長江河口攔門沙河段灘涂演化特征及驅動機制

陳勇，何中發，黎兵，楊麗君，張金華

(1.上海市地質調查研究院，上海200072)

長江河口攔門沙河段灘涂演化特征及驅動機制

陳勇1，何中發1，黎兵1，楊麗君1，張金華1

(1.上海市地質調查研究院，上海200072)

利用長江河口實測1958-2013年水下地形數據，基于ArcGIS技術和DSAS軟件分析了攔門沙河段灘涂演化特征，在此基礎上結合河口重大工程建設、流域來沙狀態對灘涂資源的變化機制進行分析。研究結果表明：(1)1958-2013年，長江河口灘涂資源總量略有下降，但最近十年趨于穩定，維持在2 350 km2左右。(2)長江河口潮灘-5 m等深線以下已經出現侵蝕，垂向侵蝕速率為達7.3 cm/a；(3)近10多年流域來沙劇烈下降對潮下帶0～-5 m區域的灘涂資源淤漲產生了顯著負面影響，而河口重大工程建設則是近年來0 m以上灘涂逆勢增長的主要驅動因素。

灘涂資源；重大工程；減沙；長江河口；上海

1 引言

長江流域輸沙量居世界第四位，徑流年均攜沙達3.8×108t(1950-2012年)，約50%泥沙在河流與海洋動力相互作用下在長江河口地區沉積[1—2]，所形成的灘涂成為上海重要的后備土地資源來源。近2 000年來，上海市陸域約2/3的面積自長江入海泥沙塑造的灘涂圈圍成陸而成[3]。1949年以來，上海圈圍灘涂面積超過1 200 km2，為緩解上海土地資源壓力發揮了重要作用。20世紀70年代以來，由于氣候變化，水土保持工程的實施，特別是三峽大壩的修建[4—5]，長江入海泥沙量銳減。在此形勢下，長江口未來地貌演化趨勢如何？是否會如尼羅河、科羅拉多河、密西西比河一樣，因河流泥沙減少而發生嚴重海岸侵蝕與濕地面積減少[6—8]成為當前研究的熱點[9—10]。已有研究表明，長江水下三角洲前緣斜坡作為對流域來沙量減少響應最為敏感的區域，近年已出現侵蝕的跡象[5，11—13]。但對于-5 m等深線以上水深較淺的攔門沙河段來講，作為上海重要的后備土地資源潛力區，除受流域來沙量影響外，還因受河口大型航道、圈圍等工程的疊加作用，演變規律更為復雜，需要進一步深入分析。先前的研究成果多針對某一局部地區[14—16]，由于潮上帶地區因局部水動力條件，受工程影響程度的差異，局部地區無法從全貌上整體把握上海灘涂資源的演化動態與趨勢。本文將利用1958-2013年水下地形數據，對上海灘涂資源量變化、重點灘涂演變規律以及影響因素進行分析，以期為上海灘涂資源的規劃與開發利用提供數據支撐。

2 研究區概況

長江河口是動力條件較復雜的分汊型中等強度潮汐河口，河口發育巨大的攔門沙體，攔門沙灘頂一般在-5～-6 m水深(最低理論基面)。長江口外，-5 m和-10 m等深線之間為一水下平臺，坡度約為0.01%。-10 m等深線之外為海底斜坡，坡度可達0.07%，口外海域地形總的趨勢呈西北高東南低。本文研究范圍限定于上海市行政區界以東，30°35′～31°36′N區域(圖1)。研究區內主要發育崇明北支邊灘、崇明南沿邊灘、崇明東灘、北港北沙、橫沙東灘、長江口南沿邊灘、杭州灣北沿邊灘、長江口江心沙洲等地區，其中崇明東灘、橫沙東灘、九段沙以及南匯邊灘分別為上海四大灘涂。

