长江口青草沙水源地规划与研究成果

6.4.2.1 堤线布置的原则

（1）青草沙水库堤线方案应与最新修订的长江口综合整治开发规划要点报告拟定的河势格局相协调。方案应有利于南、北港分流口整治，有利于北港河势控制，满足长江口河势控制的总体要求。

（2）以不影响周边河势和涉水工程为前提，尽可能增大有效库容，满足避咸蓄淡的要求，有足够的调蓄量，满足上海市未来用水的需求。

（3）充分考虑并避免周边工程对水源地供水安全的潜在威胁。

（4）尽量利用地势较高的滩地布设堤线，降低工程造价。

6.4.2.2 堤线布置方案与论证

根据水库堤线布置原则，青草沙水库围堤共考虑四个方案，分别为小水库方案、小水库优化方案、中水库方案和大水库方案。上述四个方案均可满足青草沙水库规划供水规模要求。

围堤工程所在的长江口南支下段是长江口区近百年来滩槽变化频繁、河床冲淤较为剧烈的河段，河势演变规律十分复杂。多家单位平行开展有关青草沙水库围堤工程河势影响方面的数学模型论证、物理模型试验工作，其中由上海勘测设计研究院、上海市水利工程设计研究院、上海河口海岸科学研究中心、华东师范大学河口海岸学国家重点实验室等四家单位承担数学模型研究工作，上海河口海岸科学研究中心和南京水利科学研究院等两家单位承担物理模型试验研究工作。

根据不同方案对河势的影响分析研究成果，大水库方案实施后，北港束窄段的流速增加约20％，有可能导致北港河床产生较强的冲淤变化，不予推荐。中水库方案实施后，北港束窄段涨潮流速增加10％以上。小水库方案实施后，北港束窄段的流速增加约6％。为减少工程实施对北港河势的影响，小水库方案较为适宜。

由于小水库方案、中水库方案和大水库方案的尾部（即青草沙水库东部）宽度窄、库容小，所费围堤较长，不够经济，最终推荐小水库优化方案。

通过采用实测资料分析、河势演变分析，以及数学、物理模型研究相结合的研究方法，对水库堤线布置推荐方案进行综合分析论证。分析表明：实施青草沙水库围堤工程对南北港分流口河势、南北港河势、长江口深水航道、北港主通航孔及长兴岛南岸重大工程无明显不利影响；工程固定了新桥通道的下边界，阻止了中央沙头的后退，为南北港分流口整治工程的实施创造了有利条件。(www.xing528.com)

（1）河势演变分析及建议 根据河势演变分析成果，当前长江口南北港分流口形态虽仍处于相对良好状态，但已朝不利方向发展的变化趋势，而且发展的势头还有所加快。主要表现在新浏河沙包、新浏河沙和中央沙沙头仍在不断后退，而且后退速度不一致，南北港上口分流通道轴线呈偏转扭曲之势，进入北港上口通道轴线变化将影响北港主流线位置的稳定，进而影响北港上海长江大桥主通航孔的稳定。同时，中央沙沙头距石头沙钢标仅10km，离发生河势大调整的空间距离十分有限。若不及时采取工程措施进行控制，将会丧失稳定河势的时机，进而给南北港分流口河势稳定及青草沙水库建设带来无可挽回的损失。青草沙水库围堤工程的实施可以遏制中央沙沙头和西北侧滩地的继续后退，对稳定南北港分流口河势将起积极的作用，有利于促进南北港分流口整治工程的实施。

若仅在中央沙区域圈围，可起到固沙、减少活动沙的作用，减少对中央沙南北侧淤积来沙，尤其减少青草沙北侧的淤积。

但若仅在青草沙水域圈围建库，水库段河道缩窄，河槽遭一定程度冲刷，青草沙北港堡镇断面深泓线北移，有利于北港弯道河势发展，冲刷泥沙下泄，在放宽段会有所淤积。这个过程靠冲积河槽自动调整完成，因为工程是渐进的，河槽自动调整会逐步进行，因此影响范围可能是局部的。但仅在青草沙建库筑堤固沙，中央沙头冲刷依旧，冲刷泥沙下泄，青草沙北侧淤，这种上冲下淤的现象依旧，从而影响水库正常运行。

