长江口是一个丰水、多沙、中等潮差、有规律分汊的三角洲河口，在徐六泾以下被崇明岛分为南支和北支，南支在浏河口以下被长兴岛和横沙岛分为南港和北港，南港下段又被水下沙洲九段沙分为南槽和北槽，从而形成了长江口三级分汊、四口 ( 北支、北港、南槽、北槽) 入海的形势 ( 图 1) 。【图略】
本文分析的南港河段指吴淞口至南北槽分汊口之间的河段，河段长度约 30 km，平均河宽6 km。该河段北岸自上而下有振华港机集团、中海修造船基地、中船长兴造船基地，南岸为上海港外高桥港区一期至六期，研究本河段演变特征具有重要的工程意义。前人通过物理模型试验，数值模拟等手段对南港分汊口演变、河槽冲淤变化、工程对河势影响等做了大量研究。结果表明:
南、北港分汊口的河势十分严峻，须采取相应措施稳定分汊口河势使其向着有利于稳定河势的方向发展; 2000—2004 年南港主槽处于冲刷状态，2004 年后转为淤积; 近年来，人类无序采砂对南港河势有着不利的影响。本文重点讨论南港瑞丰沙的演变过程及近年来南港演变特征，为南港河势稳定及各项工程提供理论依据和指导。
1 南港河床历史演变
1.1 瑞丰沙形成前
自1843 年上海港开埠以来，长江口南港始终是一条上、下贯通的入海航道。由于洪水造床作用南、北港分流、分沙量调整及南支下段横向汊道频频切滩，使南港在近 160 年中出现过几次较大的淤积期。第一次较大淤积发生在 1860—1880 年，因1860 年及1870 年长江流域发生2 次特大洪水过程 ( 宜昌站最大洪峰流量分别为 92 500 m3?s 和105 000 m3?s) ，使北港成为长江口的排洪主槽，南港河槽明显缩窄淤浅，淤积过程以浅滩活动沙下移为标志。当淤积体下移壮大成沙岛后，南港主槽水深逐渐恢复。20 世纪上半叶，长江流域于1931 年、1935 年、1949 年及 1954 年发生过 4 次较大的洪水过程，南港成为主要出海通道。
根据图 2 给出的 1958 年南港水域地形，南北港之间自上而下罗列着石头沙、瑞丰沙、潘家沙、鸭窝沙、金带沙和圆圆沙，沙洲之间有大小不等的串沟相隔，南北港的主分汊口位于石头沙头部，新崇明水道 10 m 等深线贯通南北，瑞丰沙沙嘴5 m 等深线在潘家沙与鸭窝沙之间串沟的下端附近，沙嘴与潘家沙由一条规模不大的纵向潮沟相隔，似为长兴水道的雏形，自此以下到圆圆沙沙嘴，南港河槽呈形状相当规则的 “U”型。【图2略】
1.2 瑞丰沙发育期
南港第二次淤积过程发生在 20 世纪 60 年代初至 70 年代末，具体表现为: 南港上口浏河沙与中央沙连成一体，南支下泄水流在长兴岛西端石头沙冲刷形成了一条南北走向的新崇明通道( 1958—1963 年) ，水流顶冲石头沙及瑞丰沙，冲刷崩坍的 6 700 万 m3泥沙中有 6 600 万 m3淤积在南港，成为现今瑞丰沙嘴发育的基础; 1962—1963 年，南港上口浏河沙与中央沙之间切滩发育成新宝山水道 ( 1962 年大通水文站最大洪峰流量为 68 300 m3?s) ，南北港分流口处的中央沙头受冲刷节节后退; 1963—1971 年沙头 － 5 m 等深线冲刷下移 3. 3 km，冲刷下的 6. 04 亿 m3泥沙中有3. 20 亿 m3进入南港，这些泥沙不仅使南港主槽普遍淤高 2 ～5 m，而且使瑞丰沙嘴扩大延伸，迫使南港 “U”型单一河槽形态分化为 “W”型复式河槽 ( 图 2 中 1973 年南港地形) ，这种淤积趋势一直延续至 1978 年。直至 1998 年长江口深水航道工程开工，南港河段基本维持较好的 “W”型复式河槽。
