2020年后長(zhǎng)江口深水航道疏浚土處置方案研究

王恒賓，唐臣，樓飛，喬飛

（1.中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200120；2.河海大學(xué)，江蘇 南京 210098）

2020年后長(zhǎng)江口深水航道疏浚土處置方案研究

王恒賓1，唐臣1，樓飛1，喬飛2

（1.中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200120；2.河海大學(xué)，江蘇 南京 210098）

2020年后，長(zhǎng)江口深水航道疏浚土的合理有效處置將成為深水航道運(yùn)營(yíng)維護(hù)面臨的一大難題。為解決疏浚土的合理處置和有效利用，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)江口海洋傾倒區(qū)規(guī)劃和灘涂資源開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃分析，提出了幾個(gè)比較可行的疏浚土處置方案，并分析各處置方案的實(shí)施條件、處置安排以及所采用的施工工藝，然后對(duì)各處置方案進(jìn)行綜合比較，得出2020年后長(zhǎng)江口深水航道疏浚土處置仍應(yīng)當(dāng)結(jié)合橫沙圈圍造陸的結(jié)論，為航道維護(hù)疏浚土的有效利用提出了經(jīng)濟(jì)合理的技術(shù)方案。

長(zhǎng)江口深水航道；疏浚土；灘涂開(kāi)發(fā)；橫沙淺灘

0 引言

長(zhǎng)江口12.5 m深水航道自2011年5月正式開(kāi)通，經(jīng)北槽—南港—南支向上游延伸，其中，北槽位于長(zhǎng)江口的攔門沙區(qū)段，該段航道的回淤量大，是深水航道主要維護(hù)區(qū)段，其平均年維護(hù)量高達(dá)6 000萬(wàn)～7 000萬(wàn)m3。目前對(duì)于疏浚土的處理主要采用外拋和吹填上灘相結(jié)合的方式。長(zhǎng)江口傾倒區(qū)每年允許傾倒的疏浚土量最多約為3 800萬(wàn)m3，其余必須采取吹填上灘處置。2003年橫沙東灘N23潛堤西側(cè)1.13萬(wàn)hm2（17萬(wàn)畝）促淤圈圍工程獲批實(shí)施，之后，橫沙東灘一直是深水航道疏浚土吹填上灘的最佳區(qū)域。根據(jù)《上海市灘涂資源利用與保護(hù)“十三五”規(guī)劃》[1]，至2020年底，橫沙東灘圈圍工程將全面完工，之后疏浚土的合理有效處置將成為深水航道運(yùn)營(yíng)維護(hù)面臨的重要問(wèn)題。

本文通過(guò)分析長(zhǎng)江口傾倒區(qū)和灘涂資源，提出幾個(gè)比較可行的疏浚土處置方案，給出疏浚土處置建議。

長(zhǎng)江口深水航道和灘涂圈圍位置見(jiàn)圖1。

圖1 長(zhǎng)江口深水航道和灘涂圈圍位置示意圖Fig.1 The location diagram of the Yangtze estuary deepwater navigation channel and encircling areas

1 長(zhǎng)江口深水航道疏浚土處置現(xiàn)狀

長(zhǎng)江口12.5 m深水航道維護(hù)疏浚采用大型耙吸船施工，目前疏浚土處置采用兩種方式：1）直接外拋至長(zhǎng)江口1～3號(hào)傾倒區(qū)；2） 結(jié)合橫沙東灘圈圍工程，先拋至吹泥站貯泥坑再經(jīng)絞吸船吹泥上灘。

1998—2015年，長(zhǎng)江口深水航道治理工程共完成疏浚量約9.3億m3，其中外拋量約6.1億m3，吹泥站拋坑量約3.2億m3。2016—2020年，橫沙東灘七期和八期圈圍工程將形成56 km2陸域，還可利用航道疏浚土近2億m3[2-3]。

