錢塘江河口治江圍涂后河口下移淺析

曹 穎

（浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

1 問題的提出

錢塘江河口從海侵時期的溺谷型河口灣，在兩岸逐步發(fā)育成現(xiàn)代洪積 — 沖積平原，發(fā)育河口邊灘和沙洲，使河口顯著下移，富陽以上原來的河口段以及富陽至聞家堰的潮流段逐漸分別轉(zhuǎn)變?yōu)楹恿鞫魏秃涌诙蝃1]，形成喇叭口這種典型的三角江河口平面形態(tài)，灣口寬度達近百千米，灣頂澉浦寬度不足20 km，這種喇叭口外形使得外海潮汐進入河口后潮能快速輻聚，同時其河床質(zhì)為細粉砂，極易懸浮沖刷，使其河口具有天然的淤積下移趨勢，但這一過程在天然狀態(tài)下是非常緩慢的，而人類活動則強化了這一趨勢，加速了河口的淤積下移。本文對錢塘江治江圍涂后河口下移的表征進行初步分析。

2 錢塘江河口概況

錢塘江自富春江電站大壩以下受潮汐影響，大壩以下的錢塘江河口按徑潮流動力不同分為3段（見圖1）：聞家堰以上為近口段，以徑流作用為主，漲潮流較弱；聞家堰至澉浦為河口段，徑、潮流作用均較強；澉浦以下為口外海濱段，以潮流作用為主。從不同河段的平面形態(tài)也可以看到這3段的不同，潮流段為開敞的喇叭口，漲潮流進入河口后喇叭口輻聚潮能作用顯著；河口段則為蜿蜒河道，聞家堰彎道、珊瑚沙彎道、七堡彎道、赭山彎、老鹽倉彎道以及尖山河彎均是急彎，這些彎道有效地消減了下游上溯的潮能；近口段則多分汊河道，有溜江灘、大桐洲、東洲、長安沙等眾多沙洲，這些分汊河道的形成與河道出峽口之后河寬放寬以及漲、落潮流動力軸線的差異有關(guān)。

圖1 錢塘江河口概貌圖

2.1 徑 流

錢塘江徑流在現(xiàn)代存在顯著的連續(xù)豐枯水年周期變化，大致以20 a為一個徑流周期（見圖2）。徑流的變化是河口整體變化的原動力，汛期強徑流沖刷上游河床導(dǎo)致河口納潮量增大，從而使汛后大潮期上溯的潮流動力增加，從下游帶入上游的海域來沙量增大，又造成河口段的自上而下的淤積。因此連續(xù)豐水年河口段大沖大淤，連續(xù)枯水年河口段沖淤變化較小。

圖2 錢塘江年平均流量過程圖

2.2 潮 汐

錢塘江河口自上而下各站的潮汐特征見圖3。圖3中清晰地展示了外海潮汐進入河口后產(chǎn)生潮波變形主要是在澉浦 — 鹽官段，在澉浦以上，低潮位大幅抬升，漲潮歷時向上游迅速縮短。平均高潮位自下游向上游逐步抬升，并不存在突變之處，平均低潮位則以澉浦站最低，向上游迅速抬高，向下游亦為小幅抬升。潮汐從外海傳入灣口后，潮差逐步增大，以澉浦附近為最大，再向上游逐步減小。

圖3 錢塘江河口潮汐特征圖

2.3 河床地形

錢塘江河口河床的典型特征是在聞家堰 — 乍浦段存在明顯的沙坎，沙坎頂部較上下游河床高出10 m以上，此外河口的尖山河段河勢隨連續(xù)豐、枯水年周期存在顯著變化，并與徑潮流動力相互作用維持河口平衡態(tài)。

2.3.1 沙 坎

圖4為錢塘江河口沙坎示意圖。采用閘口以下沿程深槽（月平均低潮位以下）斷面平均高程為指標[2]。從圖4中可以看出，七堡 — 鹽官一帶是河口沙坎頂點所在，一般沙坎頂點在0.0 m以上。就2007年4月測圖而言，其頂點在倉前附近，頂點高程在0.5 m左右。

