茅志昌1,李九发1,吴华林2 |
(1.河口海岸国家重点实验室,华东师范大学河口海岸研究院;2.
交通部科学研究院河口海岸研究中心) |
摘要:近年来长江上游干支流一些水坝的修建,特别是三峡水库的兴建,将使长江入海泥沙量
关键词:上海市;滩涂;促淤
随着上海经济和社会的飞速发展,土地资源短缺的矛盾日益突出,近期必须加大长江口、
1 滩涂资源开发利用现状
1.1 滩涂资源分布
上海市的滩涂主要分布在长江口的扁担沙、中央沙、青草沙、崇明东滩、崇明北沿、南
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1.2 滩涂资源蕴藏量
上海市陆地面积只有6.34×105hm2,人多地少,解放以来共圈围滩涂8.4×104hm2,年均圈围1
647hm2,而各类建设用地达1.51×105hm2,年均占用3
000hm2 ,占用耕地量约为围海造地数量的2倍,以此计算,上海市在这期间减少耕地6.7×104hm2。解放后经多次较大规模的圈围,高滩资源几乎用尽,但中、低滩资源十分丰富,目前0m以上滩涂面积约6.7×104hm2,-5m以上滩涂面积约2.3×10.5hm2。
1.3 滩涂资源利用
上海利用圈围的滩涂建立了一大批农场垦区、工厂企业、市政设施和自然保护区,所产
2 影响上海市滩涂冲淤因素分析
2.1 长江流域来沙量呈下降趋势
根据长江大通站(距河口口门约
620km)1951~2000年的流量和输沙量的资料统计分析,
表1 长江大通站输沙量统计表 |
| 统计年份 | 1951~1969 | 1970~2000 | 1980~2000 | 1990~2000 |
| 年平均输沙量/×108t | 4.81 | 3.89 | 3.77 | 3.43 |
2.2 三峡水库对入海泥沙的影响
长江河口的泥沙主要来自川江,川江来沙以宜昌站为代表,河口泥沙以大通站为代表,
三峡水库采用“蓄清排浑”调度方案,水库兴建后,前10年约有70%的泥沙淤在库内,经80年才趋向平衡。大量泥沙淤在库内,坝下沿程泥沙补给不足,引起河床冲刷,岸滩侵
水库运营后,大量细颗粒泥沙淤在库内,下泄水流挟沙力加大,引起河床冲刷,在沿程
2.3 加强生态环境保护
1998年长江发生大洪水后,中央及地方对长江中上游生态环境采取了一系列保护措施,
2.4 产生的影响
自20世纪70年代以来,长江流域来沙量趋于下降,以及三峡建库后入海泥沙的减少,将对三角洲海岸的侵蚀堆积作用产生影响。
影响之二:扩大三角洲海(江)岸冲刷长度。上海市江、海岸线长449.66km,其中37.94%为淤涨型,13.62%为稳定型,48.44%为侵蚀型。侵蚀岸段本身处于挟沙力不饱和状态,如果河口泥沙来量减少,则必然引起岸滩侵蚀作用加强,这种作用在三角洲岸段的突出部位反映较为显著,例如南汇南岸在长江来沙丰富的时候,呈沙嘴突出;来沙减少时呈弧形转折,前者滩地淤积,后者侵蚀。
所以,随着入海泥沙量的减少,将减缓上海市滩涂淤涨速度,扩大三角洲海岸的冲刷岸
2.5 涨、落潮潮流流场的作用
影响上海市滩涂形成和冲淤变化除了长江流域来水来沙条件外,长江口水动力条件,特
南汇边滩位于涨潮分流和落潮合流的流夹之间,水流动力相对和缓。实测资料表明,南
崇明东滩是北支、北港落潮岛影的缓流区,受涨潮优势流和涨潮优势沙控制,有利于涨潮流挟带的大量泥沙在岛影缓流区落淤,这是崇明东滩不断向海延伸的重要原因之一。