2 海洋傾倒區(qū)現(xiàn)狀

長(zhǎng)江口可供使用的傾倒區(qū)主要有長(zhǎng)江口1～3號(hào)傾倒區(qū)。

1號(hào)傾倒區(qū)位于南槽上段，面積0.5 km2，年傾倒量控制在1 000萬(wàn)m3以內(nèi)，主要供深水航道圓圓沙段和南港段維護(hù)疏浚拋泥使用。

2號(hào)傾倒區(qū)位于南北導(dǎo)堤內(nèi)北槽下段航道南側(cè)水域，面積2.4 km2，年傾倒量控制在800萬(wàn)m3以內(nèi)。

3號(hào)傾倒區(qū)位于口外，面積9.0 km2，年傾倒量控制在2 000萬(wàn)m3以內(nèi)，主要供深水航道下航道下段和外航道拋泥使用[4]。

3 長(zhǎng)江口可開(kāi)發(fā)灘涂情況

目前，長(zhǎng)江口灘涂主要包括崇明東灘、橫沙東灘、橫沙淺灘、九段沙、南匯東灘、扁擔(dān)沙、青草沙等沙體。其中九段沙、崇明東灘、青草沙為自然保護(hù)區(qū)域，分別設(shè)有九段沙濕地國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、崇明東灘鳥(niǎo)類保護(hù)區(qū)和中華鱘保護(hù)區(qū)、青草沙水源地保護(hù)區(qū)；橫沙東灘將于2020年圈圍完成。因此，未來(lái)長(zhǎng)江口有可能實(shí)施促淤圈圍、為航道疏浚土提供處置區(qū)域的灘涂主要為橫沙淺灘、南匯東灘和扁擔(dān)沙等區(qū)域。

1） 橫沙淺灘

橫沙東灘一期～六期工程共成陸0.43萬(wàn)hm2（6.5萬(wàn)畝），余下區(qū)域?yàn)闄M沙七期和八期工程，計(jì)劃“十三五”期間完成圈圍，成陸標(biāo)準(zhǔn)為高程+3.0 m的農(nóng)業(yè)性質(zhì)用地。

橫沙東灘N23潛堤?hào)|側(cè)為橫沙淺灘，-5 m等深線以上灘地面積達(dá)300多km2，是未來(lái)長(zhǎng)江口區(qū)域可圈圍開(kāi)發(fā)的最大空間。

2） 南匯東灘

南匯東灘共實(shí)施了一期～五期工程、人工半島圈圍一期與二期工程和南匯東灘南、北片區(qū)促淤工程等，圈圍面積約1.06萬(wàn)hm2（15.9萬(wàn)畝），促淤面積約1.47萬(wàn)hm2（22萬(wàn)畝）。

目前，南匯東灘促淤工程已基本完成，后期可圈圍土地約1.47萬(wàn)hm2（22萬(wàn)畝）。

3） 扁擔(dān)沙

扁擔(dān)沙是長(zhǎng)江南支河段最大沙體，沙體-5 m等深線范圍長(zhǎng)約30 km、最大寬度約6 km，面積110 km2以上。

4 長(zhǎng)江口深水航道疏浚土處置方案

4.1 疏浚土處置區(qū)分析

2020年后，長(zhǎng)江口可使用的海洋傾倒區(qū)有1～3號(hào)傾倒區(qū)。從長(zhǎng)江口地區(qū)灘涂開(kāi)發(fā)利用規(guī)劃和實(shí)施條件來(lái)看，2020年后可規(guī)劃實(shí)施促淤圈圍并結(jié)合疏浚土實(shí)施上灘造陸的區(qū)域僅有橫沙淺灘、南匯東灘和扁擔(dān)沙等3處灘涂。