圖4 錢塘江河口沙坎示意圖

2.3.2 尖山河勢

尖山河段是錢塘江河口潮差最大、徑潮流動力均極為劇烈之處，尖山河段的河勢直接受制于徑潮流動力的變化，同時又反作用于漲落潮流，使河口河床與徑潮流動力處于一種相對平衡的狀態(tài)。尖山河段的河勢是錢塘江河口河床形態(tài)的代表特征之一。在錢塘江河口治江圍涂以前，尖山河段在連續(xù)豐水年周期為走北河勢，在連續(xù)枯水年周期則為走南或分汊河勢。錢塘江河口治江圍涂后，尖山河勢的周期性特征有所改變。圖5為2018年7月尖山河段河勢圖，是典型的南、北槽均較強的分汊河勢。其中，南槽為漲潮沖刷槽，北槽為落潮沖刷槽，在兩槽之間的緩流地帶形成中沙。

圖5 錢塘江尖山河段現(xiàn)狀河勢圖

2.4 治江圍涂概況

20世紀50年代以來，錢塘江河口陸續(xù)開展治江圍涂工程（見圖6），截至2014年，錢塘江河口累計圍墾13.67萬hm2（205.0萬畝），其中澉浦以上圍涂9.00萬hm2（135.0萬畝），澉浦以下杭州灣圍涂4.67萬hm2[70.0萬畝，其中包括上海圍涂0.36萬hm2（5.4萬畝）][3]。上游的赭山灣治江圍涂主要是在20世紀60 — 70年代，尖山河段南岸的治江圍涂主要在20世紀90年代，尖山北岸圍涂則在1998 — 2007年。

圖6 錢塘江河口治江縮窄進展圖

3 河口下移特征變化

表征河口下移的指標很多，本文主要就潮汐特征及河床變化進行初步分析，包括上游潮差的減小、漲潮歷時縮短，上游河床的沖刷，尖山河段河勢的變化以及河口沙坎頂點的下移等。

3.1 潮汐特征變化

圖7為河口沿程自上而下各站漲潮歷時不同時期的變化圖。從圖7可以看出，70年代以來，乍浦以下杭州灣各站的漲潮歷時沒有太大變化，而澉浦以上各站則有明顯縮減，尤其是上游聞堰 — 七堡段漲潮歷時時長縮短了0.5 h以上，且越向上游其縮減幅度越大，說明潮汐在上游段的作用時間大幅縮減，這是非常典型的河口下移的表征。

圖7 錢塘江河口沿程各站漲潮歷時變化圖

圖8 為河口沿程自上而下各站潮差不同時期的變化圖。圖8中，澉浦以下段潮差持續(xù)增大；澉浦以上潮差則受連續(xù)豐、枯水年周期影響，存在長周期變化的差異，即連續(xù)豐水年潮差減小、連續(xù)枯水年潮差增大。這也從一個側(cè)面反映了錢塘江河口治理達到消減極端河勢的出現(xiàn)概率的主要目標之一，使潮流動力趨于走中，避免順直和彎曲河勢時產(chǎn)生的各種弊端，使潮差、潮位等指標均處于中間態(tài)。治理前順直河勢時潮差較大，彎曲河勢時潮差較小，差異非常明顯，治理后這種不同水文周期的差異明顯變小。

圖8 錢塘江河口沿程各站潮差變化圖

3.2 沿程河床容積變化

1959 — 2014年，閘口 — 澉浦多年平均高潮位下河床容積淤積了29.1億m3，扣除多年平均低水位以下河槽中淤積的8.6億m3，在多年平均高低水位間的灘地上容積減小達20.7億m3，此中包含圍涂的11.7億m3，即灘地容積實際應(yīng)減小9.0億m3[3]。表1為采用數(shù)學(xué)模型模擬計算的不同年份錢塘江河口各段漲潮潮量分配表。

表1 不同年份錢塘江河口漲潮潮量分配表

3.3 尖山河勢變化

在尖山河段治理之前，這一河段的河勢隨連續(xù)豐、枯水文年周期的變化，存在非常顯著的差異（見圖9）。在連續(xù)枯水年期間（如1984年10月），徑流動力相對較弱，下游漲潮流從南岸上溯，吸引落潮主流也從南岸下泄，此時尖山前沿北岸淤漲大片高灘，尖山河段為走南河勢；連續(xù)豐水年期間（如1995年7月），上游徑流動力強勁，從鹽官段下泄的徑流貼北岸進入尖山河灣，此時尖山南岸發(fā)育大片高灘，下游漲潮流也從北岸上溯，尖山河段為走北河勢。在尖山治理之前，分汊河勢是一種過渡河勢，一般

