長江口泥沙資源可持續利用方案探討

夏雪瑾

摘 要：針對上海市灘涂促淤圈圍工程砂源日趨緊張的問題，分析了上海市泥沙資源供需狀況，長江口可采優質砂源范圍和儲量有限，但泥沙需求量不小，建議研究制定相關激勵政策，引導各方積極利用長江口航道疏浚土。在此基礎上重點針對南匯東灘和橫沙東灘等圈圍工程，初步估算了工程所需筑堤砂和吹填砂的砂量，探討提出兩個促淤圈圍工程泥沙資源合理利用方案，供今后工程設計施工時參考。

關鍵詞：長江口；泥沙資源；需求分析；可持續利用

中圖分類號：TV141 文獻標識碼：A 文章編號：1006—7973（2016）08-0046-03

長江口是我國最大的河口，長江輸沙量巨大，由它塑造的三角洲不僅在我國經濟發展中占有重要地位，而且具有獨特的學術研究價值。泥沙是河口海岸自然調整中的關鍵問題，眾多學者做了大量研究，主要集中在河口泥沙對流域水沙通量變化的響應、泥沙粒度特征對泥沙動力的響應、河口水沙混合特征、懸沙輸運模擬以及河床演變等幾個方面的內容。

近年來，受上游水利工程攔沙、水土保持等因素綜合影響，長江來沙量不斷減少，上海市灘涂圈圍供需砂矛盾日益突出，研究長江口泥沙資源的可持續利用是一項十分緊迫的任務。為此，本文在分析上海市圈圍造地工程用砂需求和長江口可利用砂源的基礎上，探討長江口泥沙資源優化配置和高效利用方案，為上海市灘涂圈圍造地工程合理利用泥沙資源提供技術支撐，對支撐河口地區經濟社會可持續發展具有實際意義。

1 長江口泥沙資源供需分析

長江口和杭州灣的泥沙主要來自長江流域，近年來由于上游水土保持和水利工程的影響，導致大通站輸沙量呈顯著遞減趨勢，平均每年下降約630.3萬噸；但是長江流域每年仍然以一定數量向河口地區源源不斷地輸沙。

1.1 泥沙資源需求分析

根據2008年國務院批準的《長江口綜合整治開發規劃》：至2020年長江口灘涂開發總規模為81.01萬畝，其中近期62.42萬畝，遠期18.59萬畝；濕地保護和灘涂開發利用規劃堅持保護與開發并重，多促淤少圈圍，先促淤后圈圍的原則。隨著規劃的深入推進，目前尚未完成的工程有崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘促淤圈圍。

根據《上海市灘涂資源開發利用與保護“十二五”規劃》：至2015年，上海市促淤28萬畝，圈圍成陸19萬畝（其中農用地11萬畝）；展望至2020年，預計可實現圈圍成陸農用地不少于22萬畝。截止2013年底，“十二五”規劃執行情況良好，共促淤17.78萬畝，主要分布在南匯東灘、崇明北沿、杭州灣等區域；圈圍11.39萬畝，主要分布在橫沙東灘、崇明北沿、浦東機場外側等區域。

長江口泥沙資源主要用于灘涂圈圍造地工程。根據《長江口綜合整治開發規劃》和《上海市灘涂資源開發利用與保護“十二五”規劃》執行情況，預計未來上海市可灘涂圈圍造地工程將主要分布崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘、金山龍泉港東西兩側等區域，可成陸面積用地在42.3萬畝以上（圖1），需砂量巨大。

根據工程實踐，長江口灘涂圈圍造地工程一般采用先促淤、后圈圍、再吹填的實施方式，對砂量的需求主要在圈圍造地階段，包括筑堤砂和圍區吹填砂兩部分。根據相關規劃、工程區詳細地形以及工程區水文、泥沙、地質等基本建設條件，初步擬定可圈圍工程總體平面布置方案，結合可圈圍成陸區域的土地用途，計算得出上海市未來可灘涂促淤圈圍工程總需砂量約8.7億方，其中筑堤用砂約0.8億方，吹填用砂7.9億方，具體計算方法見文獻[17]。筑堤用砂需要優質砂源（粒徑大于0.075mm的顆粒含量大于50%，粘粒（粒徑小于0.005mm）含量小于10%），吹填用砂一般對砂質無特殊要求。崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘等圈圍土地主要為農用地，圍區吹填對砂質無特殊要求，可充分利用細顆粒泥沙。龍泉港兩側等圈圍造地主要作為建設用地，需根據具體用地項目要求，考慮圍區吹填對砂質的要求。

