论文部分内容阅读
摘 要：长江口航道位于“长江经济带”和“海上丝绸之路”的黄金交叉点，是关系流域社会经济发展全局的运输通道。新时期长江口航道规划的研究面临多方面的挑战，许多问题亟待解决。本文从航道通航、河势控制、生态保护等多角度论述了有关问题与挑战，并初步探讨了航道规划的对策措施。
关键词：长江口;航道规划;问题挑战;对策措施
0 引 言
自1998年以来，长江口航道不断建设和完善发展，长江口深水航道治理工程及减淤系列工程（1998—2012）、长江南京以下-12.5 m深水航道治理工程（2013—2016）、长江口南槽航道一期工程（2018—2020）等航道工程陆续实施，极大地改善了航道通航条件，上海港和江苏沿江港口的吞吐量得以跃升到新的水平，满足了区域社会经济发展，同时对于长江口河势控制、节能、生态等方面效益也十分明显，航道建设实现了高质量可持续发展。当前，随着交通强国、长江经济带和长三角一体化等国家战略的实施，分析新時期社会经济发展对长江口航道的通航需求，研究河势背景变化及趋势，探讨新时期长江口航道规划面临的问题、挑战和对策是非常必要的。
1 新时期长江口航道通航需求分析
长江口航道的规划、建设和发展以贯彻国家战略，满足社会经济发展需求为核心，既要深入切中目前航道运营中的痛点、薄弱点，也要以发展和前瞻性的眼光分析未来发展要求和挑战。
1.1 随着国家战略实施和社会经济不断发展，船舶流量将持续增长
随着交通强国、长江经济带、长三角一体化战略的深入推进，以及东中西联动发展、沿江产业布局优化升级，长江流域经济总量持续提升，通过长江口的货运量和船舶流量也不断发展。根据预测，未来5～15年，通过长江口的货运量在2019年15.2亿 t的基础上还将有约3亿～7亿 t的增幅，船舶流量随之也将持续增长，船舶将进一步大型化。
1.2 随着长江经济带及长三角一体化的发展布局，船舶通航结构不断变化
随着长三角一体化战略的推进，通州湾集装箱新出海口的布局、长江干线LNG码头的布设、上海邮轮经济的持续发展等新需求的不断涌现，都将对长江口通航能力和通航格局带来新变化、新要求。
1.3 长江口-12.5 m深水航道乘潮时间窗口作为通航关键时段，还存在影响通航能力提升的问题有待解决
长江口航道乘潮通航特点显著，乘潮通航时段资源十分有限，在现有的通航管理下，-12.5 m深水航道乘潮通航时段已十分拥挤繁忙，基本处于饱和状态，通航压力巨大，而同时又存在一定数量吃水较小的船舶（2万吨级以下约30%）占用深水资源或乘潮时段资源的情况。目前，北港航道暂未开发、南槽航道一期工程后水深仍较有限，辅助航道分流功能和能力仍显不足，有待进一步建设提升。此外，长江口深水航道段北槽段船流量大，航道长，航道堵塞时，船舶间距会变小，发生意外或事故的概率会增加，在条件允许的情况下，应考虑采取一定的措施，如增设锚地等方式来提升航道航行安全保障，如图1所示。
2 新时期长江口航道规划的河势背景分析
从近20年来长江口航道治理过程来看，河势的控制，尤其是三级分汊口的控制，不仅是稳定整体河势的关键环节，而且是航道治理的必要举措。分析新时期航道规划的主要背景如下：
2.1 随着河势控制及航道治理工程的实施，河道边界渐已稳定，河口内岛岸边界基本稳定，河床演变从动荡无序逐渐变得有序和可预测，长江口基本实现由自然河口向人工河口的转化
