長江河口發育的新階段、上海城市發展的新空間

陳吉余，蔣雪中，何 青

（華東師范大學河口海岸學國家重點實驗室，上海 200062）

1 前言

河口也是海岸，是沒有岸線的海岸[1，2]。河口的岸線往往人為地劃定為從左岸的岬角（或沙咀）到右岸岬角的連線。就長江口而言，橫過河口的岸線就是從北岸啟東圓陀角到南匯嘴匯角的連線。河口往往有攔門沙存在，攔門沙的位置各有不同，依據河口的邊界條件和動力條件而定，可以在河口的口門之內或在口門之外，也可能就在口門附近。長江口的攔門沙就是在河口的口門上。長江的攔門沙是一條巨大的沙體，從北支口到南槽口，長達90 km，縱向寬度依各分汊而有所不同，北支呈沙坎形式，在北港寬約40 km，北槽寬約60 km，南槽寬約70 km。攔門沙航道的灘頂自然水深在北港、北槽和南槽一般均為5.5～6m。雖然乘潮（3m）萬噸船只可以進出，但在船只大型化以后，水深不足，所以長江河口選擇南港-北槽開辟了一條12.5m水深的航道，稱之為“深水航道”。這條航道在北槽修建了南北各近50 km的導堤，進行限流、擋沙、減淤，于1998年開工，2006年建成。現在5萬噸船可全天候出入，10萬噸船可乘潮通航，對于長江三角洲地區的物流運輸，起著重要的促進作用。

攔門沙灘頂水深是河口動力平衡的產物。雖然導堤擋沙減淤，然而天然平衡的破壞使自然的力量努力恢復這種平衡。這就使深水航道出現了強烈的回淤問題，回淤量每年可達6.0×107m3以上，乃至8.0×107～9.0×107m3，增加了航道水深的維護壓力。另一方面，在長江流域來沙銳減的情況下，卻給長江河口帶來了巨量的泥沙資源。

近50 km長的導堤，從北槽口攔門沙灘頂向外延伸，一直伸展到攔門沙的水下三角洲斜坡之上，到水深12.5m的地方。這個導堤的伸出從根本上用人類趨動力（第三趨動力）改變了長久以來自然驅動力在長江河口塑造中的主導作用。

2 長江口自然發育特征

眾所周知，河口是陸海相互作用的焦點地區。黃海沿岸流和長江北支入海水流的會合控制著北支沙咀的發育，歷史上稱之為牛角梢或廖角咀，現在稱之為圓陀角，但是它的水下地形仍然保留著牛角梢的形勢。長江南岸沙咀是長江落潮沿岸流和杭州灣北岸落潮沿岸流匯合點的所在，漲潮流在南匯咀石皮勒就開始向杭州灣分流。

長江北岸的啟東咀和南岸的南匯咀在長江口發育上起著重要的控制作用：長江徑流在這里擴散，分流入海；漲落潮流在這里形成動力平衡帶，鹽淡水在這里匯合，形成河口環流。鹽水從底層向河口入侵，它的楔點稱為鹽水楔。淡水在這里滯留，形成滯留點，上下游底沙在這里匯合，往往成為攔門沙的灘頂，鹽水楔的楔頂隨潮漲落，徘徊于攔門沙上22～26 km范圍之內，這就成為長江口形成寬闊攔門沙的根本原因。

潮流隨著河口入海分流，主泓受科氏力作用南偏，在攔門沙上形成攔門沙汊道。在汊道之間的淺灘，有的灘頂落潮露灘，有的則在落潮時被水體覆蓋。長江口有五大灘地，從北向南依次為啟東咀潮灘、崇明東灘、橫沙東灘、九段沙和南匯東灘。崇明東灘和九段沙有大片草灘濕地，南匯東灘促淤外漲，圍了再漲，漲了再圍：而橫沙東灘則沖沖淤淤，常年長不出草灘，因為這里的動力條件比較強勁，加之北港北槽之間有過灘水流形成串溝，所以很難露灘成陸。

