4.4 河口弯道的应用实例——北港航道治理规划方案研究
长江口北港水道形成已久，1860—1927年，北港水道水深江阔，是上海港通海的主航道。20世纪八九十年代，在长江口深水航道治理工程论证的选槽过程中，北港就以其优越的水沙条件、良好的水深条件和较短的拦门沙浅段与北槽一起被列入长江口深水航道的备选通道。由于北港上段的南北港分流口未经控制以及水道远离上海国际航运中心等劣势，深水航道的通道最终选择在北槽。
当前北港水道未设标通航。2010年8月，交通运输部正式批复了《长江口航道发展规划》。该规划确定了长江口航道“一主”（长江口主航道）、“两辅”（北港航道和南槽航道）、“一支”（北支航道）的航道体系布局。明确了长江口航道的发展目标是“争取利用10～20年的时间，建成以长江口主航道为主体，北港、南槽和北支等航道共同组成安全畅通、保障有力的现代化长江口航道体系”。其中，北港航道是长江口航道的重要组成部分，也是今后长江口航道发展的重点之一，规划目标为10米水深航道。
北港航道的开发是一个系统工程，需要综合考虑经济、技术、生态等多个因素。本处仅就开发技术方案以及发展前景，进行初步的探讨。
4.4.1 长江口北港水道河床演变概述
1954年长江全流域发生百年一遇的大洪水后，北港成为排洪泄沙的长江入海主汊，除少数年份外，北港分流、分沙比及净输出的流量和沙量均达到南北港总量的50%～60%，是长江口四条入海通道（北支、北港、南槽和北槽）中流量和沙量最大的一条。
历史上，北港河槽形态曾在单一与复式之间发生过多次交替变化，总体河势不如南港稳定。受北港上口通道变化的影响，进入北港的主流轴线发生变化及局部底沙下移，导致北港河槽经历了由“U”型单一河槽演变成复式河槽再单一的交替变化过程。
北港当前河势是随着20世纪80年代新桥通道的形成而逐渐形成的。新桥通道是南支分流进入北港的主通道，南支在扁担沙上的横向越滩流汇入新桥水道，新桥通道和新桥水道交汇后在堡镇附近形成北港主槽，并延伸至横沙岛。北港中段河段目前由北港主槽、青草沙、堡镇沙以及堡镇沙涨潮沟四个地貌单元构成。其中堡镇附近河道断面形态为“U”型，以下逐渐过渡为“W”型。
南支落潮水流从七丫口附近白茆沙南北水道汇流后靠南岸下泄，自浏河口附近部分水流“南压北挑”通过新桥通道进入北港。新桥通道的落潮水流直冲堡镇岸段，深泓线向北弯曲，因此形成堡镇弯道，弯顶在堡镇附近，深水逼岸。19世纪80年代，中央沙北水道衰亡和新桥通道形成发展的初期，崇明堡镇边滩沙嘴形成并加速下移，沙嘴被水流切割形成六滧沙脊，堡镇弯道弯顶水流深水逼岸形态有所改变，六滧沙脊北侧形成了涨潮槽，北港弯道从单一河槽改变成复式河槽。由于六滧沙脊形成和发展，堡镇向下10m等深线南移，主流直指长兴岛尾并切割青草沙尾。至此，北港中段就形成了一个完整的弯道：从南北港分汊口新桥通道向东偏北，堡镇附近为弯道的凹岸，堡镇向下游主槽向东南直逼横沙北岸。
由北港中上段1997—2010年10m等深线变化图（图4-10）可见，近年来，北港中上段河势有如下特点：
图4-10 北港中上段1997—2010年10m等深线变化图
（1）北港上段受南北港分汊口河势变化剧烈的影响，新桥通道在维持上下贯通、具有一定宽度的10m深槽的同时，位置不断下移。近年来，随着青草沙水库的兴建，新桥通道的下移趋势得到了控制，通道水深条件有进一步改善的趋势。
（2）主体位于崇明岛和长兴岛之间的北港中段10余年来维持上下贯通、具有一定宽度的10m深槽，2002年以后滩槽及深泓位置较为稳定，水深良好，10m槽宽度在1km以上，是较为稳定的优良河槽。随着中央沙圈围、青草沙水库工程的建设，北港中段南边界将进一步稳定，河势、深槽的优良状态有望进一步维持。
北港过横沙岛后进入拦门沙河段，为北港的入海段。从历史资料看，该河段水深与南北港的分流比的分配以及南北港之间流量的交换有关。北港分流比大，拦门沙河段河道较深，反之则浅。北港分流南港，拦门沙河道水深就浅；北港不分流，拦门沙河道水深则深。如1913年横沙东滩串沟发展，北港落潮水流部分从北港拦门沙河段进入南港下段入海，导致北港拦门沙滩顶水深不足5.2 m；1973年横沙东滩串沟发展，北港拦门沙河段部分流量进入南港北槽下段入海，导致北港拦门沙滩顶水深不足5.4 m。
近期，北港拦门沙河段总体上比较顺直，南侧有横沙东滩，北侧发育有北港北沙，5 m深槽呈现向外海逐渐展宽、向东南方弯曲的趋势（图4-11）。2010年8月，北港拦门沙深泓最浅水深约5.3 m，水深小于6 m的浅区约18 km，小于5.5 m的浅区约2 km。
图4-11 北港拦门沙河段19 9 7—2010年5m等深线变化