1998—2010年，长江口深水航道治理工程有效控制了长江口第三级分汊河势，在北槽形成了一条平顺相接的连续、稳定、微弯的深槽;2006—2010年，新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程与中央沙圈围和青草沙水库工程实施，基本稳定了长江口第二级分汊格局，改善了宝山北水道通航条件，为深水航道上延至太仓提供了可靠保障;2014年，新通海沙圈围等工程稳定了徐六泾节点河段，长江南京以下-12.5 m深水航道治理一期工程白茆沙整治工程实施进一步基本稳定了南支上段河势格局，新通海沙圈围等工程稳定了徐六泾节点河段，有利于南北支河段一级分汊格局的稳定。2019年，长江口南槽航道治理一期工程实施，进一步加强了南北槽分流口及南槽进口段河势的稳定性。南槽-6.0 m航道贯通，随着一系列航道治理工程及相关河势控制工程的实施，三级分汊河势的逐步稳定，为长江口“一主两辅一支”航道开发、两岸岸线利用提供了有利条件。
2.2 随着流域来水来沙的减少，长江口河势演变进入新的阶段
受流域来沙量减少、河口人类活动以及河口水沙自然特性等影响，南支、南港、北港等口内河段含沙量明显减少，拦门沙河段含沙量的减小变化初步显现。长江口河槽总体有所冲刷。除北支外，各主要汊道河槽容积、平均水深均呈趋势性增加，江中洲滩潮下带体积呈趋势性缩小，口门外水下三角洲前缘（-10～20 m等深线）大面积冲刷加深。河口拦门沙区域由于接纳水下三角洲前缘和中低滩冲刷泥沙的补给，在2012年之前洪季含沙量仍维持在1～1.5 kg/m3的水平，之后有所下降，随着一系列减淤措施的实施，-12.5 m深水航道年均维护量稳定在6 000万m3以下，如图2所示。根据挟沙力理论来看，多年平均落潮平均流量对维持河槽容积和平均水深的能力将随来沙减少而加强，分流比在汊道稳定性上的敏感性将有所下降。这对汊道稳定及如何宏观上考虑规划河口治导线有着重要的参考意义。
2.3 河段局部不稳定，航道通航条件仍待改善
河口内局部岛岸边界虽基本控制，但尚未完全稳定，航道通航条件仍待改善，主要如下：
（1）南支河道总体稳定，深槽位置基本固定，且水深条件相对较好。但南支扁担沙沙体尚未得到有效守护，沙体活动性强，扁担沙体南缘冲刷，南支主槽向宽浅方向发展，不利于南支航道水深的稳定，同时下扁担沙滩面窜沟发育以及沙尾下延也是北港进口段河势的不稳定因素，如图3所示。 （2）北港河道进口段新桥通道轴线总体稳定，但出口段受下扁担沙沙尾下延影响有所南偏，北港中段主槽“北冲南淤”，深槽下延北拓，北港大桥主通航孔上游水域淤浅;拦门沙河段下段主槽与两侧沙体水沙交换频繁，滩顶水深较浅，如图4所示。
（3）南港将维持稳定略冲的演变态势，航道将继续保持良好水深。但瑞丰沙上沙体切滩窜沟若持续冲刷发展，沙体活动性增强，不利于南港主槽河势及航道条件的稳定。
（4）南槽一期工程实施后限制了江亚南沙头部窜沟发展，稳定了入口段河势。南槽上段和口外段河床均有冲刷，航道浅段距离虽有所缩短，但仍较长，且受江亚南沙沙尾持續下延影响，拦门沙滩顶水深仍较浅。此外，九段沙湿地南缘持续冲刷，湿地面积面临继续减少的问题。
总体而言，长江口河势条件总体利于航道的开发，但局部不稳定河势与拦门沙浅段将成为航道开发的主要影响因素，有待治理解决。
3 新时期航道绿色发展面临的挑战
新的规划航道发展需要统筹兼顾，既要支撑社会经济发展，稳定局部不利河势，同时又要全面贯彻落实“生态优先、绿色发展”的方针和理念，以“共抓大保护、不搞大开发”为根本遵循，实现航道绿色发展。
长江口水域生态环境复杂敏感，保护区、水源地、珍惜水生物种较多，生态环境保护的要求高，之前的长江口建设中采用了开孔半圆堤等生态结构、依托整治建筑物培育牡蛎礁、生态放流等手段增加了生态多样性，同时采用疏浚土上滩利用等实现了资源节约化利用。但从2020年起，长江口航道疏浚土不再具备综合利用的条件，作为珍贵的泥土资源，需全部进行外抛处置，不仅是资源的极大浪费，且外抛年维护费用大，倾倒后泥沙扩散也不利于附近水体环境，疏浚土的处理与利用成为新时期航道规划需要考虑的重要内容之一。