在中央沙和青草沙一并筑库，堤线基本上是沿着中央沙＋3m线，以及中央沙与青草沙北缘－3～0m线布置，根据北港主槽南侧0m等深线1994年来变化不大和－2m等深线在青草沙下游变化不大的特点圈围滩地，青草沙北港堡镇断面和青草沙中部断面，据2002年测图0m河槽断面积分别减少3.7％和12.2％，工程对河道过水断面的影响较小。由于建库范围北港河道缩窄，河槽遭受一定程度冲刷，青草沙北港堡镇断面附近深泓线北移，有利于北港弯道发展，冲刷泥沙下泄，在放宽段会有所淤积。由于工程是渐进的，冲积河槽自动调整作用会逐步进行，因此工程影响范围是局部的。另外，应充分考虑新浏河沙是南北港分流口的主要分流沙洲，分流口河段三沙在自然状态下是同步下移的，当下移到一定程度时，进入北港水流偏转泄流不畅，上部沙体会冲开而使分流口重新上提。鉴于水库建设会使下部沙体和新桥通道的右边界被固定，控制来流进一步扭曲和偏转的程度，使沙体上部冲开而使分流口上段形成新通道的动力条件减弱，因此青草沙水库的建设为稳定进入北港的分流通道奠定了基础，有利于三沙河段稳定。

（2）数学模型计算分析 根据数学模型模拟计算成果，方案实施后对长江口的防洪、排涝均不会产生明显影响。若仅实施中央沙高滩圈围，工程对分流口区域的河势几乎没有影响，在中央沙北侧堤外侧流速有所减小，会引起一定的淤积；同时，新桥通道的下边界未得到固定。但在中央沙和青草沙水域一并实施水库围堤工程后，北港的涨落潮分流比均有所降低，南港的涨落潮分流比有所增加，但增加、减小的幅度均较小，不会改变南北港分流口分流格局；南支上段、南港、北槽区域的涨落急流速变化甚微，不会对现有南北港分流口河势稳定产生明显影响；工程实施后，由于封堵了长兴岛的北小泓，使北港过水断面明显缩小，北港下段的落急流速变化较大，但主流轴线仍基本保持不变，所以工程对北港上海长江大桥主通航孔的位置影响不大；横沙通道流速和潮量有所减少，但根据河相关系经验公式估算，横沙通道的水深和目前相比只降低5％。

（3）物理模型试验分析 在河势演变分析与数学模型论证的基础上，采用物理模型对堤线布置方案进行了论证，其中清水动床物理模型实验研究工作由上海河口海岸科学研究中心和南京水利科学研究院平行承担，定床物理模型试验研究工作由上海河口海岸科学研究中心承担。

根据物理模型试验结果，无工程情况试验结果表明，在正常的水沙条件下，中央沙、新浏河沙及其沙包将继续冲刷后退，但南北港分流通道基本顺畅，南北港分流口河势基本格局得到维持，南北港河势仍保持相对稳定。仅中央沙圈围工程实施后，中央沙沙头附近受工程保护冲刷后退速度受到抑制，稳定了中央沙头和新桥通道下边界，有利于南北港分流口河势的稳定，虽然中央沙围堤堤头及两侧出现明显的冲刷现象，但南北港主要分流通道基本仍保持通畅。同时，实施中央沙圈围和青草沙水库工程后，中央沙、新浏河沙、新浏河沙沙包、南港、长兴岛涨潮沟、新（新）桥通道等处河势演变与仅实施中央沙圈围工程情况基本相似，工程实施对南北港分流口河势无明显不利影响；工程后北港主槽将冲深约2m，断面形态从宽浅向窄深方向变化，有利于北港河势保持稳定。北港上海长江大桥主通航孔范围内水深均有增加，对北港上海长江大桥的通航孔布设没有不利影响，有利于北港航道的开发利用；工程后横沙通道将略有淤浅，但该通道水深仍然可达10m以上，水深条件与深水航道工程实施前相比仍有较大改善。因此，从物理模型论证结果来看，工程方案的实施对南北港及分流口河势、重大工程设施等均无明显不利影响。

6.4.2.3 堤线布置方案实施

根据堤线布置方案的数学模型和物理模型论证成果，依据最新实测的水下地形图，青草沙水库堤线布置方案如图6-6所示。

图6-6 青草沙水库堤线布置示意图