1.3 瑞丰沙挖沙冲刷期
1998 年以来，受南港上口的局部河势变化和瑞丰沙无序采砂的影响，瑞丰沙中部串沟发育并持续扩大，沙体中部 8 m 线已断开，8 m 以浅沙体体积也明显减小，5 m 以浅中下沙体已冲失殆尽。
李玉中指出瑞丰沙过去存在非法采砂活动，在一定程度上加剧了瑞丰沙沙体冲刷。李茂田通过多波束探测及数字高程模拟技术发现采砂坑、陡坎与滑坡体形成的主要受采砂及其引起的瑞丰沙顶部水沙通量调整控制，采砂引起瑞丰沙顶部过水断面增加 8 240 m2。
在人工采砂作用下，2001 年 8 月瑞丰沙中部切割形成 5 m 串沟 ( 图 3) ; 2004—2007 年是瑞丰沙中部串沟冲刷发展最快的时段，同时也是 5 m以浅下沙体冲刷消失最快的时段。【图略】
在落潮流作用下，瑞丰沙中部串沟不断展宽、增深，瑞丰沙下沙体面积不断减小，2005 年 11 月，瑞丰沙中部水深约 8. 3 m; 至 2007 年 2 月，该串沟水深达到 9 m，宽度接近 1 km，同时瑞丰沙下沙体 5 m 线基本消失。由于瑞丰沙下沙体的剧烈冲刷，南港河槽形态也从原先的 “W”型复式河槽向 “U”型河槽转变。与瑞丰沙中、下沙体冲刷相对应，南港南岸 河 槽 淤 积，长 兴 水 道 上 段 淤 积、中 下 段冲刷。
2 南港近期演变特征
上述分析表明，瑞丰沙因挖沙引起的剧烈冲刷主要发生在 1998 年之后，南港河床断面形态、过水断面积、河槽容积均发生了较大的变化。
本文利用1998 年以来1 年4 次固定断面水深测量资料对南港近期演变进行分析。分析断面编号采用现场固定监测断面编号。A1 断面位于南港上段南、北港分流口附近; A4 断面为南港中上段; A7断面位于马家港附件瑞丰沙串沟严重区段; A10断面位于南港中下段，瑞丰沙嘴附近 ( 图 4) 。【图4】
2.1 河槽容积变化
河槽容积是反映河段水动力和河床断面调整综合作用的一个重要指标。统计中考虑中潮位( 吴凇基面 +2. 0 m) 和深水区 ( 吴淞基面 －5. 0 m)以下河槽容积 2 个指标。
1998 年之后南港河槽容积变化与本河段内瑞丰沙的演变有直接关系 ( 图 5) 。1998 年 5 m 以深南港容积接近 6 亿 m3，1998—2000 年小幅冲刷约0. 3 亿 m3，2000—2002 年小幅淤积约 0. 2 亿 m3，2003—2006 年 5 m 以深容积增大较多，容积增大约0. 6 亿 m3，2007 年开始增加缓慢，但冲刷趋势一直保持不变，至 2012 年 5 m 以深容积达6. 88 亿 m3，相对 1998 年增长率为 14. 6%。1998—2005 年，南港总容积有小幅增加，约 0. 6 亿 m3，2006 年开始南港明显冲刷，总容积逐年增大，3 年内容积增大0. 7 亿 m3，2008 年后趋于稳定，并小幅增长，至2012 年增幅不到 0. 1 亿 m3，相对于 1998 年增长率为 10. 2%。【图5】
2.2 断面积变化
南港是较为典型的河口地形，上段断面面积小于中下段断面面积 ( 图 6) 。从时间过程上看，A1 断面面积总体相对稳定，变化幅度在 5 万 m2之内。A4 断面从 1998 年以来，断面面积逐年减少，2001 年后开始缓慢增大，2004 年以后淤积趋于平稳，总体上断面面积保持不变。A7 断面处在瑞丰沙体中部串沟最为明显的地方，所以变化幅度最为剧烈，在 2005 年前一直保持着冲刷态势，之后淤积，断面面积保持在 7 万 m3左右。A10 断面位于南港中下段，与 A7 断面相似，在 2005 年前后，河道小幅冲刷，这与深水航道整治工程和人工挖沙密不可分，2005—2010 年回淤现象明显，断面面积明显减小，从 1998 年 7 万 m2至 2008 年以后不足 6. 5 万 m2，2008 年以后基本保持不变。【图6】