图4-12为1997—2010年北港航道最小水深图。由图可见，20世纪90年代以来，仅从自然条件而言，除局部浅点外，北港水道中上段可利用自然水深开通10m航道，8 m以浅的拦门沙浅段长约40km，航道最小水深在5.3～6 m之间。
图4-12 1997—2010年北港航道最小水深图
（本图中航道为根据充分利用自然水深原则布设的虚拟航道，根据年份的不同航道位置有所调整。）
4.4.2 北港航道开发技术方案研究
在当前河势、地形条件下，通过设标及局部疏浚、扫浅，北港即可利用自然水深开通5.5 m水深航道。
对于规划的北港10m水深航道，根据北港上、中、下段不同的河势特征，有关部门提出了北港航道开发治理思路，并研究了航道治理技术方案［8，9］。(www.xing528.com)
4.4.2.1 治理思路
（1）上段：扁担沙守护
在南北港分流口工程的基础上，通过扁担沙守护，守护沙体，限制越滩水流的发展，进一步稳定北港进口段河势，稳定并改善新桥通道航道条件。
（2）中段：堡镇沙守护
在青草沙水库工程的基础上，守护堡镇沙，进一步稳定北港中段的良好河势。
（3）下段：拦门沙治理
通过工程措施，改善拦门沙水沙条件，打通拦门沙碍航浅滩。
4.4.2.2 技术方案
在河势分析的基础上，结合已有研究成果，并参照长江口深水航道治理工程、新浏河沙护滩工程等工程的整治经验，有关部门提出了北港航道治理工程的整体技术方案。
（1）上段：扁担沙守护工程
在《长江口综合整治开发规划》中南沙头通道护底工程、上下扁担沙右缘固定工程基础上，根据地形条件的变化提出了新的扁担沙守护工程方案。在上、下扁担沙布置潜堤共47 km（顶高上扁担沙＋1.5～＋2 m，南门通道潜堤－2.0m，吴淞基面，下同），以守护扁担沙，进一步稳定北港进口段河势，稳定并改善新桥通道航道条件。
（2）中段：堡镇沙守护工程
沿堡镇沙滩脊线布置护滩潜堤约17 km，顶高＋2 m，守护堡镇沙，进一步稳定北港中段河势。
（3）下段：北港拦门沙治理工程
经比选论证，提出了双导堤加丁坝的治理方案。
北港拦门沙整治推荐方案为：在北港北沙促淤堤的基础上增加整治工程：（1）添加北港北沙与崇明岛东南角的限流潜堤工程（顶高－2 m）。（2）北港拦门沙河段布置双导堤（顶高＋2 m），南导堤西接横沙东滩圈围北边线，北导堤西接北港北沙促淤南潜堤工程，均平行－5 m等深线往东延伸，往外海延伸至－10m等深线。
数学模型研究成果［9］表明，北港航道治理工程实施后，北港河势将进一步稳定，北港中上段流速略有减小，北港拦门沙区域水流由旋转流转变为较为典型的往复流。与本底相比，北港拦门沙上段涨急流速减小0.1m／s，落急流速减小0.12 m／s；但中下段流速涨急流速增加0.03～0.08 m／s，落急增加0.08～0.14 m／s，表明工程实施对于北港拦门沙区域目前水深较浅的中下段航道有显著的改善作用。北港航道改善良好且负面影响较小，辅以一定的基建性疏浚工程当能达到航道规划目标。必须指出，该方案是潮流数学模型的计算结果，并没有深入考虑弯道环流引起的水沙变化，后续工程的深入研究过程中，应重点分析这一问题。
北港航道整治方案见图4-13。
图4-13 北港航道整治方案平面布置图
4.4.3 北港航道开发前景展望
北港航道的开发主要受制于两个瓶颈：进口段南北港分流口河势变化频繁；下段拦门沙碍航。“十一五”期间，新浏河沙护滩工程和中央沙圈围、青草沙水库工程先后建设完成，南北港分流口河势得到了有效的控制，北港进口条件大为稳定，上中段的河势条件和航道条件较为优良，除局部浅点外，航槽自然水深可达到10m。
长江口四条入海通道中，北港流量最大，拦门沙浅段最短。而随着横沙东滩圈围工程的不断深入，拦门沙段的南边界也在一定程度上得到了控制，北港拦门沙治理具备了良好的条件。
随着经济社会的发展和长江黄金水道开发的深入，通过长江口的货运量不断增长。2009年已达到7.61亿吨，预计到2020年和2030年将分别达到12.5亿吨和15亿吨。北港航道的开发，不仅可以减小南港航道的通航压力，解决航道通过能力不满足船舶流量增长需要的矛盾，还可缩短南北港分流口以上港口来往北方沿海港口船舶的运距，增加航运的经济效益，为南北港分流口以上沿江港口提供一条新的安全、便捷的通道。北港航道开发还有利于促进崇明、横沙等沿岸的港口码头建设和岸线资源开发，为上海港国际航运中心增加深水岸线资源，仅横沙岛北侧即可新增深水岸线57 km（其中已成陆或已规划圈围区域共33 km），将极大地缓解上海港深水岸线资源不足的矛盾。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