4.2 疏浚土處置總體方案

2020年后，可對(duì)長(zhǎng)江口深水航道疏浚土提出4個(gè)處置方案：

方案一：全外拋傾倒區(qū)方案

方案二：外拋傾倒區(qū)+橫沙淺灘上灘方案

方案三：外拋傾倒區(qū)+南匯東灘上灘方案

方案四：外拋傾倒區(qū)+扁擔(dān)沙上灘方案

4.2.1 全外拋傾倒區(qū)方案

1） 實(shí)施條件：3號(hào)傾倒區(qū)擴(kuò)容至3 000萬(wàn)m3，新設(shè)一處1 700萬(wàn)m3容量以上的傾倒區(qū)。

長(zhǎng)江口1～3號(hào)傾倒區(qū)年容許拋泥量3 800萬(wàn)m3，無(wú)法滿足深水航道疏浚土處置要求，需按規(guī)劃將3號(hào)傾倒區(qū)擴(kuò)容至3 000萬(wàn)m3

新設(shè)一處傾倒區(qū)，容量1 700萬(wàn)m3以上。

2）處置安排：D3.0—D3.1段疏浚土外拋至1號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距14～15 km；D3.2段疏浚土外拋至2號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距31 km；D3.3段疏浚土部分外拋至2號(hào)傾倒區(qū)，部分外拋至3號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距34 km；D3.4～D3.6段疏浚土外拋至新設(shè)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距6～27 km，具體處置安排見(jiàn)表1。

表1 疏浚土全外拋傾倒區(qū)方案參數(shù)表Table 1 Parameters of disposed to ocean dumping area

3）施工工藝：施工工藝可采用耙吸船的挖運(yùn)拋工藝，其工藝流程為：耙吸船施工定位→挖泥裝艙→滿艙后駛向傾倒區(qū)→進(jìn)傾倒區(qū)拋泥→空艙返回疏浚區(qū)→下一輪施工循環(huán)。

4.2.2 外拋傾倒區(qū)+橫沙淺灘上灘方案

1）實(shí)施條件：橫沙淺灘實(shí)施圈圍，對(duì)應(yīng)壩田區(qū)新設(shè)吹泥站貯泥坑。

橫沙淺灘可圈圍面積達(dá)300多km2，按照農(nóng)業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn)+3.0 m估算可處置疏浚土16億m3以上，可以滿足深水航道疏浚土處置需求。

該方案可利用現(xiàn)有的C4貯泥坑并在N6～N9丁壩之間新設(shè)3個(gè)貯泥坑。

2） 處置安排：D3.0—D3.1段疏浚土外拋至1號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距14～15 km；D3.2～D3.3段疏浚土上灘至橫沙淺灘圈圍區(qū)，平均運(yùn)距15～23 km；D3.4段疏浚土部分外拋至2號(hào)傾倒區(qū)，部分外拋至3號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距10 km；D3.5～D3.6段疏浚土外拋至3號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距7～9 km，具體處置安排見(jiàn)表2。

表2 疏浚土外拋傾倒區(qū)+橫沙東灘上灘方案參數(shù)表Table 2 Parameters of disposed to ocean dumping area and Hengsha East Shoal

3）施工工藝：施工工藝外拋部分可采用耙吸船的挖運(yùn)拋工藝；上灘部分可采用耙吸船+絞吸船的挖運(yùn)拋吹工藝，其工藝流程為：耙吸船航道挖泥→運(yùn)泥至吹泥站貯泥坑拋泥→絞吸船貯泥坑挖吹泥→浮管→水下管→岸管→吹填區(qū)。

4.2.3 外拋傾倒區(qū)+南匯東灘上灘方案

1）實(shí)施條件：南匯東灘實(shí)施圈圍，新設(shè)吹泥平臺(tái)。

南匯東灘可圈圍土地1.47萬(wàn)hm2（22萬(wàn)畝），按照農(nóng)業(yè)用地標(biāo)準(zhǔn)+3.0 m估算可處置疏浚土4.5億m3，可以滿足深水航道疏浚土處置需求。

