上海、舟山新区重大涉水工程开发建设对钱塘江河口治理的启示

穆锦斌,梁 亮,倪勇强

(浙江省水利河口研究院,浙江 杭州 310020)

1 问题的提出

钱塘江河口(杭州湾)位于我国东部沿海长江三角洲南翼,浙江省东北部及上海市东南。环杭州湾地区历来是我国城市化程度最高,城镇分布最密集,经济发展水平最高,综合经济实力最强的区域之一,沿岸城市占据了长江三角洲城市群数量的1/2,有特大型城市上海和大、中型城市杭州、宁波、嘉兴、绍兴和舟山等,是改革开放以来社会经济最具活力、发展最快的地区之一。同时也是浙江省海洋经济发展的主要区域之一,占据 “一核两翼三圈九区多岛”中的“一核北翼两圈五区”,地理位置独特。

钱塘江河口是世界上典型的强潮河口,潮强流急,泥沙易冲易淤,河床冲淤剧烈,主槽摆动频繁,并且存在闻名中外的涌潮[1]。因此,钱塘江河口的治理有其独特性和复杂性。新中国成立后,特别是改革开放30余年来,治江理念发生了根本性的改变,从过去单一的防洪御潮治理目标到目前防灾减灾、资源保护和开发等多目标的治理,以达到 “人江和谐”。钱塘江河口经过多年长期治理,河口江道逐步趋于稳定,防洪御潮能力显著提升,河口水环境全面改善,为浙江省经济发展起到了强力的支撑作用。

然而,面对新时期浙江省海洋经济的战略部署,河口区域经济发展对钱塘江河口治理的意义越来越重要,也提出了新的要求。近年来,钱塘江河口周边区域重大工程布局和开发建设,尤其是杭州湾上海水域、长江口外和舟山海域重大工程相继实施,引起钱塘江河口(杭州湾)的来水来沙条件、水动力及泥沙环境发生相应的改变。在应对外部环境变化的同时,应掌握外部环境变化对钱塘江河口防洪御潮、涌潮保护、滩涂资源开发以及重要的港口、航道等基础设施安全运行的影响,采取应对措施。本文在正确认识外部环境变化影响和以往钱塘江河口治理经验的基础上,得出对新时期钱塘江河口(杭州湾)治理工作有指导作用的几点启发。

2 周边海域重大涉水工程

2.1 上海海域重大工程[2-3]

2.1.1 已建工程

2.1.1.1 东海大桥

东海大桥是与洋山港配套的陆岛联系工程,起于上海南汇区芦潮港,南跨杭州湾北部海域,直达浙江嵊泗县小洋山岛,总长32.5 km。东海大桥工程2002年6月26日正式开工建设,于2005年底实现全线贯通,并投入使用。海上段设有408个桥墩,其中,95%为跨距70m的非通航孔,最大主航通孔可满足万吨级货轮的通航要求。

2.1.1.2 长江口深水航道工程

长江口深水航道整治工程以整治与疏浚相结合,通过三期工程的实施,建设各类导堤、丁坝长约150.0 km,最终将形成全长92.2 km、底宽350.0～400.0 m的双向航道。其中一期工程于2000年3月完成,航道水深从7.0 m增深到8.5 m;2005年11月二期工程完成,使航道水深由8.5 m增深到10.0 m;三期工程2010年3月完工,全槽贯通12.5 m的深水航道。

2.1.1.3 洋山港工程

洋山深水港区位于杭州湾口,大、小洋山港由52个岛屿和10多个岩礁组成的2支岛链组成。2009年末,一期、二期、三期主体工程全面建成,围垦土地约306.67 hm2(0.46万亩),拥有16个泊位,岸线全长5.6 km,年吞吐能力930万标箱。至2020年,码头深水岸线总长超过10.0 km,布置集装箱深水泊位30多个,设计年吞吐能力1300万标箱以上。上述码头泊位、不同程度切断岛屿周边通道,影响潮量的吞吐。