2.3 断面形态变化
如图 7 所示，南港各个典型断面，在 1998—2010 年间都有不同的变化规律，下面对各断面逐一进行分析。A1 断面为南港上断面，位于吴淞口附近，该断面形态比较复杂，自北向南依次为中央沙、长兴水道上口、瑞丰沙滩顶、南港主槽; 总体来说，长兴水道上口变化幅度较小，瑞丰沙滩顶高程变化幅度也相对较小，瑞丰沙南侧沙体变化幅度较大。具体表现为 2000—2006 年，由于上游的新浏河沙包和新浏河沙大量冲刷下泄，底沙沿着瑞丰沙南侧淤积; 2006 年以后，由于新浏河沙护滩工程以及中央沙圈围工程的实施，上游下泄底沙减少，瑞丰沙南侧沙体出现大幅冲刷，同时南港主槽的深槽明显偏北，南岸出现大幅淤积。【图7略】
A4 断面位于南港中上段，，从 1998 年以来，长兴水道形态稳定，缓慢淤积幅度在 2 m 以内;瑞丰沙体较为稳定，瑞丰沙沙顶高程基本不变;南港主槽逐年冲刷，但南港北侧沙体出现明显淤积，深槽南偏，南岸稳定。A7 断面位于南港中部马家港上游附近，该断面的变化具有十分特殊的意义。1998 年瑞丰沙滩顶水深为 4 m，断面形态呈明显的 “W” 型。
1999 年开始出现冲刷，到 2010 年，该断面滩顶水深增深至 9 m 左右。1998 年至 2004 年长兴水道深槽和南港主槽的深槽部位同时出现明显淤积，断面形态已经向 “U”型转化。从断面形态上看南港南岸淤积，深泓位置明显北移。2004—2010 年，南港深槽持续维持北偏的位置，而长兴水道一侧的水深基本稳定。A10 断面位于南港中下段，1998 年瑞丰沙顶水深 为 2. 5 m，断 面 形 态 呈 明 显 “W” 型。
2001 年后沙体开始冲刷，并向北偏移; 至 2010 年沙顶水深达 8 m，断面形态向 “U”型转变。长兴水道深槽略有冲刷，最大水深保持在 17 m 左右。
南港主槽靠近南岸部分呈现明显淤积，最大水深从 1998 年近 15 m 至 2010 年已不足 11 m。
综合分析 4 个断面形态，南港上游断面形态相对稳定，瑞丰沙基本保持着稳定态势，南港主槽有 1 m 以内的刷深，主槽北侧及长兴水道有小幅淤积。瑞丰沙中下段及下段冲刷剧烈，沙顶水深由 1998 年 5 m 冲刷至超过 10 m，沙顶北偏，主槽北侧冲刷，南侧淤积，深泓线北偏，长兴水道也小幅淤积，淤积幅度在 1 m 左右。由此看来南港逐步向着宽浅河槽发展。
3 结论
本文根据长江口南港河段历史地形资料，分析了瑞丰沙的形成、发育以及冲刷过程，重点分析了近 10 余年来瑞丰沙变迁对南港河段河槽容积、过水断面积以及断面形态的影响。
1998—2007 年，由于挖沙影响，瑞丰沙中部以下发生剧烈冲刷，南港中下段 “W”型河槽逐渐向着 “U”型发展。南港上游断面稳定，下游断面减小约 5000 m2，河槽总容积增大 1. 3 亿 m3，5 m 以深容积增大 0. 7 亿 m3。2007—2010 年，瑞丰沙冲刷趋于平缓，南港断面面积相对稳定，河槽总容积及 5 m 以深容积仍保持增大趋势，但增大幅度缓慢。南港中下段主泓北偏，主槽南侧淤积、北侧冲刷。河槽呈现出宽浅的状态。瑞丰沙下沙体受冲刷后因供沙不足而难以恢复，使得南港逐步向宽浅型河槽发展。
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