圖1 研究區范圍Fig.1 Location of the study area

3 數據來源與技術方法

本文使用水下地形數據包括1958、1983、1997、2002、2004、2006、2007、2009、2011、2013年10個年份，時間跨度近60年。1958與1983年數據通過數字化海圖獲得，比例尺1∶25 000～1∶120 000；1997、2002、2004、2006、2007年水下地形實測數據收集自上海海洋局，測線距離1～2 km。2009、2011與2013年數據為上海地質調查研究院單波速實測數據，測線間距1～1.5 km，線上測點距離5 m，測量精度±0.2 m。上海市沿海灘涂圈圍面積數據來自上海市水務局。1951-2012年，長江來沙資料采用大通站輸沙數據，來源于水利部長江水利委員會，大通站是長江干流最下游的一個水文站，控制著94%的流域面積，在難以獲得準確的大通以下河段資料的前提下，用大通站數據近似代表長江入海泥沙量。陸地衛星影像下載自USGS/NASA (http://earthexplorer. usgs.gov)，空間分辨率為30 m。

由于水下地形來源不一，測量比例尺也存在較大差異，為了盡可能保持數據統計的一致性，將所有的水下地形數據轉換到統一的北京54坐標系，高斯克呂格投影和理論深度基面后，在ArcGIS 10.1 軟件的支持下，利用Kriging方法按100 m×100 m網格進行插值，利用插值后的Grid文件繪制等深線與剖面線。采用人工勾繪的方式對插值生成的等值線異常區域進行適當修正，并計算0 m、-2 m、-5 m等深線包絡的面積。由于1958年與1983年數據采用矢量化海圖的方式獲取，數據點密度與其他年份實測數據存在一定的差距，但這兩個年份時間跨度比較大，灘涂變化比較劇烈，矢量化的結果基本能反映其所處時代灘涂資源的差異。1997年之后的數據采用同一套測量技術標準，能在一定程度上減少不同數據源導致的誤差。在勾繪不同深度等深線時，由同一技術人員依照實測水深點對不同年份插值結果進行修正，避免插值異常以及不同人員勾繪等深線導致的人為誤差。

除1958年外，其他年份統計灘涂面積時，利用當年遙感影像圈定當年最新海堤，海堤內已成陸區域不參加統計。為了方便討論橫沙與九段沙的整體演化規律，包含了深水航道工程島堤與丁壩內相應灘涂面積，九段沙面積不包含江亞南沙。利用美國地質調查局海岸線分析系統(Digital Shoreline Analysis System，DSAS)計算10 m等深線離設定基準線的移動距離，移動速率等反映等深線擺動特征參數[17]。

4 結果

4.1 攔門沙河段灘涂資源分布特征

上海地區一般將“-5 m”線以上區域作為灘涂資源，根據2013年水下地形監測成果，2013年上海擁有灘涂資源總量2 339.3 km2(理論基面，下同)，0 m、0～-2 m、-2～-5 m等深線灘涂面積分別占總面積的34.4%、29.5%與36.1%(表1)。其中崇明東灘、北港北沙、橫沙東攤、九段沙與南匯邊灘 5個灘涂0 m、0～-2 m、-2～-5 m等深線灘涂面積之和分別為613.2 km2、630.1 km2和911.1 km2，占全市沿海灘涂0 m、0～-2 m、-2～-5 m等深線灘涂面積比例分別為76.2%、76.3%和95.6%，1958年該比例分別為47.2%，73.2%與73.8%，5個灘涂所占的比例大幅度提升，上海后備土地資源開發潛力將越來越依賴于這5個灘涂的演化發育趨勢。

