时,白茆沙北水道表现为淤积萎缩,并于1999年汛后-10 m槽中断。
此后,白茆沙南、北水道“南强北弱”的态势持续增强[4]。
随着白茆沙河段“南强北弱”的河势格局进一步加强,出七丫口主流北偏,进而导致近年来扁担沙中下段滩面自上而下的冲刷[5];在涨落潮流的相互作用下,近期扁担沙滩面串沟密布,图2展现了这种冲刷态势。
近年南、北港在新浏河沙头部分流,随着新浏河沙头部的不断冲刷后退,分流北港的新桥通道在落潮流的作用下表现为整体下移,并呈逆时针方向偏转;为了稳定南北港分流口河势,有关部门于2007~2010年在该河段先后实施了一系列工程措施,主要包括新浏河沙头部护滩工程、南沙头通道限流潜堤工程、中央沙头部圈围工程以及青草沙水库工程等,以上工程措施的实施一方面稳定了南北港分流点的位置[6],另一方面基本固化分流北港通道的南侧边界,形成了“南支下段主槽—新桥通道—北港”的微弯顺畅分流通道,增强了现状分流北港通道的水动力条件,相应抑制了扁担沙中下段南缘的向槽淤涨,抑制了扁担沙滩面南门通道的进一步下移、发展。
到2012年,原南门通道已明显萎缩,并呈逐渐消亡的趋势。
但是,在近期出七丫口主流北偏的趋势下,由于下扁担沙体仍处于活动状态,加上南北港分流口位置的相对稳定,使下扁担沙体滩面及南侧受冲,一方面在下扁担沙滩面串沟密布,另一方面下扁担沙南侧呈现出不断冲刷后退的趋势,冲刷下来的部分泥沙在下扁担沙尾部南侧落淤,并对新桥沙进行泥沙补给。
在以上演变条件下,受下扁担沙南侧滩面流以及新桥通道水动力增强的影响,新桥沙上游侧表现为持续冲刷后退,冲刷下来的泥沙在下段南侧及尾部落淤,并不断向南挤压新桥通道主流;但由于新桥通道南侧边界基本固化,主流南移的趋势得到一定的抑制,加上新桥通道水动力条件在一定程度上又得到加强,因此新桥沙近期向南淤涨的趋势也得到相应的抑制,其在平面位置上表现为沿新桥通道主流方向与新桥通道平行下移;据统计,2007~2009年新桥沙-5 m沙尾累计下移近2 200 m,2009~2012年累计下移约3.6 km。
新桥通道南侧岸滩则表现为持续受冲、岸坡陡化、深槽南移,在南侧中央沙圈围工程、青草沙水库保滩工程等的保护下[7],其上段岸滩冲刷后退幅度明显小于下段;而随着其下段岸滩冲刷后退,并逐渐逼近青草沙水库保滩工程外侧,其下段岸滩近期冲刷后退幅度表现为逐年减小(见图3)。
3.2.2 现状分流北港主通道断面变化2005年以后,一方面,下扁担沙尾部南侧不断淤涨下延,并逐渐下延到新新桥通道上口附近,使新新桥通道进流不畅、逐渐萎缩,原本由新新桥通道下泄的部分水流改由新桥通道下泄,增强了新桥通道的水动力条件。
另一方面,新浏河沙头部护滩工程和南沙头通道限流潜堤工程的实施,使南、北港分流口位置相对稳定[8-9],原本由于上、下口下移不同步而逐渐偏转、萎缩的新桥通道,在上口位置相对稳定、下口逐渐下移的过程中,分流进一步得到加强。
图3和图4分别为新桥通道代表断面位置示意图和断面变化图。
由图可知,在中央沙头部护滩和青草沙水库建设的条件下,进口段的1号断面在南侧岸滩表现为持续冲刷变陡,但变幅较小,北侧岸滩在新桥沙受冲下移和下扁担沙尾部淤涨下延的共同作用下,岸滩冲淤交替,但总体表现为-10 m以下岸坡南移、-10 m以上滩面冲刷;位于中上段的2号断面,南侧岸滩延续1号断面的冲刷变陡,其北侧岸滩则表现为冲淤交替变化,表明在随着新桥沙受冲下移的过程中,其头部不断地受到下扁担沙“上冲下淤”的泥沙补给;3,4号断面北侧岸滩淤涨南移明显,相应其南侧岸滩冲刷变陡、深槽南移幅度较大,但由于南侧水库大堤附近保滩工程的保护,在2011年10月至2012年10月,冲刷后退幅度有所减小。