1.2 泥沙資源供給分析

長江口水域淺層可采的優質砂源經過多年開采開發，資源也已相當有限。收集近十多年來長江口和杭州灣北部500多個砂源勘察鉆孔資料[17]（50個鉆孔孔深大于50m，235個鉆孔孔深20～50m，229個鉆孔孔深10～20m），對長江口的可利用砂源進行統計分析。長江口可采優質砂源主要位于江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側、崇明東灘-淺灘邊部、南匯嘴、橫沙淺灘和北港下段主槽等區域，可采砂源范圍和儲量有限。特別是部分砂源區周邊河勢復雜、與水源地、自然保護區相距較近，須特別關注采砂影響。此外，結合泥沙資源需求區域分布，優質砂源與需求區域還存在明顯的空間分布不均衡（圖2）；崇明北沿和橫沙東灘等圈圍工程附近有優質砂源，但南匯東灘以及龍泉港兩側圈圍工程附近明顯缺少足夠優質砂源。

根據《長江河道采砂管理條例》和《長江河道采砂管理條例實施辦法》，“長江采砂實行總量控制制度。實際審批的年度采砂總量不得超過長江采砂規劃確定的年度采砂控制總量。每一可采區實際審批的年度采砂量不得超過該可采區的年度采砂控制量。”《長江中下游干流河道采砂規劃報告（2008年修訂）》確定長江干流河道上海段年度采砂控制總量為2200萬噸（年度采砂控制總量不包括河道、航道整治中疏浚的砂石棄料利用量），砂源可供給量有限。今后長江河道必將繼續實施許可總量限制制度，進一步加強泥沙資源優化配置和合理利用十分重要。

與此同時，北槽深水航道每年產生疏浚土資源超過6000萬方，北槽中下段航道至橫沙東灘促淤圈圍區平均運距僅10km左右，是橫沙東灘圈圍工程的良好吹填砂來源。為提高疏浚土的利用水平，建議研究制定相關激勵政策，引導各方積極利用長江口航道疏浚土；同時加強疏浚土吹泥上灘工藝的優化和新技術研發，進一步降低疏浚土造地利用的成本。

2 泥沙資源合理利用方案

長江口砂土資源緊張，而優質砂資源更是稀缺，為了合理利用長江口泥沙資源，確保泥沙資源的利用不影響河勢穩定、防洪（潮）安全、通航安全、沿江工農業設施的正常運用以及滿足生態與環境保護的要求，建議按照科學論證、優砂優用、就近用砂、保護環境等原則，統一管理長江口泥沙資源，減少寶貴的泥沙資源的浪費，使泥沙資源得到合理有效的利用。

2.1 砂源地開采條件

砂源地水動力條件（如水流較強、波浪較大或過往船只較多都是相對不利開采的條件）、砂源地的密實度、含水量、粘粒含量等對砂源開采有較大影響。從砂源地本身條件看，砂層密實度呈松散-稍密狀態，采用吸砂船和抓斗式挖泥船作業一般不存在困難；砂層密實度呈較密實狀態（如南匯東灘“鐵板”砂），需考慮采用特殊開采工藝。對江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側砂源地而言，北港和南槽漲落潮水流較強和過往船只較多是最主要的影響開采不利條件；而口門附近及口外砂源地（橫沙淺灘、南匯嘴和北港下段主槽），由于水面開闊，風浪較大是影響開采的主要不利條件。

從砂源地垂向層序來看，江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側、橫沙淺灘和北港下段主槽等砂源地表層無泥質覆蓋層，適宜吸砂船直接開采。北港主槽下段的上部區域存在一定厚度的泥質覆蓋層，對開采下部優質砂源有不利影響。