啟東、南匯沙咀歷史上控制著長江口的沙洲，在它的連線之內，成為河口沙島，至口外則因動力強勁而不能露灘成島。如圖1所示，崇明、橫沙成陸的沙島都以此線為界，如果沒有人類工程作用，向東很難形成陸地。20世紀60年代，在橫沙島的東側，可見向外拓展圍墾的痕跡，要在東沿圍出私家圩田，都被打得侵蝕殆盡。20世紀末“9711”號臺風影響長江口，橫沙圍堤就被巨浪拍得破碎不堪。

3 人類驅動力影響下的長江河口新格局

12.5m深水航道的導堤形成巨大的實體工程，從橫沙島和南港北槽分汊向海域突出，各延伸近50 km，深入到水下三角洲的前坡，突破了長江口長期以來受到南北兩岸河口沙咀連線的控制線，一改千百年來河口海岸線沒有海岸的岸線格局，使得長興島、橫沙島、橫沙東灘和九段沙等長江中心沙群，形成以北槽為基礎的河口中心，依托實體工程，以長堤的方式向大海突出，使長江口入海長度增加了近50 km。這個格局的變化改變了河口的邊界、河流的長度、河口的分流和動力場，也改變了河口的環境和生態。長江河口進入了一個新的發育階段。這一變化在長江發育歷史上留下了深刻的意義。歷史上長江南岸邊灘每40年向海伸展約1 000 m[3]，即每年伸展25m左右。進入20世紀以來，人類圍墾力度的增強使崇明島東部岸線每年向海推進240m（1971-1998年）[4]。而長江口深水航道實體工程的修建使長江口中部突出，8年間向海推近48.8 km，平均每年達6 km；橫沙東灘造陸，一期至三期工程7年使陸地外推13.5 km，平均每年向外推進1.9 km，這充分顯示了第三趨動力的強勁作用。

實體工程的推近促使長江口入海徑流在河口流量的再分配。北槽的束流使南港由北槽入海的徑流從60%降低到40%，相應之下分入南槽的徑流從40%增加到60%。由北港入海的徑流過去都分出一部分流量由橫沙東灘串溝進入北槽，現在深水航道的北導堤截斷了這條流路，使得北港分入橫沙通道的流量有所增加，同時，也有20%的流量從北港北汊向海流去*據交通部上海河口海巖科學研究中心資料。過去由于相位差的緣故，南槽漲潮有水流經九段沙淺灘進入北槽，再由北槽經由橫沙東灘流入北港。現在由于深水航道+2m導堤阻擋，越堤量減少。北港由于上攔門沙的消失和流量的匯集，使攔門沙灘頂下移28 km[5]。

實體工程的推近也給長江河口帶來了水深條件改善的機遇。

首先，深水航道工程使長江口外的深水區離陸地的距離大為縮短。過去20m水深的深水區距離陸地從橫沙島計算為70 km，現在從導堤的尾端，即工程實體到20m深水區域只有20 km左右。這就給上海利用海域的深水帶來了可能，如果從-15m左右向海建造人工島，可取得超過20m以上深水泊位，這個距離不到20 km。

其次，長年不能成陸的橫沙東灘擁有大面積潛在土地資源，因為有實體導堤的掩護，有可能芙蓉出浴，成為一片美麗的陸島。過去的橫沙東灘東西橫亙約45 km，寬4～7 km，-2 m以上的面積約200 km2，-5m以上的面積約460 km2。過去外有漲潮、強浪，內有游移不定大量的過灘水流橫掃，屬于世紀性難于出露水面的淺灘，時沖時淤，就是難出水面成為沙島。現在有導堤為依托，解決了橫掃灘面的串溝，輔以促淤，將很快能成陸。