近60年來上海灘涂資源總量總體呈緩慢減少趨勢，但近10年已趨于穩定。-5 m等深線以上灘涂資源總量從1958年的2 717.4 km2下降到2004年的2 434.2 km2，下降幅度約為10%。2004-2013年，灘涂資源總量變化幅度波動小于3%，考慮到測量誤差與不同年份測量季節的差異，這個變化量可視為基本保持穩定。同時，不同高程灘涂的變化差異顯著：0 m以上灘涂起伏波動幅度較大，經歷了先緩慢減少后快速增加的過程。1958-2006年呈較明顯的下降趨勢，下降幅度達36.3%，年均減少6.9 km2；2006-2013年，開始迅速反彈，年均增加32.1 km2，至2013年基本恢復到20世紀80年代水平。假如將圍墾成陸面積計算在內，則0 m以上灘涂面積凈增加約1 100 km2。0～-2 m等深線之間灘涂資源總體變化幅度較小，20世紀基本呈緩慢增加趨勢，本世紀基本保持穩定；與1958年相比，1997年0～-2 m等深線之間灘涂資源增加了159.3 km2，年均增加4.1 km2，增加幅度為27%；21世紀初至今，中灘資源幅度微小。-2～-5 m等深線之間面積呈較為明顯的下降趨勢，且減少速度逐漸加快；從1958-2002年，年均下降約為2.1 km2，2002-2013年年均下降高達27.0 km2，后者約是前者的13倍。

表1 上海不同年份海岸帶不同高程灘涂面積統計(單位:km2)Tab.1 Changes of the area within 0 m，-2 m and -5 m isobaths along shore of Shanghai city(unit: km2)

4.2 典型灘涂的演變特征

(1)崇明東灘

崇明東灘位于長江口崇明島的東端，是上海最大的一片灘涂資源。1958年以來一直處于比較穩定的淤漲趨勢。雖然經過6次大規模的圍墾，海堤數次向海外移，20世紀60年代以來累計圈圍總面積高達176.1 km2[18]，灘涂資源總量仍維持微弱增長態勢。2002年之前，因圍墾因素的影響，灘涂資源面積具有較大的突變性，出現劇烈的增、減波動。1958-2002年，灘涂資源總量減少35.1 km2。假若把圍墾掉的面積計算在內，則1958-2002年灘涂增長率為3.2 km2/a。2002之后，崇明東灘被設立為自然保護區，灘涂基本處于自然演變狀態，灘涂資源總量以5.9 km2/a的速度增長，是2002年之前的1.8倍(見表2)。

表2 崇明東灘不同高程灘涂面積統計(單位:km2)Tab.2 Changes of the area within 0 m，-2 m and -5 m isobaths in Chongming Eastern Beach(unit: km2)

同時，崇明東灘不同時期等深線如0 m、-2 m、-5 m等深線總體均向海淤進，并伴隨東南方向偏轉。不同等深線遷移的速率各有差異，0 m等深線外移速度最快，1958-1983年，向海最大遷移距離接近6.5 km，年均185 m/a；1983-2002年，0 m等深線東進速率下降，約96 m/a，2002-2013年，擴展速率有所恢復，達到354.1 m/a。1958-1983年-2 m等深線向東遷移最大速率為512.5 m/a，但1983年以來東側基本穩定。-5 m等深線東北側以及南側等深線變化較為復雜，淤蝕相間。

(2)橫沙東灘

橫沙東灘灘涂資源總量1958-1983年經歷較為明顯的增長，1983年以后出現較大波動(見表3)。雖總體資源量差異不大，但不同高程灘涂資源量變化差異則非常顯著。0 m以上灘涂面積1958-2002年變化較小，但2002年之后，面積快速增加，2002-2013年年均增加7.3 km2。由于2007年橫沙島東側15 km2已成陸，2007年以后不再作為灘涂統計，假如算上該部分面積，實際增長速度將更大。0～-2 m等深線范圍面積1958-2002年基本無變化，2002—2013年逐漸減小。-2～-5 m等深線之間面積增長速度由1958-1983年的4.1 km2/a下降到1997-2006年的-0.5 km2/a，2006-2013年減少速度進一步加快，達到-5.9 km2/a。

表3 橫沙東灘不同高程灘涂面積統計(單位:km2)Tab.3 Changes of the area within 0 m，-2 m and -5 m isobaths in Hengsha Eastern Shoal(unit: km2)

