长江口南港河势变化及吴淞口锚地维护方案

丁越峰

摘 要：吴淞口锚地是上海港最主要的锚地之一，位于长江口南港河段。本文收集南港河段测图资料，分析了南港河床演变及锚地水深资源变化，提出了局部锚区维护疏浚方案，以改善吴淞口锚地的锚泊条件，提升安全保障。

关键词：长江口南港；
吴淞口锚地；
瑞丰沙上沙体；
瑞丰沙窜沟；
锚地维护疏浚

0 引 言

吴淞口锚地位于长江口南港河段，南北两岸是上海重要的深水岸线，分别为外高桥港区和长兴岛造船基地。吴淞口锚地主要服务进出黄浦江的候潮船舶、等待外高桥码头泊位计划的集装箱待泊船舶，还包括部分进出长江的过境船舶。过去，南港河段河槽形态[1-2]、瑞丰沙中部窜沟发育与南港河势变化特征[2-3]，以及治理对策[4-6]长期以来受到广大学者和工程界的关注。随着长江流域来沙量减少，南港河段含沙量降低[7-8]，河床整体转变为冲刷态势，南港河段的河势条件出现了新的情况。近年，吴淞口锚地淤积严重，水深条件变差，影响锚泊安全。本文重点分析近10年南港河段河床演变和锚地水深资源变化，提出了锚地北扩及局部锚区疏浚方案。

1 南港河床演变特征

1.1 南港河势现状

南港河段由南至北为主槽、新浏河沙—瑞丰沙、南沙头通道—中央沙南小泓—长兴水道的滩槽格局，如图1所示。南港主槽水深条件良好，深槽水深可达到15 m以深。新浏河沙滩面在护滩堤实施后淤高至0 m以浅，瑞丰沙上沙体水深5 m以浅，局部在0 m以上；
瑞丰沙上沙体窜沟位于新浏河沙南侧、吴淞口锚地北侧，水深在10～15 m；
瑞丰沙下沙体为水深在8～10 m的水下阴沙；
中央沙南小泓水深7～8m；
长兴水道水深普遍在10 m以深。

1.2 1997-2010年变化

1997年，南港瑞丰沙为长约20 km、平均宽约1 km的长条形水下沙体，整个南港呈现W型复式河槽。其中，南港主槽10 m深槽紧贴南岸，深槽宽2～3 km，上与宝山南水道10 m深槽贯通，向下止于瑞丰沙尾对开；
北侧长兴水道区域5 m深槽宽0.7～1 km，10 m深槽呈间断分布。

2000年后，由于南港中段落潮主流部分北偏，加之无序人工活动的影响，瑞丰沙中部窜沟发育并持续扩大，直接造成瑞丰沙腰部断开。瑞丰沙被分裂为上下两大沙体，上沙体仍保持了沙咀形态，但尾部不断被冲蚀，下沙体日益缩小，2006年底5 m以浅区域基本冲刷殆尽，如图2所示。下沙体的这一变化使得南港下段复式河槽的性质逐步减弱。受其影响，南港主槽和南岸淤积，主槽深泓北偏，如图3所示；
长兴水道上游区段淤浅，下段受落潮流增强冲深。南港中下段由复式河槽逐渐向单一河槽转变。

瑞丰沙下沙体的快速冲蚀，除影响南港河段的河势条件，对下游河段也带来影响。在2004—2005年瑞丰沙下沙体冲蚀速度最快的时段，瑞丰沙冲刷为北槽进口段提供了淤积的泥沙来源，如图4所示，北槽进口段整体淤积，局部淤积厚度达到2～3 m；
此后北槽经历了一轮自上而下的输沙过程。