不會長期穩(wěn)定存在。

圖9 錢塘江河口治理前尖山河勢圖

而在尖山治理之后，澉浦以下的北岸的漲潮流被挑至南岸曹娥江口前沿，之后沿南岸上溯，因此在尖山河段整治工程基本到位后，在尖山河段南槽穩(wěn)定存在，分汊河勢出現(xiàn)頻率更高（見圖10）。連續(xù)豐水年期間，為分汊或南分汊河勢，未見治理前的走北河勢，一般徑流較大的7月北槽相對較強，北岸灘涂沖失，形成分汊河勢（如2012年7月），如非汛期徑流相對較弱則北岸仍有部分灘涂保留，但較治理前走南河勢時的高灘規(guī)模稍小，同時在灘地之外仍有北槽存在，即形成南分汊河勢（如2013年4月）。連續(xù)枯水年期間，走南河勢（如2005年7月）出現(xiàn)概率較前大為減小，分汊河勢（如2006年7月）出現(xiàn)概率大增。

圖10 錢塘江河口治理后尖山河勢圖

3.4 沙坎變化

對錢塘江河口平均沙坎在不同年代的形態(tài)進行概化（見圖11[2]），由圖11可見，治江圍涂前的50年代，沙坎頂部區(qū)間基本在倉前以上，此后沙坎頂部區(qū)間明顯下移。此外，連續(xù)豐、枯水周期的沙坎頂部區(qū)間位置有明顯不同，連續(xù)豐水年沙坎頂部偏靠上游，且區(qū)間范圍相對較小，下緣基本在老鹽倉以上段；連續(xù)枯水年沙坎頂部偏靠下游，且區(qū)間范圍相對較大，下緣基本在鹽官。

圖11 錢塘江河口不同時期沙坎形態(tài)概化圖

圖12 為錢塘江河口平均沙坎頂點位置及高程變化圖。其頂點位置和頂點高程在豐、枯水年周期均有明顯差異，豐水的20世紀50年代、70年代和90年代距閘口距離較小，更偏靠上游，頂點高程較低；枯水的60年代、80年代和2000 — 2009年距閘口較遠，偏靠下游，頂點高程較高。總體來看，近幾十年間沙坎頂點位置呈現(xiàn)明顯的下移趨勢，同時，沙坎頂點高程亦有明顯下降趨勢，河口沙坎頂點的下移也是河口下移的明證。

圖12 錢塘江河口平均沙坎頂點位置及高程變化圖

4 結(jié) 語

錢塘江河口的淤積下移趨勢在天然狀態(tài)下非常緩慢，人類活動強化了這一趨勢。錢塘江治江圍涂后，河口澉浦以上各站漲潮歷時明顯縮減，且越向上游其縮減幅度越大；澉浦以下段潮差持續(xù)增大；澉浦以上潮差連續(xù)豐、枯水年周期差異明顯減??；尖山河段河勢從治理之前連續(xù)枯水年走南、連續(xù)豐水年走北的規(guī)律，轉(zhuǎn)變?yōu)槟喜鄯€(wěn)定存在，分汊河勢出現(xiàn)頻率增大；河口沙坎頂點位置明顯下移，頂點高程明顯下降。

錢塘江河口的這一系列變化，都是 河口系統(tǒng)針對人類活動產(chǎn)生的自適應(yīng)平衡過程。河口河床存在類似于河流的自動調(diào)整機制。錢塘江河口河床自動調(diào)整包括3個層面[2]：一是河口沙坎的上下移動，調(diào)整徑潮水交鋒的位置，使徑潮水勢力平衡，沙坎的變化造成河口段與杭州灣的泥沙交換和容積變化；二是河勢的變化改變了徑潮水交鋒的位置，使徑潮水勢力得以平衡；第三是主槽和灘地在斷面上的沖淤分配。錢塘江河口不同的水文周期對應(yīng)于不同的沙坎平衡態(tài)。大規(guī)模的人類活動破壞原有的平衡，并形成新的平衡。對錢塘江河口這種同時具有漲落急時具有強勁的往復(fù)流動力、漲落憩時動力極弱、極易懸浮的細粉砂底質(zhì)、海域來沙豐富、下游河口主槽擺幅極大等特征的強潮河口而言，其河口動力與河床整體變化長期模型的構(gòu)建尚有待進一步完善。

河口下移的表征還有其他的指標，如涌潮起潮點的下移、河口最大渾濁帶的下移（20世紀70年代，七堡一帶含沙量比較高，現(xiàn)狀含沙量不高）等，另外錢塘江河口下移目前是屬于量變階段，能不能發(fā)生質(zhì)變有待今后深入研究。