從0 m、-2 m、-5 m等深線變化來看，整體呈北沖南淤，東部擴展的態勢。1958年0 m等深線分布零亂，形態各異，1958年以來位置變化不定，說明該水域的水流和波浪條件復雜。近年來，呈現連片特征。-2 m等深線以淺的地形反映北港與北槽之間漲落潮過灘水流比較明顯，洲灘及串溝的走向和排列呈NW-SE向。-2 m等深線向東擴展呈現出間歇性特點，1958-1983年，-2 m等深線東側向西蝕退速率為248 m/a，1983-2007年轉變為淤進，速率為273 m/a，而2007-2013年，又轉為微弱侵蝕，侵蝕速率216.6 m/a。-5 m等深線持續向東推進，由1958-1983年的104 m/a增加到1983-2013年的190 m/a，推進速率有加快趨勢，并在科氏力作用下向南偏轉，東北側近年出現一定程度的沖刷。

(3)九段沙

九段沙自形成以來總體呈淤漲態勢，但增長速率呈逐漸下降趨勢(表4)。近幾年來九段沙平面擴張明顯減慢，低灘淤漲受到抑制，中高灘淤漲速度加快。1958-1983年、1983-1997年，1997-2002年3個時間段-5 m等深線包絡面積增長速率分別為3.6 km2/a，3.3 km2/a以及2.6 km2/a。2002年之后增長基本停止。與總面積情況不同的是，0 m以上灘涂資源持續高速增長且增長速率顯著加快，2002年以后年均增長5.8 km2，是2002年前的3倍。0～-2 m等深線之間灘涂面積在1983年前保持高速增長，但1983年之后面積逐漸減小，1983-2013年減小速率達1.96 km2/a。-2～-5 m灘涂面積有增有減，總體小幅增長，總體增長速率為0.44 km2/a。

九段沙在上游和海域來沙的不斷補充下，在自然沖淤階段，沙尾不斷向海延伸，近10年來，在北槽深水航道工程建設以及上游來沙銳減的大背景下，九段沙沙尾東南方向出現一定程度的侵蝕后退，而且尾部出現極不規則的凹凸形態。

表4 九段沙不同高程灘涂面積統計(不包含江亞南沙面積)(單位：km2)Tab.4 Changes of the area within 0 m，-2 m and -5 m isobaths in Jiuduansha Shoal(Jiangyanansha is not included)(unit: km2)

(4)南匯邊灘

南匯邊灘1958-1997年灘涂資源總量基本穩定在600 km2左右，1997年之后，由于大規模的人工圈圍活動，灘涂資源總量快速下降，下降幅度超過25%(見表5)。考慮到1958年以來，南匯東灘與南匯北灘成陸面積約220 km2，實際灘涂面積保持小幅增長，年均增長約1.4 km2左右。0 m以上灘涂資源經歷了1958-1983年的增長期以及1997-2002年的穩定期，2002年之后，由于多期次的高灘圈圍，以4.7 km2/a的速度逐漸減少。0～-2 m等深線之間灘涂資源經過多個沖淤波動旋回，近年呈快速減少趨勢。-2～-5 m等深線之間灘涂面積1958-1983年處于增長階段，年增長速率為1 km2/a，1983年之后則處于持續下降趨勢，減少速率達2.14 km2/a。

表5 南匯邊灘不同高程灘涂面積統計(不包含江亞南沙面積)(單位：km2)Tab.5 Changes of the area above 0 m，-2 m and -5 m isobaths in Nanhui Tidal Flat(Jiangyanansha is not included)(unit: km2)

圖3 4個典型斷面水深變化(斷面位置見圖1)Fig.3 Bathymetric profiles at 4 different cross sections (locations see Fig.1)

圖4 1958-2013年長江口10 m等深線空間移動特征Fig.4 Shifts of the and 10 m isobaths in the Yangtze Estuary during 1958-2013

1958年南匯北灘0 m等深線持續淤漲，而東灘與南灘情況復雜，表現為1958-1983年東灘沖，南灘淤，1983-2002年東灘淤，南灘沖。2002年之后，岸線和0 m等深線變化完全失去了對岸灘自然沖淤變化的反映，南灘和東灘同時進入侵蝕階段。-2 m與-5 m等深線演變特征具有較大的相似性，在1958-1983年間表現為北灘淤漲，東灘侵蝕，南灘淤漲，1983-2002年以淤積為主，2002年之后，北灘、東灘淤漲，南灘侵蝕。

