长江河口中央沙位移变化与南北港分流口稳定性研究.pdfVIP

九、河口三角洲演变及治理 ’1293’ ————————————————————————————————————————————————————一 长江河口中央沙位移变化与南北港分流口稳定性研究 应 铭 李九发 虞志英 徐海根 恽才兴 (华东师范大学河口海岸国家重点实验室 上海 200062) 摘要：中央沙位于长江口南北港分流口河段，这一河段集中了宝钢等一批重要码头，下游有长兴岛造 船基地和长江口深水航道等重点工程，因此分流口保持稳定至关重要。本文以1870年中央沙出现雏形 以来的海图为基础资料，利用ARC／GIS等GIS软件，研究了中央沙发育演变的位移变化及其典型剖面 特征，发现中央沙的变化特点是在长期径流作用下后退和承接上游底沙下泄发生上提的“下移一上提一 再下移??”的周期性演变规律。再进一步对南北港分流口各个沙洲近十年来面积和体积进行计算，并 对通道演变进行了分析，认为现阶段长江口南北港分流口处于不稳定时期，应尽早实施分流口整治工程， 稳定河势、滩势和减小底沙下泄对下游的威胁。 关键词：长江河口 中央沙冲淤计算南北港分流口 剖面 中央沙上承长江河口南支，下接南、北港，是长江河口三级分汊的第二级——南、 北港分汉口的分流口沙洲(见图1)。南北港分流口河势复杂，沙洲多变，它北侧有扁担沙 尾、青草沙，南侧有瑞丰沙，上游有上浏河沙和新浏河沙。南支南岸有宝钢码头、陈行 水库等众多设施，下游长兴岛南岸长达8 km的岸线正在建设世界最大的造船基地，北 槽的长江口深水航道工程也已进人第二期。此外，长江河口三级分汊的第一级南北支的 主次关系已十分明确，第三级南北槽分流口已筑鱼嘴工程处于基本稳定，而目前第二级 南北港分流口仍处在自然动荡时期。因此，如何使南北港分流口保持稳定，一直被广大 学者所关注，并作了大量的研究【11 6]o但是分流口是一个复杂多变的区域，由于一直没 有治理工程的实施，至今仍处于自然条件下的演变状态。20世纪90年代以来，其变化 呈现出新的特点。本文利用GIS技术，定性和定量相结合，对中央沙发育演变、分流口 沙洲定量冲淤计算和分流口稳定性进行了分析，所得结论能为长江口南北港分流口治理 和中央沙的圈围工程提供理论依据。 1 中央沙演变过程和冲淤计算 1．1中央沙位移变化 1．1．1 中央沙形成及第一次后退 中央沙最早记载可查1870。1880年海图，位于崇明水道与扁担沙尾切出的一条串 基金项目：国家自然科学基金资助项目。 作者简介：应铭，男，1982年出生，博士研究生，主要从事动力沉积和动力地貌及海岸工程研究。 ．1294． 第六届全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集 图1 南支河段河势图 沟之间的一块散沙，是最早的中央沙。1913年2 m水深的串沟贯通，1921年洪水冲开5 m等深线，尔后5 m等深线中断，但2 m等深线始终贯通。1931年长江特大洪水，扁担 沙尾切出的串沟得到充分发展，5 m水深的通道全线贯通。到1943年，中央沙北水道 10 m等深线全线贯通，与此同时，落潮流不断冲蚀中央沙头，1913。1947年间，中央 沙沙头2 m等深线下移13．5 km。 1．1．2 中央沙第二次后退 1954年洪水造成白茆沙沙体冲失，大量底沙冲刷下移[3】，1958年北支在涨潮优势流 作用下，大量底沙倒灌南支f41。连续几年的底沙下泄，使得中央沙大面积淤涨，同时与 正在下移过程中的浏河沙相连。使沙洲头部(0 m等深线)于1958年上提了10 km，到浏 河口附近。 20世纪60年代初期，南支水流在浏河沙与中央沙之间冲刷形成串沟，并不断扩宽 冲深，形成新宝山水道，从此，浏河沙与中央沙又重新分离，中央沙后退，头部下移了 7 km。中央沙与石头沙之间的新崇明水道，由于河道偏转，河势不畅，逐渐萎缩消失， 中央沙与石头沙接壤。 随着中央沙北水道发展，中央沙沙头逐年后退(图2和表1通过ARC／GIS软件中量 算得到)，在1963—1980年17年时间里，中央沙头5 m等深线共后退9．43 km，平均每 年后退554．7 ill，为中央沙形成以来后退速度最快的时期，中央沙头后退的角度保持在 l 15。一1290之间，与上游南支主槽角度接近。与此同时，中央沙北水道不断偏转扭曲， 其河槽角度由1963年的1 10。逐步转变为1980年的400左右，水流阻力增大，河势不畅， 九、河口三角洲演变及治理 ‘1295‘ 为将来的变化埋下了隐患。 图2 1963 1980年中央沙5 m等深线变化 表1 1063—1980年中央沙后退统计(5 m等深线) 项目 1963—1966 1966—1969 1969～1973 1973—1977 1977—1980 1963～1980 距离(m) 1 870 2 150 2 480 2 00