2.1.1.4 南汇边滩围垦

南汇边滩位于杭州湾与长江口交界处,位于由长江口向杭州湾输水输沙的主要通道的拐点位置。据遥感数据,1983—2010年,南汇边滩共计围垦滩涂2.33万hm2,其中,2003年以来,已围1.07万hm2。

2.1.1.5 上海石化

上海石化地处上海市的西南端,长江三角洲平原东部南缘的杭州湾北岸中部,1972年通过围海造地,开始一期工程建设,2000年开始进行以70.0万t/a乙烯改造工程为主的 “四期工程” 建设,2002年4月建成并打通全流程。上海石化 “十五”后期至“十一五”期间新一轮发展,将实施《乙烯三轮改造及配套工程总体规划方案》(以下简称“总体规划”),该总体规划考虑炼油化工上下游一体化,上海石化炼油能力将由目前的880.0万t/a增至1600.0万t/a,乙烯生产能力由目前的85.0万t/a增至136.5万 t/a。上海石化生产及生活废水经处理后排入杭州湾海域,现排污规模在47.0万m3/d。

2.1.1.6 甬沪宁进口原油管道

甬沪宁进口原油管道全长660.0 km,设计输量2000.0万t/a。管线南起宁波大榭岛码头,连接镇海炼化、上海石化、高桥石化、金陵石化和扬子石化。管道横穿杭州湾海域53.0 km,由慈溪至上海金山卫,共包括3条海底管线:2条直径分别为711 mm和762 mm的原油管线,1条直径273 mm的石脑油管线,于2004年12月全线贯通。

2.1.2 规划工程

为开发利用长江口、杭州湾的滩涂自然资源以扩大土地利用空间,上海市拟对南汇边滩进行进一步大规模的围涂开发,并提出了在杭州湾奉贤水域建设海上人工岛“海上城市”的初步设想,围涂情况见表1,各项工程分述如下:

2.1.2.1 南汇边滩围涂工程(续建)

根据 《长江口综合整治开发规划》 (2008年国务院批复),“十二五”期间,上海市围涂规划的重点仍位于南汇边滩,计划总促淤面积1.53万hm2,包括南汇六期1.03万hm2、南汇七期4533.00 hm2等。计划促淤的滩涂高程为-3.6～-4.6 m,初步统计需用泥沙约9.2亿m3。

2.1.2.2 奉贤“海上城市”的人工岛工程

为利用上海国际大都市的区位优势进一步开发奉贤海岸带旅游资源,开辟海景特色的商务度假区,有关方面提出了在杭州湾奉贤水域建设海上人工岛“海上城市”的初步设想。依据杭州湾潮汐及岸线特点,综合考虑周边重大涉水工程对海域功能的需求,海上人工岛初拟规模为15,30,60 km2。工程平面布置方案共分2大类,即连岸岛与离岸岛方案,现阶段倾向于离岸岛方案,将-12.0 m左右床面填至4.0 m的陆地高程,按60 km2规模计算需用泥沙约7.2亿 m3。

表1 上海市杭州湾侧围垦工程一览表

2.2 舟山海域重大工程[4-6]

2.2.1 已建工程

2.2.1.1 舟山跨海大桥

舟山跨海大桥(又名舟山大陆连岛工程),是国家高速公路网甬舟高速公路(G9211)的主要组成部分。整个连岛工程由金塘、西堠门、桃夭门、响礁门和岑港5座跨海大桥及接线公路组成,起于舟山本岛,途经里钓、富翅、册子、金塘4岛的通道,与杭绍甬高速公路相接,接点位于镇海炼化厂西侧,全长约50.0 km。2003年,岑港大桥、响礁门大桥、桃夭门大桥全部建成,2004年完成扫尾工作。3座大桥被称作大陆连岛工程一期工程,总投资11亿元。2005年2月舟山大陆连岛工程最为关键一环—金塘大桥、西堠门大桥项目获国家正式立项,是舟山有史以来最大的基础设施建设项目,总投资超过100亿元,整个跨海大桥于2009年12月25日全面通车。其中跨径最长的金塘大桥全长21.0 km,水中桥墩511个,设置3个通航孔道,主航道孔跨径620 m,通航净空高度51 m,通航净宽544 m,通航等级为5万吨级。