該方案需在南匯東灘圈圍工程外側(cè)設(shè)置3個(gè)吹泥平臺(tái)。

2） 處置安排：D3.0—D3.1段疏浚土外拋至1號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距14～15 km；D3.2段疏浚土外拋至2號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距31 km；D3.3段疏浚土部分外拋至2號(hào)傾倒區(qū)，部分外拋至3號(hào)傾倒區(qū)，部分上灘至南匯東灘圈圍區(qū)，平均運(yùn)距31～64 km；D3.4～D3.6段疏浚土上灘至南匯東灘圈圍區(qū)，平均運(yùn)距41～53 km，具體處置安排見(jiàn)表3。

表3 疏浚土外拋傾倒區(qū)+南匯東灘上灘方案參數(shù)表Table 3 Parameters of disposed to ocean dumping area and Nanhui East Shoal

3）施工工藝：施工工藝外拋部分可采用耙吸船的挖運(yùn)拋工藝；上灘部分可采用耙吸船艕帶泥駁的吹泥平臺(tái)工藝，其工藝流程為：泥駁和耙吸船準(zhǔn)備艕靠→泥駁靠泊耙吸船→耙吸船攜帶泥駁駛向指定的疏浚區(qū)→定位下耙挖泥并將泥土裝入泥駁→泥駁滿艙后駛離耙吸船→泥駁運(yùn)泥至吹泥地點(diǎn)并靠泊吹泥平臺(tái)→吹泥平臺(tái)將泥駁艙內(nèi)疏浚土吹泥上灘→泥駁離開(kāi)平臺(tái)返回進(jìn)行下一次艕靠耙吸船作業(yè)，在泥駁離泊的同時(shí)，另一艘泥駁可準(zhǔn)備艕靠耙吸船，進(jìn)而開(kāi)始挖泥作業(yè)，形成耙吸船挖泥、泥駁運(yùn)泥和吹泥平臺(tái)吹泥的連續(xù)作業(yè)[5-8]。

4.2.4 外拋傾倒區(qū)+扁擔(dān)沙上灘方案

1）實(shí)施條件：扁擔(dān)沙實(shí)施圈圍，新設(shè)吹泥平臺(tái)。

扁擔(dān)沙可圈圍面積110 km2以上，可以處置疏浚土14億m3，可以滿足深水航道疏浚土處置需求。

該方案需在扁擔(dān)沙圈圍工程外側(cè)設(shè)置3個(gè)吹泥平臺(tái)。

2） 處置安排：D3.0—D3.1段疏浚土外拋至1號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距14～15 km；D3.2段疏浚土上灘至扁擔(dān)沙圈圍區(qū)，平均運(yùn)距55 km；D3.3段疏浚土部分上灘至扁擔(dān)沙圈圍區(qū)，平均運(yùn)距70 km，部分外拋至2號(hào)和3號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距16 km；D3.4—D3.6段疏浚土外拋至3號(hào)傾倒區(qū)，平均運(yùn)距7～10 km，具體處置安排見(jiàn)表4。

表4 疏浚土外拋傾倒區(qū)+扁擔(dān)沙上灘方案參數(shù)表Table 4 Parameters of disposed to ocean dumping area and Biandansha Shoal

3）施工工藝：施工工藝外拋部分可采用耙吸船的挖運(yùn)拋工藝，上灘部分可采用耙吸船艕帶泥駁的吹泥平臺(tái)工藝。

4.2.5 處置方案綜合比較

各疏浚土處置方案綜合比較見(jiàn)表5。

表5 疏浚土處置方案綜合比較表Table 5 Comprehensive comparison of dredged material disposal plans