2.2 可圈圍工程砂源合理利用方案

2.2.1 南匯東灘圈圍工程

南匯東灘圈圍工程擬圈圍面積22.3萬畝，總需砂量為52390萬m3，其中筑堤砂量約3340萬m3，吹填砂量約49050萬m3。

（1）筑堤砂。附近優質砂源僅有江亞南沙沙尾砂源地、南匯嘴砂源地，上述兩個砂源地歷經多個工程在此采砂，優質砂源十分有限。建議筑堤砂所需優質砂取自青草沙水庫外側砂源地、北港下段主槽砂源地。

青草沙水庫外側砂源地：從該砂源地取砂，運砂路線自南槽，經南港，繞過中央沙頭，至北港上段、青草沙水庫外側，平均運距約96km。該砂源地可采砂儲量約2000萬方，僅能滿足本工程部分筑堤用砂需求。在此采砂需特別注意對青草沙水庫大堤安全穩定的影響，應嚴格限定采砂范圍、開采高程和開采時序。由于該砂源地淤漲已導致北港主流北偏，沖刷崇明島南岸，因此，在此合理采砂，可改善北港上段河勢，減輕北港主流沖刷崇明島南岸的不利影響。

北港下段主槽砂源地：從該砂源地取砂，運砂路線自南槽，繞過南北槽分汊口，經園園沙航道、橫沙通道、橫沙島北，至北港下段主槽，平均運距約85km。該砂源地可采砂儲量相對豐富，可滿足本工程筑堤用砂需求。在該砂源地采取優質砂源需考慮剝離表層粘土層，同時需集中在主槽開采，避免開采北港河道兩側邊界沙體。在該砂源地合理采砂，可改善北港下段攔門沙河段水深條件，穩定北港河勢，有利于開發北港航道。

（2）吹填砂。南匯東灘圈圍工程圍區吹填砂量約4.9億方，需砂量特別巨大。因此，首先應考慮加強促淤，在工程時間允許條件下，延長促淤時間，盡可能使圍區灘面淤高，減少吹填砂量。由于圈圍土地為農用地，對吹填砂質無特殊要求，應優先考慮利用航道疏浚土，具體包括南港航道、北槽航道中上段疏浚土。自南港航道駁運航道疏浚土，平均運距約45km；自北槽航道中上段駁運疏浚土，平均運距約56km。在充分利用航道疏浚土的基礎上，圍區吹填土缺口部分，近取用南槽主槽泥沙是最經濟合理的選擇。在此采砂需避免對附近的九段沙濕地自然保護區生態環境產生不利影響。

2.2.2 橫沙東灘圈圍工程

橫沙東灘圈圍工程圈圍面積9.2萬畝，總需砂量為20780萬m3，其中筑堤砂量約1850萬m3，吹填砂量約18930萬m3。

（1）筑堤砂。由于橫沙東灘自身及周邊有豐富的優質砂源，筑堤砂可就近在北港下段主槽、橫沙淺灘采砂。

北港下段主槽砂源地：該砂源地上部存在泥質層，需考慮其不利影響；在北港下段主槽采砂有利于河勢穩定和航道開發。在此采砂還需考慮避免對毗鄰的長江口中華鱘自然保護區產生不利影響。

橫沙淺灘砂源地：該砂源地緊鄰橫沙東灘，砂質優良，運距較短，是良好的筑堤砂源。在此開采需避免在北港河道邊界附近采砂，影響河勢穩定，應適當深入淺灘中部開采。

由于橫沙東灘位于北港出海口附近，風浪大，潮流急，影響圈圍工程和采砂作業安全。圈圍工程實施時，應將安全放在重要位置，必要時，筑堤砂可在橫沙東灘就近取砂，待大堤修建完成，再考慮外部采砂。

（2）吹填砂。橫沙東灘圈圍工程圍區吹填砂量約2.1億方，由于圈圍土地為農用地，對吹填砂質無特殊要求，應優先考慮利用航道疏浚土，具體包括北槽航道中段和下段疏浚土。吹填砂量缺口部分，應就近利用北港下段主槽砂源。

3 小結

（1）根據《長江口綜合整治開發規劃》和《上海市灘涂資源開發利用與保護“十二五”規劃》執行情況，預計未來上海市可灘涂圈圍造地工程將主要分布崇明北沿、橫沙東灘、南匯東灘、金山龍泉港東西兩側等區域，可成陸面積用地在42.3萬畝以上。初步估算，上海市未來可灘涂圈圍工程總需砂量約8.7億方，其中筑堤用砂約0.8億方，吹填用砂7.9億方。