1.3 2010年以来近期变化

（1）受长江流域来沙量减少的影响，南港河段逐步转变为总体冲刷特征，主槽冲刷明显。

2010年以来，受长江上游下泄沙量持续减少影响，南港河段逐步转变为总体冲刷特征，主槽、长兴水道冲刷，瑞丰沙沙体冲刷下泄。2010—2013年，南港河段总体呈冲刷态势，瑞丰沙下沙体冲蚀后，河槽过水断面增大，河槽中部锚地水域有所淤积；
其中，南港上段瑞丰沙滩面冲淤变化幅度相对较大，南港下段河床冲淤幅度相对较小，基本在1 m左右。2013—2022年，南港主槽中段及长兴水道下段冲刷明显，瑞丰沙下沙体北冲南淤，如图5、图6所示。

2010～2022年，南港河槽总容积累计增加了2.9亿m3，年均速率为0.23亿m3/a，如图7所示。其中，南港主槽河槽容积增加了1.8亿m3，年均冲刷速率为0.15亿m3/a，占南港总冲刷量的60%以上。主槽冲刷过程中，深泓线总体保持在深水航道附近，如图7所示。

（2） 2012年，瑞丰沙上沙体出现窜沟后快速发展，瑞丰沙上沙体上冲下淤；
2016年后，沙体冲刷下移、体积减小。

2010～2012年，受涨潮流作用，瑞丰沙上沙体滩面形成涨潮冲刷槽；
2012年，瑞丰沙上沙体窜沟位置出现从主槽指向滩面5 m窜沟雏形，10 m窜沟开始发育。2013年，落潮窜沟和涨潮5 m窜沟基本贯通，此后瑞丰沙上沙体窜沟迅速发展，窜沟通道冲深、下延、拓宽明显；
2014年，窜沟右侧切割出一孤立的5 m沙体（瑞丰沙沙包），此后瑞丰沙窜沟发育以落潮动力为主；
2015—2017年，竄沟快速向北侧拓宽并冲深，如图8所示。

瑞丰沙上沙体10 m窜沟2012-2022年累计下延约10 km，年均下延约1 km。窜沟宽度2012年至2017年明显扩宽，2017年以后基本稳定。目前，窜沟水深大于5 m的面积为16.2 km2，水深大于10 m面积达7.1 km2，10 m窜沟总容积为9 090万m3，最大冲刷厚度达到17 m，最大水深为16.7 m，如图9所示。

（3）瑞丰沙上沙体和窜沟冲刷下泄的部分泥沙在下游南港中下段中部水域淤积，锚地水深淤浅，影响船舶锚泊安全。

随着窜沟发展，瑞丰沙上沙体上冲下淤；
2015年前，瑞丰沙上沙体主体位置相对稳定；
2016年后，上沙体南部沙体受窜沟落潮动力影响快速向东南冲刷发展下移，后转偏沿南侧尾部下延。2015年以来，瑞丰沙沙体体积减小，其中2 m沙体体积减小46%，5 m沙体体积减小23%，5 m沙体形心下移约2.1 km。瑞丰沙上沙体于2020年成为5 m独立沙体。

瑞丰沙上沙体和窜沟冲刷下泄的部分泥沙在南港中下段中部河床淤积，即吴淞口锚地水域。瑞丰沙上沙体以淤积体形式向下推移，输移过程中集中淤积区自上游锚区逐步向下游锚区传导，经过的床面最大淤积厚度达到7 m。集中淤积范围由2013—2016年的吴淞口7#—11#锚区逐渐下移至2019—2022年的5#—8#锚区，2019—2022年最大淤积区发生在5#和6#锚区。

（4）2010年以来，长兴水道总体保持着冲刷的态势，10 m深槽逐年拓宽上溯，范围已覆盖至创建港附近，马家港以下展宽。

2010—2013年间，长兴水道整体呈冲刷态势，其中在深槽头部（创建港以上）冲刷幅度局部可达3 m左右，创建港—马家港段深槽冲刷幅度在1.2 m左右，马家港以下冲刷幅度在2 m左右。2013—2016年，瑞丰沙沙体右缘冲刷明显，漫滩水流进入长兴水道后，水道深槽整体仍有冲刷。2016—2020年，瑞丰沙上沙体窜沟进一步发展，长兴水道也处于持续冲刷状态，深槽上段（创建港—马家港）冲刷幅度在1.5 m左右，马家港以下冲刷有所增强，局部冲刷幅度可达5 m。

