填海造陸對海河口防洪影響分析

王玉芳，任金剛，楊士斌，周曉翠，劉鵬，黃磊

（海河水利委員會海河下游管理局，天津 300061）

1 引言

填海造陸是人類開發利用海洋的重要方式，也是緩解土地供需矛盾和擴大社會發展空間的有效途徑。圍海填地在很多國家沿海地區的城市化進程中起到很大的作用，這些國家包括荷蘭、英國、美國、日本等[1，2]。從國內外填海造陸的實踐看，圍填海確實是經濟社會發展所必需的，會帶來巨大的經濟和社會效益，但同時也會帶來很多其他方面的影響，如對河口防洪的影響等。

海河口位于天津市濱海新區、渤海灣西岸灣頂，是承泄海河流域永定河、大清河系部分洪水的入海尾閭，也是海河流域防洪工程的重點。河口呈喇叭形，由海河防潮閘、左右岸線及排泥場圍堤組成，兩岸北有天津港區、南有臨港工業區。

海河口由于受潮汐頂托影響，只能平潮啟閉、趕潮提閘，每天能夠有效提閘放水的時段十分有限，要安全及時地宣泄上游及區間洪水及瀝水，其防洪、排瀝任務十分嚴峻。填海造陸帶來的潮位、流量（泄量）、風暴潮等相關因子的變化，更給海河口的防洪帶來了新的挑戰。

2 濱海新區填海造陸情況

濱海新區是天津市下轄的副省級區、國家綜合配套改革試驗區、國務院批準的第一個國家綜合改革創新區，從2005年被寫入“十一五”規劃并納入國家發展戰略后，成為國家重點支持開發開放的國家級新區。其建設目標是建成中國北方對外開放的門戶、高水平的現代制造業和研發轉化基地、北方國際航運中心和國際物流中心、宜居生態型新城區，成為“中國經濟的第三增長極”。

隨著天津市濱海新區開發開放程度的日益推進，大尺度港口、工業區的建設對土地需求提出更高的要求，這就拉開了土地資源本就緊缺的濱海新區大規模填海造陸工程的序幕。濱海新區的天津港集團將累計投資600 億元，建設我國目前最大的填海造陸工程。這個工程由天津港集團承擔開發的30 km2東疆港區、13 km2南疆港區及120 km2的臨港產業區組成。總面積達160 多km2的三港區填海造陸工程，從開發次序上既全面展開，又梯度推進：2010年前以建設東疆港區為重點，2010年后的頭兩年以建設南疆港區為重點，同時進行臨港產業區的基礎設施建設，之后以建設臨港產業區為重點。

天津濱海新區的填海造陸工程從2004年正式開工建設。2006年，完成填海造陸10 km2；2007年，完成填海造陸13 km2；2009年，完成填海造陸18 km2；2012年，完成填海造陸80 km2。按照規劃，到2018年完成全部填海造陸工程以及基礎設施和航道碼頭建設工程。

3 海河口潮位、徑流量和風暴潮情況

由于濱海新區填海造陸在2006年以后達到高潮，為了充分體現填海造陸對海河口防洪的影響，筆者特選取1998—2002年的資料為海河口填海造陸開始前的代表資料、2008—2012年的資料為海河口填海造陸后的代表資料，將研究周期確定為10年，利用前后10年的資料數據進行對比，以反映不同條件下的影響變化情況。

3.1 潮位情況

通過對海河防潮閘水文站提供的海河口10年潮位原始數據的整理，摘錄出逐時潮位進行分析，并統計出了年極值，見表1。用年極值可以計算出多年潮位均值，見表2。從表1—2可以看出，填海造陸前最高潮位5年均值為5.19 m，填海造陸后最高潮位5年均值為5.59 m。

表1 海河口潮位年極值

表2 海河口潮位年均值

3.2 （徑）流量情況

以海河防潮閘管理處提供的海河口10年研究期內的實測流量原始數據為基礎，整理計算出逐日平均流量，并統計出歷年日均流量、年徑流量和年極值，見表3。從表3 可以看出，隨著填海造陸工程的展開，海河口年度最大日均流量呈數量級增加趨勢，年徑流量相應增大。