(5)典型斷面的沖淤變化

為進一步研究灘涂及其水下延伸部分的高程變化規律，在沿攔門沙河段灘涂延伸方向設置了4條斷面(見圖1)。斷面AA′位于崇明東灘東側，0 m等深線以上部分總體以快速淤積為主，這與崇明東灘總體呈淤漲趨勢一致，2007年的強烈侵蝕可能與風暴潮有關。0～-5 m水深段除近年0 m深附近出現較大的沖刷槽外，總體以淤積為主，但近10年來淤積速率有大幅減小的趨勢(圖3)。-6～-16 m水深段內出現較為一致的持續侵蝕，平均侵蝕深度約2～3 m。BB′斷面位于橫沙東灘及其延伸區域。-5 m等深線以淺斷面變化復雜，過去60年出現多次沖淤交替，且空間上具有較大分異性，顯示內部沖淤變化復雜；-5～-8 m水深區域，總體以淤積為主，淤積速率近年有減緩趨勢，-8 m水深以深，出現侵蝕跡象。CC′斷面位于九段沙及東部區域，該斷面變化顯示較為明顯的規律性，即-5 m水深以淺以淤積為主，-5 m等深線以深1997年以前以淤積為主，1997年之后出現較為明顯的侵蝕。DD′斷面位于南匯邊灘，是4個斷面中變化相對最為穩定的斷面，-6 m等深線以淺以淤積為主，-6 m等深線以深1997年以前以淤積為主，1997年之后由淤積轉為侵蝕。4條剖面-5 m等深線以深1997年之后平均垂向侵蝕速率達7.3 cm/a。

(6)-10 m等深線的變化特征

-10 m等深線位于長江水下三角洲前緣，長江三角洲屬于潮控性三角洲，長江來沙在潮流作用下進行再分配，水下三角洲前緣泥沙再懸浮隨漲潮流向淺水區輸運，因此分析-10 m等深線的變遷對潮灘的淤漲以及后續的發展預測具有一定的參考價值。利用DSAS軟件計算的等深線移動擬合系數可以表征1958年來等深線移動特征的趨勢性(圖4)，相關性系數R2越大，表示不同年份間等深線移動趨勢具有更好的一致性。總體上，基準線40 km處是-10 m水深由沖刷轉為淤積的分界點，呈現北沖南淤格局。40 km以北自1958年以來一直顯示持續侵蝕，40 km以南的淤積帶又可以分為幾個亞帶。0～40 km范圍內，大致相當于北支口、崇明東灘與北港以東地區以侵蝕為主，除個別岸段外，大部分向陸蝕退速率達到70～140 m/a，平均移動距離約2 km。40～42 km為由侵蝕轉為淤積的過渡帶。42～52 km段，R2大于0.75，表明等深線移動具有較好的一致性，年平均移動距離35 m。52～62 km段，雖然總體仍以淤漲為主，但R2值較小，反映等深線移動具有階段性差異，具體為1958-1997年為淤漲期，1997年之后則進入蝕退期。62～73 km段，R2值大幅下降，這可能是由于1997年之后由于北槽深水航道工程的實施，-10 m等深線受人為改變而發生突變，破壞了原有的自然演變規律。74～92 km段，是凈擺動幅度最大的岸段，最大移動距離超過12 km，該段1958-2006年保持較為快速的淤漲，2006年至今，則進入侵蝕階段，侵蝕速率達到400 m/a，遠超過前期的淤積速率。92～100 km段，R2<0.4，表明已無明顯的趨勢性，從圖面上看，1958-2006年雖然保持淤漲，但2006-2013年，10 m等深線已蝕退至1983年附近，表明1983-2006年23年的淤漲距離與近7年的侵蝕距離相當，顯示侵蝕程度正在急劇加強。

