水沙变异条件下长江口北支治理关键技术

第1章绪论 1.1　长江口北支基本情况 长江口自徐六泾至河口50号灯标，长约181.8km。徐六泾断面河宽约4.7km，口门宽约90km。长江口平面呈扇形，总体呈三级分汊、四口入海的格局。徐六泾以下，崇明岛将长江分为南支和北支，南支在吴淞口以下被长兴岛、横沙岛等分为南港和北港，南港由九段沙分为南槽和北槽，共有北支、北港、北槽和南槽四个入海通道。长江口河道流经江苏省南通市、苏州市和上海市。长江口地区滨江临海，集“黄金海岸”和“黄金水道”区位优势于一体，是长江流域乃至全国的精华地带，发展潜力巨大，对长江流域和全国经济社会发展起着十分重要的推动作用。江阴至长江口河势图见图1.1.1。 北支是长江口的一级汊道，西起崇明岛头部，东至连兴港，全长约83km，流经上海市崇明区、江苏省南通市海门区和启东市，河道平面形态弯曲，弯顶在大洪河和大新河之间，弯顶上下河道均较顺直。上口崇头断面河宽约2.6km，下口连兴港断面河宽约10km，河宽*窄处在大新河至灵甸港段，河宽仅1.4km。北支河道局部江段涨、落潮流路分离，有利于洲滩发育，分布有新村沙、新隆沙等洲滩。 北支历史上曾经是长江径流的入海主通道。18世纪以后，主流逐渐南移，长江主流改道南支，进入北支的径流逐渐减少，导致北支河道中的沙洲大面积淤涨，河宽逐渐缩窄，北支逐渐演变为涨潮流占优势的涨潮槽，总体表现为淤积萎缩态势。北支深槽紧靠左岸下泄，受大洪河—大新河弯道河势的影响，过大新河后主流右偏，紧靠南岸崇明区一侧，灵甸港以下被灵甸新沙分成左、右两汊，左汊深槽靠北岸，为主汊。左、右汊水流在三和港以下汇入新隆沙左侧，新隆沙沙尾以下河道宽阔，水流分散，潮流作用强劲，在潮流作用下启东港至口门段沿北岸-5m深槽长期存在。在上游径流较小时，北支咸潮倒灌进入南支，影响南支淡水资源的开发利用。 1.2　研究与治理实践情况 中华人民共和国成立以来，水利部一直十分重视长江口的治理。相关单位开展了大量的长江口治理研究，在原型资料观测分析、数学模型计算和物理模型试验等方面取得了丰硕成果。长江口治理研究的重点是保证防洪安全和航道畅通，1980年前长江口北支处于人工围垦影响下的快速淤积萎缩阶段，北支整治主要关注防洪安全和土地开发利用问题。1980年后，随着长江口北支的快速淤积萎缩，以及咸潮倒灌南支的加重，逐渐开展了北支综合整治的问题研究。针对长江口存在的问题，相关单位做了大量的前期规划工作，下面分阶段介绍长江口治理研究工作的概况。 1.2.1　1958～1989年 长江口的治理研究工作始于1958年。三十多年间，许多科技工作者和专家学者坚持研究，出版了一系列高水平论著，尤其是在长江口发育模式、河床演变的基本规律等方面都获得了较为深刻的论断。这些成果的积累为长江口的研究和治理，奠定了坚实的基础。1983年7月，国务院批准成立长江口开发整治领导小组（后改为长江口及太湖流域综合治理领导小组）。1983年9月长江口开发整治领导小组于上海举行**次会议，讨论和落实长江口开发整治与黄浦江综合治理规划任务，以及有关部门和地区的协作配合问题。1983年11月，水利电力部华东勘测设计院上海分院（后更名为水利部上海勘测设计研究院，以下简称上海院）等单位编制了《长江口综合开发整治规划要点报告任务书》。根据原中华人民共和国国家计划委员会计土（1984）343号函的批复，水利电力部以（84）水电水规字第21号文下达规划设计任务。规划任务书规定了，长江口综合开发整治规划工作应以航运及航道整治为重点，认真贯彻国家的建设方针和政策，按照上海经济区的发展需要、长江流域规划的要求，同围垦、防洪（潮）、沿江建设、农田排灌、水产、旅游、国防建设等要求结合起来，全面而有重点地做出合理开发整治长江口水土资源的综合治理规划。 