长江河口水面宽阔,科氏力对水流的作用反映在涨潮主流线偏北,落潮主流线偏南,导致涨落潮流路分歧,产生缓流地带,有利于泥沙落淤,从阴沙逐渐发展成沙洲直至沙岛,例扁担沙、瑞丰沙嘴等。
3 不同区段滩涂的促淤、圈围要点
3.1 杭州湾北岸
杭州湾北岸属上海市的岸线约60
km,其中中段奉贤南滩30 km是淤涨滩地,曾以年平均100m的速度外伸,但近来已减缓。根据有关部门规划,杭州湾北岸近期促淤只在金汇港至张家厍之间的漕泾边滩,该滩涂通过促淤工程可为南翼地带增添近1.3×1
03hm2的宝贵土
根据历史演变趋势,杭州湾北岸属于侵蚀性海岸。在近百年内才处于淤涨。1996年建成的芦潮港人工半岛一期促淤坝,拦阻了部分长江口泥沙向杭州湾北岸输移,使进入芦潮港以西的泥沙减少,顶冲点将从芦潮港向西推进。据近几年人工半岛促淤坝西侧的水下地形测量,在芦潮港外侧海域存在一个深槽,在1996年至2000年期间,深槽的水深、长度与宽度不断加深、伸长和拓宽,深槽距0m线距离缩短,并且这一深槽目前正在向西延伸,芦潮港人工半岛对杭州湾北岸滩涂的影响是阶段性的。估计过了调整期后,杭州湾北岸的水流挟沙力能够达到新的平衡状态,金汇港东西两侧滩涂的淤涨趋势仍然存在。
3.2 崇明东滩
崇明东滩是指北八滧至奚家港以东包括东旺沙团结沙直至佘山岛以内的大片滩涂,年均向海淤涨速率达
150~350m。目前-5m以上的滩涂面积约7.33×104hm2,占全市滩涂面积的三分之一。崇明东滩为我国鸟类自然保护区,由于其独特的地理位置,成为候鸟南北迁徙的“驿站”,开发利用滩涂涉及到鸟类保护的问题。崇明东滩具有“围得快,涨得快”的特点。有专家提出:东滩圈围的速度不能大于草滩外延的速度,并建议在已围垦的区域种植200m宽的林带,有利于候鸟生态环境的保护,实行“动态保护”措施,搞“绝对保护
”不利于经济与环境的协调发展[8,9]。要加快网坝、种青等促淤工程的实施,这是当前最为紧迫的任务。
3.3 崇明北沿
长江口北支为涨潮槽,大量水、沙、盐倒灌南支,是造成南支及南北港水质变咸和南支河槽不稳定的主要因素之一。北支崇明北沿自黄瓜沙沙头至北八滧淤涨很快,近期在不改变南北支分流比的前提下,可合理束窄河宽,除了目前正在进行的封堵黄瓜沙夹泓工程外,从黄瓜沙尾至北八滧的大片滩涂也可分期加以圈围。这样做不仅可以增加大量土地资源,同时束窄了北支河宽,例黄瓜沙河段河宽由原来的5.7km变为工程后3.0km,为减少北支的进潮量、减少北支盐、沙倒灌南支以及建桥工程创造了非常有利的条件。建议近期工作重点放
在北支中、下河段滩涂圈围方面。
3.4 扁担沙
扁担沙的形成与发展已有一百多年的历史。由于扁担沙两侧存在水位差和扁担沙沙体沉积物的疏松易冲,在一定的水流条件下,部份沙体被切割,形成浅滩通道,并且这种通道位置上下迁移,也是造成南支和南北港河段不稳定的重要因素之一。在制订扁担沙促淤规划时,要合理地确定南支水流分泄北港的分流口位置,分流口位置的确定直接关系到南支和南、
北港的河势变化;稳定扁担沙也就稳定了南支河槽,对南、北港和南、北槽的稳定也大有裨益。
建议对扁担沙促淤圈围应以围垦明沙、固定阴沙和减少活动沙为原则,实施一系列配套
3.5 横沙东滩