5 攔門沙河段灘涂資源演變機制

灘涂資源是由泥沙在一定的動力環境下落淤而形成，灘涂淤漲發育主要決定于泥沙來源的多寡與水動力環境變化。按形成的沉積動力環境類型劃分，近年一些大型工程相繼在長江口門附近建成(如崇明東灘、南匯邊灘圍墾以及深水航道工程)，極大改變了這些灘涂附近水動力環境，而長江流域來沙是灘涂發育的主要物質來源。因此，上海灘涂資源的演化不可避免受到這兩大因素的影響。

5.1 流域來沙量減少對灘涂資源發育的影響

長江年均來沙量由4.12億噸(1951-2003年)下降到目前1億噸左右，下降幅度超過70%，長江口水下三角洲前緣地帶已對來沙量減少有了明顯的響應。-10 m等深線多處已由淤漲轉為蝕退，如橫沙東灘以東-10 m等深線1958-1997年持續向海淤漲，淤進距離2.6～3.1 km，平均淤進速率47.2～70.0 m/a(見圖4)，但1997-2013年，該段由淤漲變為侵蝕，最大蝕退距離約1.1 km，蝕退速率達71.2 m/a。4條斷面也均顯示-6 m以深地區正由淤積變為侵蝕，這個轉換的時間節點在1997年，當年大通站輸沙量下降至3億噸以下，而這與Yang等[5]認為2.7億噸是長江三角洲由凈淤積向凈沖刷的轉變臨界值較為接近。

盡管入海泥沙已顯著下降，但是河口區尤其在攔門沙河段的含沙量并沒有明顯下降[19]，此區泥沙再懸浮泥沙隨漲潮流向淺水區凈輸運，部分抵消了流域來沙量減少對灘涂發育的產生的負面影響[10，20]，這可能是4條剖面-5 m水深以淺區域侵蝕相對較弱的原因。盡管如此，來沙量減少對灘涂資源總體淤漲速率已產生了顯著影響。從圖5中可以看出，1958-1997年，灘涂資源總量(歷史圍墾面積也統計在內)呈快速增加，而1997年之后，灘涂資源總量開始出現下降。將10個統計年份依次劃分為9個時間段，統計各時間段內灘涂資源的變化量與累計來沙量(見圖6)，結果顯示出具有較好的相關性(R2=0.771)。前人統計1971-1990年之間處于自然淤漲階段的九段沙來沙量與灘涂增長面積時，也顯示出兩者較好正相關性[13]，三維數值模擬結果也顯示灘涂的淤漲與來沙量的密切關系[15]。四大典型灘涂的統計顯示0～-5 m等深線之間灘涂的增長速率也隨著來沙量的減少而增長趨緩或者遭受侵蝕。隨著長江口外水下地形不斷侵蝕，口門地區懸浮泥沙濃度可能會出現一定程度下降，屆時來沙量減少的灘涂資源發育的負面影響可能會更加明顯。

圖5 1958-2013年灘涂資源量、累計圍墾量以及年均輸沙量對比圖Fig.5 Comparison of area of tidal flat，accumulative amount of land reclamation and averaged annual sediment discharge during 1958-2013

圖6 1958-1983年、1983-1997年等9個時間段灘涂資源量變化與同時間段內累計來沙量關系Fig.6 Correlation of changes of area of tidal flat and sediment discharge during the periods

由此可見，長江來沙量減少不僅對長江三角洲前緣斜坡地帶產生侵蝕，而對-5 m等深線以上的灘涂資源發育也產生了深刻影響，水下三角洲地帶底沙再懸浮向陸輸運無法完全抵消來沙量減少的影響。雖然灘涂資源總量以及0 m以下灘涂與來沙量密切相關，但0 m以上灘涂面積卻逆勢快速增長，顯然與近年來河口實施的重大工程有關。