长江口北支自20世纪以来，主槽日渐淤浅，河道形势不断发生变化，出海航道的功能已经丧失，下泄长江径流的能力变小，且出现了北支潮流、盐水及泥沙倒灌南支的情况。国务院办公厅结合南水北调东线**期工程，以（83）国办函字第29号文提出研究封堵长江口北支的指示，原水利电力部为落实国务院的指示，以（83）水电水建字第61号文下达了对长江口北支进行封堵的可行性初步研究的任务。遵照上述要求，上海院联合相关单位于1985年先后编制、上报了《长江口综合开发整治南支**期工程可行性研究报告》和《长江口综合开发整治北支封堵可行性初步研究报告》，1988年12月编制完成《长江口综合开发整治规划要点报告》（水利部上海勘测设计研究院，1988），并于1989年12月完成了补充修改，正式上报水利部。 1.2.2　1990～2000年 1993年，党中央提出了以浦东开发开放为龙头，带动长江三角洲和整个长江流域经济发展的战略要求。至1995年底，上海院等单位相继完成了长江口远景深水入海航道、北支水土资源综合开发利用、治导线等的研究工作。鉴于自浦东开发开放以来，国民经济各部门对长江口的开发整治提出了更高、更迫切的要求，深水入海航道即将进入工程启动阶段，本着为发展河口地区的经济服务，深化长江口综合治理及开发工作的需要，根据出现的新情况、新要求和新问题，在1988年《长江口综合开发整治规划要点报告》的基础上进行修订、补充，并综合归纳了近年来工作的新成果，重新编制了《长江口综合开发整治规划要点报告》（1997年版本）（水利部上海勘测设计研究院，1997），该报告通过了水利部组织的审查，并上报原中华人民共和国国家计划委员会。 《长江口综合开发整治规划要点报告》（1997年版本）中，对长江口北支研究了圩角沙封堵方案、圩角沙—连兴港封堵方案、圩角沙—新隆沙封堵方案、连兴港束窄方案、新隆沙闸坝等工程方案。采用平面二维水流模型计算了整治工程方案对潮量、流速的影响，并分析了其对河道演变、咸潮倒灌的影响，详细研究了工程对北支闸下潮位的影响，闸门的运行水位、水利排涝计算及调整措施，工程对水质及生态环境的影响与预测等。这些研究为长江口规划修订阶段的研究奠定了良好的基础。 1.2.3　2001年至今 1998年、1999年大水后，长江口的河势出现了较大调整变化；长江口深水航道治理工程、三峡工程及南水北调工程等逐步实施，使长江口水沙条件发生了一定程度的变化；沿岸社会经济高速发展对航运发展，淡水资源、岸线资源及滩涂资源等的开发利用提出了新的更高的要求，原有规划已不能充分适应长江口自然条件的变化及社会经济发展的要求，有许多问题仍需要深入研究。2002～2004年，水利部长江水利委员会组织长江勘测规划设计研究院、上海院、水利部长江水利委员会水文局、长江流域水资源保护局、长江科学院、中央水工试验所（后更名为南京水利科学研究院）、中国水利水电科学研究院、河海大学、华东师范大学等单位，在充分利用以往规划研究成果的基础上，开展长江口综合整治开发规划要点报告修订工作。相关单位在深入分析北支河道演变及其主要影响因素，北支河道萎缩，水、沙、盐倒灌南支所带来的影响，以及北支沿岸地区经济社会发展对北支整治开发的相关要求的基础上，拟定了北支综合整治的目标；对北支河道演变规律及趋势、咸潮入侵的规律等进行了深入的分析，并采用不同尺度、维度的水沙盐数学模型和定床物理模型对北支整治的近、远期方案进行了较深入的论证研究，分析了缩窄、直接建闸、缩窄后建闸等工程方案对控制咸潮倒灌、减缓北支淤积、利用滩涂等方面的整治效果，评价了其对防洪排涝、水环境和水生态等方面的影响，在此基础上提出了北支近、远期推荐方案。2008年3月，《长江口综合整治开发规划》获得国务院批准。《长江口综合整治开发规划》提出：北支近期采用中缩窄方案加上段疏浚措施；远期在中缩窄方案基础上，继续深入研究顾园沙潜堤及建闸等口门拦沙措施（水利部长江水利委员会，2008）。