同时，新时期航道规划，需要开展生物多样性调查和环境保护，守住生态红线，探索航道建设和生态保护、重要湿地保护、营造优质湿地等方面深度融合，建设新时期生态友好型航道。
4 规划对策探讨
（1）从保障国家战略实施和社会经济发展需求来看，需要尽快通过辅助航道对吃水较小的船舶进行有效分流。同时，为适应长三角一体化及社会经济发展，新时期航道规划应根据社会经济发展需求优化通航结构和格局，因此，长江口航道通航能力建设和通航格局优化将是未来航道发展中需要解决的重点问题。目前，南槽航道-6 m水深难以满足未来发展需求，北港辅助航道尚未开通，北槽深水航道通航压力接近饱和，新时期航道规划需要通过航道治理工程措施“深南槽、通北港”，实现南槽、北港两条辅助航道通航能力的提升。同时“稳北槽”，即采取措施保障北槽航道安全、稳定通航条件，降低航道维护费用。
（2）需要规划相关措施稳定重要沙体，如扁担沙、堡镇沙、瑞丰沙、横沙浅滩等，避免沙体的切割移位对航道主槽稳定产生的不利影响，保障航道的长久稳定运行。考虑流域来水来沙减少及口门浅滩冲刷、湿地减少的现状和发展趋势，对于河口口门区域，应着手合理规划河口治导线，一方面采取相关措施进一步增加拦门沙航道水深，提高航道通过能力;另一方面采取措施保护河口浅滩面积，防止湿地面积进一步减少。
（3）规划航道应以“生态优先、绿色发展”为首要方针，加强疏浚土资源综合利用的相关方法与机制研究，一方面减少航道维护费用，另一方面减缓口门浅滩冲刷压力，为疏浚土综合利用创造条件，实现航道绿色、可持续发展。同时，落实构筑物生态化，采用生态的措施和方式达到守护浅滩的方式，提升航运需求与生态需求融合发展的技术水平，建设新时期生态友好型航道。
综上所述，新时期长江口航道规划应该总结已有航道治理经验与效果，采取更为积极的措施，保障国家全局战略的实施，满足社会经济发展需求和生态要求，实现长江口航道的高质量、绿色、可持续发展。
关键词：长江口;航道规划;问题挑战;对策措施
0 引 言
自1998年以来，长江口航道不断建设和完善发展，长江口深水航道治理工程及减淤系列工程（1998—2012）、长江南京以下-12.5 m深水航道治理工程（2013—2016）、长江口南槽航道一期工程（2018—2020）等航道工程陆续实施，极大地改善了航道通航条件，上海港和江苏沿江港口的吞吐量得以跃升到新的水平，满足了区域社会经济发展，同时对于长江口河势控制、节能、生态等方面效益也十分明显，航道建设实现了高质量可持续发展。当前，随着交通强国、长江经济带和长三角一体化等国家战略的实施，分析新時期社会经济发展对长江口航道的通航需求，研究河势背景变化及趋势，探讨新时期长江口航道规划面临的问题、挑战和对策是非常必要的。
1 新时期长江口航道通航需求分析
长江口航道的规划、建设和发展以贯彻国家战略，满足社会经济发展需求为核心，既要深入切中目前航道运营中的痛点、薄弱点，也要以发展和前瞻性的眼光分析未来发展要求和挑战。
1.1 随着国家战略实施和社会经济不断发展，船舶流量将持续增长
随着交通强国、长江经济带、长三角一体化战略的深入推进，以及东中西联动发展、沿江产业布局优化升级，长江流域经济总量持续提升，通过长江口的货运量和船舶流量也不断发展。根据预测，未来5～15年，通过长江口的货运量在2019年15.2亿 t的基础上还将有约3亿～7亿 t的增幅，船舶流量随之也将持续增长，船舶将进一步大型化。
1.2 随着长江经济带及长三角一体化的发展布局，船舶通航结构不断变化