5.2 河口工程對灘涂發育的影響

假如沒有河口工程建設影響，長江口潮灘年均自然淤漲面積不到2 km2[21]。近60年來，累計圈圍面積超過1 200 km2，年均圈圍面積超過20 km2，是自然淤漲的10多倍，而上海潮灘資源總量僅下降約100 km2，可見因河口工程的實施，總體上加速了灘涂資源的淤漲。這主要是因為在沉積物供應不變的條件下，按照灘涂的一般演化規律，隨著潮灘向海不斷淤進，灘涂淤漲速率和灘面沉積速率都將逐漸減小，逐漸達到平橫，呈上凸形的地形剖面。也就是說假如沒有人工干預，灘涂在增長到一定程度后，增長將趨于停滯。假如這種平衡因堤壩工程建設而被破壞，高灘修建堤壩后地形坡度變緩，漲落潮進出潮量對稱性被破壞，往往出現漲潮優勢沙，上灘泥沙通量大于下灘泥沙通量，從而加快淤漲速率必將加快[22]。

四大灘涂1958-1983年0 m、0～-2 m、-2～-5 m范圍灘涂面積均處于較快增長過程，而1983年之后，0～-2 m基本保持平衡，-2～-5 m增長趨緩或遭受侵蝕，而0 m以上灘涂面積近年保持高速增長，表明河口工程建設對0 m以上潮灘發育起到明顯促進作用。河口工程對四大灘涂0 m以上潮灘發育影響顯著。

崇明東灘由于經歷數次大規模的圈圍，海堤也數次外移，灘涂演變較為復雜。海堤對崇明東灘灘涂最為直觀的影響表現在東灘向東，向北的自然淤漲趨勢轉為僅在中部向海延伸，并向東南方向偏轉。1983年以前，崇明東灘向北擴展迅速，1964年修建的海堤也是一個重要影響因素，該工程圈圍東灘的東北部分，海提對邊灘淤漲刺激明顯。而1983年之后，東灘向北延伸減緩的原因可能是1991、1998年海堤在東灘北側侵占灘面，堤外灘涂面積較小，懸沙易隨落潮流返回河道，不利于落淤。東灘中部及南部潮流入射方向呈西北-東南向，1998年海堤南部西南-東北的走向可能使得反射的落潮流在一定程度上偏向東南，并且此海堤圈圍高程2.5 m，對潮流的影響程度較大，促進了東南部的發育。海堤另外一個重要影響為對高灘資源的影響大于低灘資源。2002年最后一次海堤建設以來，崇明東灘0 m以上灘涂面積增長速率達2.94 km2/a，而0～-2 m灘涂面積反而略有減小，這主要是因為海堤的建設圈圍高潮灘，阻擋了漲潮流的流路，使水流速度減緩，攜沙能力響應降低，有利于泥沙落淤，但隨著堤外潮灘的不斷延伸擴展，海堤建設帶來的影響逐漸降低，泥沙輸運趨于平衡，灘涂淤漲速度也相應放緩。值得注意的是，2002年以來，-2～-5 m等深線之間灘涂面積也相應出現較快增長，這可能與崇明東灘崇明東灘處在北港、北支水流在此撞擊形成低速流區，有利泥沙沉積的環境有關。

1999年開始修建的深水航道工程對其兩側的橫沙東灘與九段沙0 m以上灘涂發育影響顯著。橫沙東灘與九段沙位于口門中部，受制于較強的風浪侵蝕，泥沙活動等條件的影響，這里的漲落潮流沖淤不定，泥沙穩定性差，灘涂難以增長。深水航道兩側島堤建成后，改變了周邊的水動力條件，漲潮流受堤壩阻擋，在灘涂灘面流速都顯著降低，為泥沙沉積創造了條件。橫沙東灘與九段沙0 m等深線以上面積由2002年前的微弱侵蝕轉為2002-2013年的大幅增長。但導堤的影響范圍相對較小，僅限于0 m以上灘涂范圍，對橫沙東灘與九段沙灘涂整體向口外擴展作用有限，部分區域如九段沙東南側因南導堤的修建使漲潮流優勢有所增強而造成沙尾的東南端出現沖刷。