再次，深水航道以高回淤率為病。92.2 km的航槽年回淤量高達7.0×107～8.0×107m3之巨，成為航道維護的難題。然而當今長江來沙由于上游工程而使入海泥沙大減，年輸沙量只有億噸左右。河口沖淤轉型，水下灘坡出現沖刷內移趨勢。河口沙少易為侵蝕之患，而航槽內回淤的泥沙，可以補充流域來沙減少。泥沙成為河口的寶貴資源，正可利用回淤的泥沙作為圍墾東灘的物料，挖沙吹填，一舉兩得。

所以，深水航道的修建為長江口發展進入新的階段提供了一個機緣。圍墾成陸，面積寬闊的橫沙東灘與橫沙島相連，與長興島相輔，形成北槽、北港間串珠式島鏈。隔著深水航道，還與面積相當的九段沙隔水相望。這是北港、南港-南槽間的一組沙島群，可以構成一個長江口的亞三角洲（見圖2）[6]。它有水源水庫，有南隧北橋與南北大陸相連，有大片濕地，有超過10 km的10m以深的橫沙東灘臨北港岸線，是一塊未開發的廣大空間，未開發的深水航道和港區還可在口外深水修建人工島，發展20m水深以深的深水港區。這個亞三角洲加人工島模式可為上海走向海洋，成為建設海洋強國的前沿地區，為上海市航運中心發展提供廣闊的新空間，成為上海市進一步走向海洋的有利基地。

圖2 長江口亞三角洲體系Fig.2 The sub delta in the Changjiang Estuary

4 上海城市發展的新空間

橫沙成陸給上海帶來新的發展空間，也為上海市和上海港的發展帶來新機遇。眾所周知，大地是人類空間發展的母親。上海是全國最小的省市級單位，上海城市從浦西開始發展，走向浦東，上海港也從蘇州河走向黃浦江，再從黃浦江走向海洋，由于長江口水深不足，從而走向杭州灣的洋山港，如今橫沙東灘吹填圍墾可以獲得400 km2以上的寶貴陸域。這就使得上海可以從浦東這個龍頭進一步走向龍口之珠的橫沙東灘，以海洋新城的姿態走向正在建設海洋強國的中華大地，使上海進一步走向海洋，這給上海城市發展帶來莫大的機遇。而對上海港而言，也帶來了一個從水深不足的港口走向面向世界深水大港之路的新機遇。

上海以扼居中國第一大河，具有廣闊腹地、黃金水道的長江河口而興。它從扼居長江三角洲前沿宋代的青龍港走向黃浦江上的上海和下海。鴉片戰爭后，一躍成為雄居亞洲的最大港口，乃至世界大都市的世界大港。上海以港而興，然而在航運向大型化、吃水向深水化發展的時代，河口以攔門沙水深不足而不能適應需求，于是在20世紀末開始整治攔門沙，興建能夠使第三代至第四代集裝箱順利進出的12.5m水深的深水航道，并且在杭州灣的崎嶇列島興建洋山港作為上海港的樞紐港。然而，隨著經濟發展的形式走向港口發展的新需求，世界航運事業蓬勃發展，集裝箱已經發展到18 000箱，吃水為18m水深的需求，散貨船已出現40萬噸的巨型船舶，吃水為22m水深的需求，我國沿海多個港口航道都以23m水深的標準來適應航運發展的需求。