随着长三角一体化战略的推进，通州湾集装箱新出海口的布局、长江干线LNG码头的布设、上海邮轮经济的持续发展等新需求的不断涌现，都将对长江口通航能力和通航格局带来新变化、新要求。
1.3 长江口-12.5 m深水航道乘潮时间窗口作为通航关键时段，还存在影响通航能力提升的问题有待解决
长江口航道乘潮通航特点显著，乘潮通航时段资源十分有限，在现有的通航管理下，-12.5 m深水航道乘潮通航时段已十分拥挤繁忙，基本处于饱和状态，通航压力巨大，而同时又存在一定数量吃水较小的船舶（2万吨级以下约30%）占用深水资源或乘潮时段资源的情况。目前，北港航道暂未开发、南槽航道一期工程后水深仍较有限，辅助航道分流功能和能力仍显不足，有待进一步建设提升。此外，长江口深水航道段北槽段船流量大，航道长，航道堵塞时，船舶间距会变小，发生意外或事故的概率会增加，在条件允许的情况下，应考虑采取一定的措施，如增设锚地等方式来提升航道航行安全保障，如图1所示。
2 新时期长江口航道规划的河势背景分析
从近20年来长江口航道治理过程来看，河势的控制，尤其是三级分汊口的控制，不仅是稳定整体河势的关键环节，而且是航道治理的必要举措。分析新时期航道规划的主要背景如下：
2.1 随着河势控制及航道治理工程的实施，河道边界渐已稳定，河口内岛岸边界基本稳定，河床演变从动荡无序逐渐变得有序和可预测，长江口基本实现由自然河口向人工河口的转化
1998—2010年，长江口深水航道治理工程有效控制了长江口第三级分汊河势，在北槽形成了一条平顺相接的连续、稳定、微弯的深槽;2006—2010年，新浏河沙护滩及南沙头通道潜堤工程与中央沙圈围和青草沙水库工程实施，基本稳定了长江口第二级分汊格局，改善了宝山北水道通航条件，为深水航道上延至太仓提供了可靠保障;2014年，新通海沙圈围等工程稳定了徐六泾节点河段，长江南京以下-12.5 m深水航道治理一期工程白茆沙整治工程实施进一步基本稳定了南支上段河势格局，新通海沙圈围等工程稳定了徐六泾节点河段，有利于南北支河段一级分汊格局的稳定。2019年，长江口南槽航道治理一期工程实施，进一步加强了南北槽分流口及南槽进口段河势的稳定性。南槽-6.0 m航道贯通，随着一系列航道治理工程及相关河势控制工程的实施，三级分汊河势的逐步稳定，为长江口“一主两辅一支”航道开发、两岸岸线利用提供了有利条件。
2.2 随着流域来水来沙的减少，长江口河势演变进入新的阶段
受流域来沙量减少、河口人类活动以及河口水沙自然特性等影响，南支、南港、北港等口内河段含沙量明显减少，拦门沙河段含沙量的减小变化初步显现。长江口河槽总体有所冲刷。除北支外，各主要汊道河槽容积、平均水深均呈趋势性增加，江中洲滩潮下带体积呈趋势性缩小，口门外水下三角洲前缘（-10～20 m等深线）大面积冲刷加深。河口拦门沙区域由于接纳水下三角洲前缘和中低滩冲刷泥沙的补给，在2012年之前洪季含沙量仍维持在1～1.5 kg/m3的水平，之后有所下降，随着一系列减淤措施的实施，-12.5 m深水航道年均维护量稳定在6 000万m3以下，如图2所示。根据挟沙力理论来看，多年平均落潮平均流量对维持河槽容积和平均水深的能力将随来沙减少而加强，分流比在汊道稳定性上的敏感性将有所下降。这对汊道稳定及如何宏观上考虑规划河口治导线有着重要的参考意义。
2.3 河段局部不稳定，航道通航条件仍待改善
河口内局部岛岸边界虽基本控制，但尚未完全稳定，航道通航条件仍待改善，主要如下：