南匯邊灘0 m以上大片灘涂先后被筑堤促淤圈圍，由于2003年完成的圈圍大堤仍保持原有的淺灘嘴端向外凸出而兩側成順直堤岸，使堤外淺灘水流順暢，而且整個潮灘水流流態基本恢復到1994年以前的勢態，新岸線并沒有改變南匯邊灘所處的水動力環境，南匯邊灘仍是長江口，杭州灣潮流的發散區域，有利于泥沙落淤。2004-2013年，0 m以上灘涂面積增加了44 km2，而-5 m等深線向海擴展不甚明顯，0～-5 m區域因受來沙量減少和0 m線范圍的大幅度擴展擠壓雙重作用下，面積萎縮約70 km2。

綜上，目前所采取的圈圍以及深水航道工程的實施給0 m以上灘涂資源發育帶來積極的影響，成為灘涂資源淤漲的驅動力，但工程的影響范圍較為有限，在0～-5 m區域，工程影響逐漸減弱，來沙量變化逐漸成為該區的主要控制因素。

6 結論

利用水下地形資料分析了上海近60年來的灘涂資源演變特征，對其影響因素進行了探討，結論如下：

(1)近60年來，上海0 m以上灘涂面積快速增長，0～-2 m灘涂資源量基本穩定，-2～-5 m面積萎縮，灘涂資源總量略有下降，近10年來資源量已趨于穩定，維持在2 350 km2左右，表明上海灘涂圍墾規劃與灘涂淤漲速率基本達到動態平衡狀態。

(2)1997年是上海海岸淤積侵蝕的臨界點，流域來沙近10多年低輸沙量不但使長江水下三角洲前緣由淤積轉為侵蝕，而且對潮下帶0～-5 m區域的灘涂資源淤漲產生了負面影響，-2～-5 m水深灘涂面積正在快速減小。1997年是0～-5 m灘涂由淤漲轉為侵蝕的時間節點。未來若干年內長江流域來沙大幅增加的可能性不大，潮下帶灘涂的侵蝕將會持續，相關部門需要加強對灘涂資源的動態監測。

(3)河口重大工程建設對0 m以上灘涂的促淤作用起到積極影響，是近年來0 m以上灘涂逆勢增長的主要驅動因素。但河口重大工程對0～-5 m水深區域影響有限，-2 m、-5 m等深線并沒有因工程的實施而加速向口外擴展。

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Evolution of tidal flat in the bar area of the Yangtze Estuary and their driving factors

Chen Yong1，He Zhongfa1，Li Bing1，Yang Lijun1，Zhang Jinhua1

(1.ShanghaiInstituteofGeologicalSurvey，Shanghai200072，China)

Bathymetric data surveyed from 1958 to 2013 were analyzed using ArcGIS and DSAS software to investigate the evolution of the tidal flats in the bar area of the Yangtze Estuary. And driving factors such as the declined riverine sediment supply and the major engineering works constructed in the Yangtze Estuary were discussed in this study. The results demonstrated that: (1) the amount of tidal flat resources has experienced slight decrease since 1958; but it comes to be stable, with amount of 2 350 km2 in recent decade. (2) the area deeper than 5 m has begun to experience erosion since 1997, and the averaged vertical erosion rate was 7.3 cm/a. (3) the dramatic sediment decline from Yangtze River in recent decade has brought negative impact on the progradation of the tidal flat deeper than 0 m. Nevertheless, the area shallower than 0 m was continued to accretion due to the influence of the engineering works in the estuary.

tidal flat resources; engineering works in the estuary; sediment decrease; Yangtze Estuary; Shanghai

10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.010

2014-06-19；

2015-01-16。

國土資源部公益性行業科研專項(201211009)。

陳勇(1982—)，男，湖北省松滋市人，高級工程師，主要從事海岸帶地質資源與環境研究。E-mail:chenyongcugb@126.com

P748

A

0253-4193(2015)09-0095-11

陳勇，何中發，黎兵，等. 長江河口攔門沙河段灘涂演化特征及驅動機制[J]. 海洋學報，2015，37(9):95-105，

Chen Yong，He Zhongfa，Li Bing，et al. Evolution of tidal flat in the bar area of the Yangtze Estuary and their driving factors[J]. Haiyang Xuebao，2015，37(9):95-105，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2015.09.010