横沙东滩0m以上面积为8.0×103hm2,-5m以上面积为1.27×104hm2。横沙东滩滩涂开发可依托正在开工建设的南港—北槽深水航道整治工程,利用废弃的疏浚土吹填造地,就地取材,可大幅度地降低造地的成本,同时起到固定沙洲提高北槽南北导堤的工程效益。横沙东滩位于长江河口口门附近,其东北至东南向水域开阔,易受台风巨浪的冲击,促淤难度较大。建议对该水域的潮流波浪运动特性和近年来北港、北槽的河床演变趋势进行观测研究,为促淤工程的合理设计提供科学依据。
3.6 南汇边滩
南汇边滩是长江口南岸沙嘴的主体,0m以上面积为1.4×104hm2,-5m以上面积为5.2×104hm2。长江口和杭州湾两股水体落潮合流和涨潮分流是塑造这个沙嘴的动力条件,长江丰富的流域来沙则是形成这个宏大沙嘴的物质基础。汇角将南汇边滩分为南汇东滩与南汇南滩,近30年来,东滩稳定淤涨,向外延伸速度每年达40~90m,南滩出现坍塌后退。目前,正在进行的促淤工程规模约1.0×104hm2,促淤高程在吴淞基面0m。估计该促淤工程完成后,有可能加速其外侧低滩的淤涨,如辅以一定的促淤工程,使低滩加速变为中滩,达到再圈围6.7×103hm2左右的目标是可以实现的。
为将来圈围更多的土地,促淤工程能否从目前的0
m高程再往下移动,比如移至-2m水深附近,如果-2m促淤工程后,水下浅滩淤高外延,将导致南槽过水容积与径潮流流量的不相适应,可能引起九段沙南侧冲刷,同时由于大量长江来沙拦截在南汇边滩,对杭州湾北岸潮滩会不会产生负面效应等问题,均需通过现场观测、数学模型和河工实体模型进行可
行性论证。
4 滩涂资源开发利用的几个关系
4.1 滩涂圈围与湿地保护
长江口面临东海,因此,长江口滩涂圈围不同于内陆的围河或围湖。长江河口有着不断淤涨的滩涂资源,但滩涂的生长有一定规律,也需一定的时间,过度围垦不利于生态环境也不利于湿地保护。根据长江口潮滩淤涨和植被演替规律,把崇明东滩列为动态保护区。也就是说,在新的滩地剖面塑造中,泥沙在堤外堆积,形成新的湿地。因此,在淤涨岸段,原来的湿地保护区,由于滩涂外涨,土壤脱水,湿地向陆地转化,在这种动态演化过程中,把湿
地保护区向海方向移动。在生产实践中,贯彻“在开发中进行保护,在保护中进行开发”的原则,达到“天人合一”的效果。
4.2 遵循河势演变规律,因势利导
长江河口现为三级分汊四口入海的多级分汊潮汐河口。总结二千年来长江河口演变模式有:南岸边滩推展、北岸沙岛并岸、河口束窄、河道成形,河槽加深[10]。在滩涂促淤圈围工程的规划、设计和实施过程中,在总体上一定要遵循长江河口的演变规律。例如50年代进行的通海沙、江心沙围垦,70年代的老白茆沙围垦,使南支河段的稳定性得到了较大的改善,达到了事半功倍的效果。
4.3 科研先行
保护和综合开发利用滩涂资源是一项系统工程,涉及上海市的总体规划、长江口综合治理规划,约束条件多,涉及面广。无论是低滩促淤中滩圈围、航道增深、河势稳定,还是生态环境保护,都需要较高的科技含量,都需要强化科技创新。例如促淤、圈围工程对局地动力场和泥沙输移的影响,对湿地的影响,对航道的影响等都应加以研究,把围垦工程带来的负面作用缩小到最低限度内;同时对工程技术要加强研究,诸如沉排护底,堤身结构等;另外还要加强科学管理的研究,例编制开发规划,资金筹集与回收,政府扶持与市场运作,相关部门的协调等。
参考文献
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作者简介:茅志昌(1949-),男,华东师范大学教授。