表3 海河口歷年（徑）流量統計

3.3 風暴潮情況

中國是世界上發生風暴潮次數最多的國家之一，潮位的高度相比其他國家較大，渤海灣風暴潮的規律尤為復雜[3-5]。為了能更加清晰地反映風暴潮變化情況，筆者延長了資料序列，風暴潮的資料序列選取渤海灣海河口1992—2013年共計22年的資料，見表4。根據海河防潮閘管理處的觀測記錄，海河口在研究期的22年內發生超警戒潮位的較大風暴潮（5.00 m 以上，大沽凍結高程，下同）共計39 次。從表4 可以看出，填海造陸前（1992—2007年）風暴潮次數相對較少，16年內共發生13 次；填海造陸后（2008—2013年）風暴潮次數增多，6年內共發生26次。

表4 海河口歷年風暴潮情況

4 填海造陸前后各因子變化對防洪的影響分析

4.1 潮位變化對防洪的影響分析

填海造陸后海河口潮位變化較為明顯，主要表現為潮差增大，高潮位有增高趨勢。這一變化給防洪帶來更加嚴峻的挑戰，高潮位增高要求防洪工程的防洪標準也隨之增高，若原有防洪標準不能滿足的需要采取工程措施加以防護，若不采取工程措施則可能增加洪災損失，防洪風險增大。

另外，潮差的增大也給防洪排瀝增加了難度。在閘上水位相同的情況下，單獨一個潮的歷時不變，根據平潮啟閉閘門的原則，潮差增大則能夠提閘放水的歷時就會縮短，防洪的時間效率隨之降低，洪水、瀝水滯留河道的時間變長，一方面威脅水利工程安全，另一方面增加了人民生命財產損失的程度和機率。總之，填海造陸后潮位變化帶來的直接影響是增加了防洪壓力，增大了防洪成本。

4.2 流量和泄量變化對防洪的影響分析

從資料序列可以看出，填海造陸后通過提閘下泄水量增大，尤其明顯的是日均最大流量增加了近10倍。而造陸至今并未發生大洪水，分析流量增大的原因可能是工農業生產、城鄉居民生活及生態用水量明顯增加形成的瀝水增多所致。

另外，從資料序列可以看出，圍填海后雖未遇大洪水，但提閘頻次明顯增加，一方面說明下泄瀝水的需求增大，另一方面也說明提閘放水的時長在縮短。圍填海以前只需在能夠提閘的時段內選取條件較好的時間進行即可，不需利用所有可提閘時段；現在則是充分利用可提閘時段，盡最大可能下泄還不能滿足下泄需求，所以出現提閘次數頻繁、提閘歷時較長的現象。

由此可見，雖非豐水年但下泄量仍然明顯增加，若遇豐水年下泄需求加大則防洪壓力將更大。

4.3 風暴潮變化對防洪的影響分析

從表4 可以看出，圍填海后海河口風暴潮發生的頻次漸密，而且強度增加。另外，5 m 是海河防潮閘閘門頂高程，水位超過5 m 的風暴潮頻發，說明海水倒灌的情況在增加，由此造成的損失程度也在加大。

漫過閘門頂的風暴潮頻現要求提高防洪工程的標準，這就需要采取水閘除險加固、改建等工程措施改善現有工程現狀，使其滿足新情況下的防洪需求。

單純的風暴潮次數和強度的增加已經對防洪造成不利影響，若再疊加潮位增高、泄（流）量增大等多重因素，則風暴潮對防洪影響的程度將加倍放大，給防洪帶來的不利影響將更大。

5 結論

通過對濱海新區海河口填海造陸前后潮位、流量、泄量及風暴潮變化情況的分析，可以看出填海造陸對海河口一系列因子都產生了影響，而這些因子的變化又直接影響到防洪情勢的變化。

（1）填海造陸后潮位呈抬高趨勢，尤其是高潮位更高，這對防洪工程的防洪標準提出了新的更高的要求。

（2）填海造陸對潮位的直接影響是潮差增大，雖然每天都盡最大可能提閘，日均流量及泄量明顯增加，但單次趕潮提閘放水的歷時縮短、單次可下泄的水量比造陸前大大減少。尤其隨著濱海新區開發程度的加深，周邊人為活動、工農業生產需要產生的瀝水相對之前更多，即使相同來水條件下需要宣泄的水量更大，造成洪水滯留河道的時間更長，勢必增加防洪壓力和不安全因素，致使防洪形勢更加嚴峻。

（3）填海造陸后風暴潮次數增多，影響增大。尤其是超警戒潮位的風暴潮次數明顯增多，更容易導致閘門漫頂、海水倒灌，造成更大的損失，給防洪帶來更大的壓力。

[1]Jiao J J，Nandy S，＆ Li H L. Ana1ytica1 study the impact of 1and rec1amation on groundwater f1ow [J]. Ground Water，2001，39（6）：912-920.

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