續(xù)表

深水航道疏浚土處置推薦采用外拋傾倒區(qū)+橫沙淺灘上灘方案，疏浚土上灘比例高、船機(jī)設(shè)備少、工藝成熟、可持續(xù)性好、費(fèi)用低。

5 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)江口航道體系將逐步實(shí)施建設(shè)維護(hù)，大量的疏浚土需要進(jìn)行合理處置安排；長(zhǎng)江口深水航道維護(hù)疏浚土目前正結(jié)合橫沙東灘圈圍造陸；通過(guò)對(duì)2020年后長(zhǎng)江口海洋傾倒區(qū)和灘涂開(kāi)發(fā)情況分析，提出4個(gè)基本可行的處置方案并綜合比較，疏浚土的處置仍應(yīng)當(dāng)結(jié)合橫沙圈圍造陸，既可以降低航道維護(hù)費(fèi)用，又可以形成新的土地資源，實(shí)現(xiàn)雙贏。

[1] 上海市水務(wù)局.上海市灘涂資源利用與保護(hù)“十三五”規(guī)劃（簡(jiǎn)本）[R].2016.Shanghai Water Authority.The 13th five-year plan of utilization and protection of tidal resources in Shanghai(abridged edition)[R].2016.

[2]中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.橫沙東灘圈圍（七期）工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2015.CCCC Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.Preliminary design of the reclamation project in Hengsha East Shoal(phaseⅦ)[R].2015.

[3]中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.橫沙東灘圈圍（八期）工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].2016.CCCC Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.Preliminary design of the reclamation project in Hengsha East Shoal(phaseⅧ)[R].2016.

[4]中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.上海航道疏浚土用海及泥塘規(guī)劃[R].2014.CCCC Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.The plan of sea and mud pond for waterway dredged material in Shanghai[R].2014.

[5]中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.長(zhǎng)江口航道疏浚土綜合利用相關(guān)技術(shù)的深化研究[R].2016.CCCC Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.Study on the deepening of comprehensive utilization related technology of Yangtze estuary channel dredged material[R].2016.

[6]交通運(yùn)輸部長(zhǎng)江口航道管理局.12 000方耙吸船艕帶泥駁聯(lián)合疏浚施工工藝泥駁建設(shè)方案研究論證報(bào)告[R].2014.Yangtze Estuary Waterway Administration Bureau,MOC.The study and argument report of construction scheme for 12 000 m3TSHD loading barge technology[R].2014.

[7]中國(guó)船舶工業(yè)集團(tuán)公司第708研究所.長(zhǎng)江口自航泥駁建造項(xiàng)目可行性研究報(bào)告[R].2011.No.708 Research Institute of CSSC.Feasibility study report on the construction project of self-propulsion barge in the Yangtze estuary[R].2011.

[8]中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.長(zhǎng)江口吹泥平臺(tái)建造項(xiàng)目可行性研究[R].2014.CCCC Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.Feasibility study report on the construction project of reclamation platform in the Yangtze estuary[R].2014.

Disposal scheme of dredged material in the Yangtze estuary deepwater navigation channel after 2020

WANG Heng-bin1,TANG Chen1,LOU Fei1,QIAO Fei2
（1.CCCC Shanghai Waterway Engineering Design and Consulting Co.,Ltd.,Shanghai 200120,China;2.Hohai University,Nanjing,Jiangsu 210098,China）

After 2020,how to dispose the dredged material in the Yangtze estuary deepwater navigation channel reasonably and effectively will become a major problem which must be faced in waterway maintenance.In order to solve the problem reasonably and effectively,according to analyse the development and utilization planning of ocean dumping area and tidal flat,we put forward several plans and expound their implemented conditions,disposed plans and construction technologies,then compared the plans comprehensively,and got the conclusion that the dredged material still should be disposed to Hengsha after 2020,which can provide the economical and reasonable technical scheme for the effective utilization of dredged material.

Yangtze estuary deepwater navigation channel;dredged material;development of tidal flat;Hengsha Shoal

U616.26

A

2095-7874（2017）10-0022-05

10.7640/zggwjs201710005

2017-01-12

2017-02-22

上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)基金項(xiàng)目（15DZ1202400）

王恒賓（1984— ），男，山東臨沂人，工程師，港口與航道工程專業(yè)。E-mail：505908961@qq.com