（2）長江口水域淺層可采的優質砂源經過多年開采開發，可采優質砂源主要位于江亞南沙沙尾、青草沙水庫北側、崇明東灘-淺灘邊部、南匯嘴、橫沙淺灘和北港下段主槽等區域，可采砂源范圍和儲量有限。與此同時，北槽深水航道每年產生疏浚土資源超過6000萬方，建議研究制定相關激勵政策，引導各方積極利用長江口航道疏浚土；并進一步加強泥沙資源優化配置和合理利用。

（3）以南匯東灘和橫沙東灘促淤圈圍工程為例，探討了可圈圍工程砂源合理利用方案。考慮到可采優質砂源地的儲量和運距，建議南匯東灘促淤圈圍工程筑堤砂所需優質砂取自青草沙水庫外側砂源地和北港下段主槽砂源地，吹填砂在盡可能延長促淤時間的基礎上，優先考慮利用南港航道和北槽航道中上段疏浚土，其他缺口部分，就近取用南槽主槽泥沙；建議橫沙東灘促淤圈圍工程筑堤砂就近考慮北港下段主槽和橫沙淺灘，吹填砂優先考慮利用北槽航道中段和下段航道疏浚土，缺口部分，就近利用北港下段主槽砂源。

參考文獻：

[1] 李九發，季中.長江來水來沙對河口南槽邊灘沖淤變化的統計分析[J].泥沙研究，1988（4）

[2] 馮衛兵，王義剛.三峽工程對長江口岸灘的影響[J].河海大學學報，1995，23（5）：14-19

[3] 鈕新強，徐建益.長江水沙變化對河口水下沙洲發育影響的研究[J].人民長江，2005，36（8）：73-76

[4] 嚴肅莊，曹沛奎.長江口外海濱懸浮體的粒度特征及其與鋒面的關系[J].華東師范大學學報（自然科學版），1995（1）：81-89

[5] 王愛軍，汪亞平，高抒等.長江口枯季懸沙粒度與濃度之間的關系[J].海洋科學進展，2005，23（2）：159-167

[6] 沈煥庭，朱慧芳，茅志昌.長江河口環流及其對懸沙輸移的影響[J].海洋與湖沼，1986，17（l）：26-35

[7] 張重樂，沈煥庭.長江口咸淡水混合及其對懸沙的影響[J].華東師范大學學報（自然科學版），1988（4）：83-88

[8] 竇希萍，李提來，竇國仁.長江口全沙數學模型[J].水利水運科學研究，1999，（3）：136-145

[9] 丁平興，孔亞珍，朱首賢，朱建榮.波一流共同作用下的三維懸沙輸運數學模型[J].自然科學進展，2001，11（2）： 147-152

[10] 陳吉余，惲才興，徐海根，董永發.兩千年來長江河口的發育模式[J].海洋學報，1979，1（1）：103-111

[11] 楊世倫，趙慶英，朱駿.長江口岸灘近期演變及南水北調工程的可能影響[J].上海地質，2001，22（2）：7-11

[12] 劉紅，何青，王元葉.長江口表層沉積物粒度時空分布特征[J].沉積學報，2007，25（3）：445-455

[13] 陳沈良，嚴肅.長江口及其鄰近海域表層沉積物分布特征[J] .長江流域資源與環境，2009，18（2）：152-156

[14] 楊世倫，朱駿，李鵬.長江口前沿潮灘對來沙銳減和海面上升的響應[J].海洋科學進展，2005，23（2）：152-158

[15] 火苗，范代讀，陸琦等.長江口南匯邊灘沖淤變化規律與機制[J].海洋學報，2010，32（5）：41-51

[16] 王兆印，何易平，黃文典.長江的需沙量研究[J].泥沙研究，2008，第1期：26-34

[17] 上海市水務局，交通運輸部長江口航道管理局，上海海事局.長江中下游干流河道采砂規劃上海段實施方案（2011～2015年）[R].上海：上海市水務局，2011