2 吴淞口锚地水深资源和使用情况

2.1 锚地水深变化

2010—2013年吴淞口锚地冲刷范围主要集中在5#—10#锚区，上下游其他锚区10 m沙体淤积南扩；
2013—2016年冲刷范围主要集中在2#—6#锚地，上游锚地、下游1#锚地及现0#锚地位置均存在不同程度的淤积。

2010—2016年主槽北侧的10 m等深线上段（6#—11#锚区）北移，下段（1#—5#锚区）南移，锚地总体深水区条件基本维持；
此后上段（6#—11#锚区）10 m等深线持续南移，下段（1#—5#锚区）保持稳定，尾部（0#锚区）下延向深水航道逼近。

吴淞口锚地9 m以深和10 m以深较优水深范围在2013年之后发生快速和显著的下降，见表1。锚地范围内水深浅于5 m的占比由2013年的1.6%增加至12.8%，5～8m水深占比由5.0%增加至21.4%，增幅最显著；
8～9 m水深占比由10.0%增加至16.8%；
9m以深占比均有减少，9～10 m水深占比由27.2%下降至12.3%，大于10 m水深的占比由56.2%下降至36.7%。

从近年各锚区的淤积过程看，呈现以下特征，如图10、图11所示。

（1）各锚区淤积区的平均淤积厚度在0.15～2.34 m/a范围，集中淤积区高回淤强度发生在瑞丰沙上沙体淤积影响锚区，淤积厚度大于1.0 m/a的锚区约为4个左右；
其他锚区淤积厚度一般在0.5 m/a以下；

（2）在集中淤积区逐步下移、最大回淤强度来临前，回淤强度存在逐年增大的过程，5#锚区尤为明显，2019—2021年淤积强度分别为0.31 m/a、0.95 m/a和1.47 m/a；

（3）在经历集中淤积过程后，该锚区的淤强会有所减小，例如：9#锚区在2019年后淤积逐年降低，8#锚位在2020年淤强出现峰值后，2021年淤积强度下降。

从0#—3#锚区淤积厚度的季节变化分析，11月—翌年5月淤积厚度小于同年5—11月，其中5—8月淤积强度更加明显。2020年5—11月，长江径流量大，上游河段泥沙补给多，造成0#—3#锚区回淤强度整体高于其他年份。

2.2 锚地使用情况

根据2021年AIS数据统计分析，吴淞口锚地所处的南港航道通航2万吨级船舶1.93万艘次，较2019年1.67万艘次增加2 600艘次，增幅达16%。另外，根据《长江口航道“十四五”发展规划》[9]中的预测成果，未来长江口通航船舶的大型化将持续发展，2万吨级船舶至2035年将达到近3.5万艘次。

吴淞口锚地锚位数量主要由待泊锚位和候潮锚位二者共同确定，经计算，锚位总需求量138个。根据锚地水深分布情况，考虑将5 000吨级及以下船舶安排在4#—11#锚区锚泊；
1万吨级及以上船舶安排在0#—3#锚区锚泊。现状水深条件无法满足船舶锚泊需求，需开展维护疏浚增加锚位供给，见表2。

3 吴淞口锚地维护疏浚方案

3.1 锚地维护范围

（1）9#—11#锚区

9#—11#锚区潜在的淤积问题主要来自于瑞丰沙窜沟南侧的孤立沙包，其近年相对稳定。该孤立沙体是未来开展南港上段河势控制工程的基础，建议9#—11#锚区不维护，保持现状浅水浅用。

（2）4#—8#锚区

4#—8#锚区浅区位于瑞丰沙上沙体窜沟下游，有淤积体侵入，并逐步向下游推移。从维护角度来看，该区域不宜维护，若窜沟在人工作用下迅速贯通，可能对河势、航道、两岸港区带来不利影响。