從國內水運事業的發展來看，水運量增長異常迅速。20世紀90年代初，全國運量不足1.0×109t/a，而2012年全國水運量已達9.471×109t。超過億噸吞吐量的港口，全國達到29個之多。據交通部長江航運管理局統計，長江干流2012年貨運量亦達1.75×109t。上海港2012年的貨物吞吐量為7.36×108t，而浙江舟山、北侖兩港的貨物吞吐量達7.44×108t，超過上海港，并且其年增速達7.2%，超過上海1.1%的增長率。上海港面對物流迅速增長的態勢，作為全國航運中心而言，應該予以正視。另外，上海港本身還存在許多瓶頸問題需要面對。其一，上海港的大陸岸線、外高橋已經建到第七期，資源已經用足，若需增加新的泊位，勢必要另辟港區。其二，上海港航道所用的北槽深水航道只需12.5m即將延伸至南京，因而就河口龍頭的上海港而言，已無優勢可言。南京以下，長江下游300 km的岸線可以發展深水港之處，很是富裕。從承接上游物流方面，瀏河以上港口比起上海港更有優先條件。面對國內外航運發展的形勢，上海港不能僅憑“T”字形焦點的區位優勢，而沒有急迫感。“T”字仍然是上海港的區位優勢，對內，長江依然以上海為龍頭，陸路交通使上海有更為廣闊腹地的優勢；對外，上海港是長江三角洲這個中國最大的經濟輻集區域的龍頭。要發揮這個重要的區位優勢，關鍵還是在于加大物流服務的能力。能力不足就是上海港目前的狀況，水深12.5m航道只是第三、四代集裝箱以及5萬噸全天候和10萬噸全天候時代的要求；現在已是18 000箱和30萬噸～40萬噸散裝船吃水的要求，要使上海港仍然能夠維持全國第一大港的要求，就應該有吃水23m的航道。這對上海港而言是一個很嚴峻的挑戰。

然而，上海港需要認識到長江黃金水道仍然是上海發展的生命力，長江廣闊腹地和長江黃金水道仍是上海的優勢，正視上海仍然有建設世界級深水大港的條件。人類驅動力已經被認為是地球系統的第三驅動力，上海既然能夠使礙航的巨大攔門沙體成為12.5m的航道，就也有能力解決20m水深的深水泊位。也只有實現20m深水大港的建設，才能實現上海新空間建設。上海可以從兩個途徑來解決這個問題：其一，人工島的方式；其二，23m深水航道和挖入式港池。

5 結語

在第三驅動力的作用下，長江河口發育模式由兩側岬角控制轉變為中間依靠導堤工程建筑向外突出的格局。長江口南港—南槽與北港之間的長興島、九段沙、橫沙島和橫沙東灘組成串珠狀島鏈，形成長江口亞三角洲體系。這種格局的轉變及利用航道疏浚土吹填使得橫沙東灘不斷淤漲成陸。

橫沙東灘吹填成陸可以為上海提供超過400 km2的陸域空間，同時也使20m水深的海域和陸地的距離大為拉近，從橫沙東灘前沿向海縮短為20 km左右，在距離最近的陸域（橫沙東灘）10 km的海域修建人工島，可建設超過20m水深的港口泊位。另一個方法就是在橫沙東灘前面海域開挖20 km的23m航道，建設挖入式深水港池。

近半個世紀以來，人類已經在一些海域建造了各種形式、各種用途的人工島，上海有建造人工島和開挖20m以深航道的技術力量。這樣，上海的“T”字形優勢便形成“十”字優勢，以世界級水深、上海港的優質服務來面對18 000箱以至30萬噸級的散裝船，開港口迎天下船。長江黃金水道的優勢、流域的開發空間、長三角的經濟發展使得上海這個擁有經濟、貿易、金融、航運4個中心的國際大都市可以雄居于長江河口。

[1] Pritchard DW.The dynamics structure of a coastal plain estuary[J].JournalofMarine Research，1956，15：33-42.

[2] 陳吉余.開發淺海灘涂資源、拓展我國的生存空間[J].中國工程科學，2000，2（3）：27-31.

[3] 陳吉余，惲才興，徐海根，等.兩千年來長江河口發育的模式[J].海洋學報，1979，1（1）：103-111.

[4] 路 兵，蔣雪中.灘涂圍墾對崇明東灘演化影響的遙感研究[J].遙感學報，2013，17（2）：335-349.

[5] 和玉芳，程和琴，陳吉余.近百年來長江河口航道攔門沙的形態演變特征[J].地理學報，2011，66（3）：305-312.

[6] 陳吉余.長江口的新態勢，上海市的新機遇[J].科學，2011，63（2）：1-2.