（1）南支河道总体稳定，深槽位置基本固定，且水深条件相对较好。但南支扁担沙沙体尚未得到有效守护，沙体活动性强，扁担沙体南缘冲刷，南支主槽向宽浅方向发展，不利于南支航道水深的稳定，同时下扁担沙滩面窜沟发育以及沙尾下延也是北港进口段河势的不稳定因素，如图3所示。 （2）北港河道进口段新桥通道轴线总体稳定，但出口段受下扁担沙沙尾下延影响有所南偏，北港中段主槽“北冲南淤”，深槽下延北拓，北港大桥主通航孔上游水域淤浅;拦门沙河段下段主槽与两侧沙体水沙交换频繁，滩顶水深较浅，如图4所示。
（3）南港将维持稳定略冲的演变态势，航道将继续保持良好水深。但瑞丰沙上沙体切滩窜沟若持续冲刷发展，沙体活动性增强，不利于南港主槽河势及航道条件的稳定。
（4）南槽一期工程实施后限制了江亚南沙头部窜沟发展，稳定了入口段河势。南槽上段和口外段河床均有冲刷，航道浅段距离虽有所缩短，但仍较长，且受江亚南沙沙尾持續下延影响，拦门沙滩顶水深仍较浅。此外，九段沙湿地南缘持续冲刷，湿地面积面临继续减少的问题。
总体而言，长江口河势条件总体利于航道的开发，但局部不稳定河势与拦门沙浅段将成为航道开发的主要影响因素，有待治理解决。
3 新时期航道绿色发展面临的挑战
新的规划航道发展需要统筹兼顾，既要支撑社会经济发展，稳定局部不利河势，同时又要全面贯彻落实“生态优先、绿色发展”的方针和理念，以“共抓大保护、不搞大开发”为根本遵循，实现航道绿色发展。
长江口水域生态环境复杂敏感，保护区、水源地、珍惜水生物种较多，生态环境保护的要求高，之前的长江口建设中采用了开孔半圆堤等生态结构、依托整治建筑物培育牡蛎礁、生态放流等手段增加了生态多样性，同时采用疏浚土上滩利用等实现了资源节约化利用。但从2020年起，长江口航道疏浚土不再具备综合利用的条件，作为珍贵的泥土资源，需全部进行外抛处置，不仅是资源的极大浪费，且外抛年维护费用大，倾倒后泥沙扩散也不利于附近水体环境，疏浚土的处理与利用成为新时期航道规划需要考虑的重要内容之一。
同时，新时期航道规划，需要开展生物多样性调查和环境保护，守住生态红线，探索航道建设和生态保护、重要湿地保护、营造优质湿地等方面深度融合，建设新时期生态友好型航道。
4 规划对策探讨
（1）从保障国家战略实施和社会经济发展需求来看，需要尽快通过辅助航道对吃水较小的船舶进行有效分流。同时，为适应长三角一体化及社会经济发展，新时期航道规划应根据社会经济发展需求优化通航结构和格局，因此，长江口航道通航能力建设和通航格局优化将是未来航道发展中需要解决的重点问题。目前，南槽航道-6 m水深难以满足未来发展需求，北港辅助航道尚未开通，北槽深水航道通航压力接近饱和，新时期航道规划需要通过航道治理工程措施“深南槽、通北港”，实现南槽、北港两条辅助航道通航能力的提升。同时“稳北槽”，即采取措施保障北槽航道安全、稳定通航条件，降低航道维护费用。
（2）需要规划相关措施稳定重要沙体，如扁担沙、堡镇沙、瑞丰沙、横沙浅滩等，避免沙体的切割移位对航道主槽稳定产生的不利影响，保障航道的长久稳定运行。考虑流域来水来沙减少及口门浅滩冲刷、湿地减少的现状和发展趋势，对于河口口门区域，应着手合理规划河口治导线，一方面采取相关措施进一步增加拦门沙航道水深，提高航道通过能力;另一方面采取措施保护河口浅滩面积，防止湿地面积进一步减少。
（3）规划航道应以“生态优先、绿色发展”为首要方针，加强疏浚土资源综合利用的相关方法与机制研究，一方面减少航道维护费用，另一方面减缓口门浅滩冲刷压力，为疏浚土综合利用创造条件，实现航道绿色、可持续发展。同时，落实构筑物生态化，采用生态的措施和方式达到守护浅滩的方式，提升航运需求与生态需求融合发展的技术水平，建设新时期生态友好型航道。
综上所述，新时期长江口航道规划应该总结已有航道治理经验与效果，采取更为积极的措施，保障国家全局战略的实施，满足社会经济发展需求和生态要求，实现长江口航道的高质量、绿色、可持续发展。