（3）0#—3#锚区

0#—3#锚区附近河势相对稳定，主要承接上游冲刷下泄泥沙，大部分水域淤淺后水深不足10 m。从维护角度来看，该区域可实施维护疏浚，对周边河势及深水航道的影响小。

综上分析，现阶段疏浚主要针对河势相对稳定的0#—3#锚区，增加吴淞口锚地对1万吨级及以上船舶的服务能力。另外，通过对比需求和现状锚位供给，5 000吨级及以下、3万吨级及以上锚位仍存在一定缺口，后续应密切关注河势发展情况。

3.2 锚地维护水深

根据锚位需求分析，结合河势稳定及维护成本控制要求，综合确定0#—3#锚区维护规模为满足1万～2万吨级船舶锚泊，设计船型见表3。

根据锚地地理位置和可能产生的风浪条件，吴淞口锚地按照港内锚地设计。根据《海港总体设计规范》（JTS165-2013），港内锚地设计水深应根据锚地区域的波浪、水流以及船舶吃水综合确定，通常情况下不宜小于码头前沿设计水深。经统计，2019—2021年0#—3#锚区实测年回淤强度约0.2～0.4m（见表4），故备淤深度取0.4 m。根据码头前沿水深公式计算（见表5），1万吨级船舶锚泊设计水深取9.0 m；
2万吨级散货船锚泊设计水深取10.5 m，2万吨级集装箱船锚泊设计水深取10.0 m。

考虑河势条件及海事现有调度习惯一致（南侧锚泊大船、北侧锚泊小船），0#—3#锚区南侧按2万吨级船舶锚泊设计，维护水深10.0 m；
0#—3#锚区按1万吨级船舶锚泊设计，维护水深9.0 m。

3.3 锚地维护平面布置

吴淞口锚地位于长江口，水域较为开阔，宜采用单锚锚泊方式。根据《海港锚地设计规范》（JTS/T 177-2021）单锚锚泊半径公式计算，不同锚泊设计船型对应锚泊半径见表6。其中，1万吨级船舶锚泊半径取250 m，2万吨级船舶锚泊半径取300 m。

锚位间设置纵向通航水域，按《海港锚地设計规范》宽度按2倍船宽设计，满足锚区内船舶通航要求，如图12所示。

0#—3#锚区北侧面积7.3 km2，维护水深9.0 m，可提供26个1万吨级船舶锚位；
0#—3#锚区南侧面积7.2 km2，维护水深10.0m，可提供16个2万吨级船舶锚位，其中1个锚位水深可满足3万吨级船舶锚泊，见表7。另外，0#锚区南侧水深较浅，为满足2万吨级船舶进出锚区需求，需在0#锚区南边线与圆圆沙警戒区北边线之间设置连接水域，并按10 m水深进行维护，连接水域面积约0.47 km2，见表8。

4 结 语

1） 由于长江流域来沙量减少，南港整体转变为冲刷环境，瑞丰沙下沙体冲蚀后，河槽横断面形态改变，南港下段主槽和长兴水道深槽仍在冲刷发展。

2） 瑞丰沙上沙体头部窜沟2012年出现后快速发育，目前10 m槽长度约10 km，最大水深16.7 m；
瑞丰沙上沙体2016年后沙体冲刷下移、体积减小，将脱离新浏河沙成为独立沙体。

3）瑞丰沙窜沟及上沙体冲刷下泄的部分泥沙在下游南港中下段中部水域淤积，锚地水深淤浅，水深大于9 m范围减小，影响船舶锚泊安全。

4）现阶段针对河势相对稳定的0#—3#锚区进行维护疏浚，增加吴淞口锚地对1万吨级及以上船舶的服务能力。0#—3#锚区南侧按2万吨级船舶锚泊设计，维护水深10.0 m；
0#—3#锚区北侧按1万吨级船舶锚泊设计，维护水深9.0 m。维护后，锚区可提供26个1万吨级船舶锚位和16个2万吨级船舶锚位。

参考文献

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