2.2.1.2 金塘北部区域开发建设

金塘岛系舟山群岛的第4大岛,位于舟山群岛西南部,是舟山连接大陆的桥头堡,地处中国海岸线中部,紧连甬江和钱塘江入海。金塘北部区域开发建设项目包括沥港渔港工程、围涂工程和基础设施配套工程,估计总投资约40亿元。沥港渔港工程是舟山市渔业基础设施的重要组成部分,也是金塘北部区域开发建设项目的起步工程,主要包括2条防波堤及其他配套项目,2条总长4430 m的海堤把大、小髫果山连在一起,形成避风面积达30万km2,将为舟山群岛新区建设提供了新的避风锚地,工程于2009年7月动工,目前防波堤已竣工验收。依托沥港渔港建设工程实施后造成的海域大范围的淤积形成滩涂资源的优势,实施金塘北部区域开发建设项目,拟在金塘北部大鹏山、甘池山、大髫果山;小髫果山、鱼龙山、横档山及金塘本岛之间实施围垦,总围涂面积约787 hm2,目前区域地形在0.0～-8.0 m,回填高程2.5 m,初步估算回填泥沙总量约1.016亿m3,区域开发将打造以物流、临港产业、江海联运港口等功能为主,以特色人居、渔港产业、生态、旅游休闲等功能为辅的综合性滨海新区,为宁波—舟山港一体化建设中金塘港区建设提供基础保障,为舟山大陆连岛工程实施后舟山市、金塘镇未来区域优势的展示提供平台。

2.2.1.3 册镇海底输油管道工程

册子岛—镇海海底输油管道工程是岙山—镇海进口原油管道工程中的一部分,也是甬沪宁进口原油管道管网工程的重要组成部分。管道总长约37.5 km,管径为762 mm,输送进口原油。管道路由:从舟山市册子岛西岙大沙湾西北方向入海,穿越册子水道后折向西南,经大菜花山北侧,穿越杭州湾和灰鳖洋,至宁波市镇海区岚山登陆,连接册子岛中转站和镇海中转油库。工程于2006年建成投入使用,输运原油 2700万 t/a,使甬沪宁管线总运输量达4000～4700万t/a,可满足甬沪宁地区金山、高桥、金陵、扬子及镇海炼化5家大型石化企业进口原油的需求。

2.2.2 规划工程

2.2.2.1 连岛工程

规划中的舟山连岛工程主要包括岱山—舟山疏港公路和宁波—舟山港六横梅山疏港公路。岱山—舟山疏港公路位于舟山市舟山本岛与岱山岛之间,起自岱山县高亭镇,止于舟山本岛定海区大山,沿线连接江南山、牛轭岛、官山岛、秀山岛、青山岛等主要岛屿,全长20.1 km,桥梁全长8169.0 m,目前尚处于前期论证阶段。宁波—舟山港六横梅山疏港公路,起于舟山六横岛干岩村南侧,经双屿门水道、佛渡岛、青龙门水道、汀子门水道、梅山岛、梅山港水道后登陆,路线在春晓开发区东侧向西,经程乐家、何家、西岙,终于嘉溪。六横梅山疏港公路疏港主线全长约40.4 km,全线设8座总长为20余公里的特大桥,3座5000.0m左右的长隧道,并设佛渡、梅山、昆亭、嘉溪枢纽互通立交4处,工程总造价213.22亿元,预计明年开工建设。

2.2.2.2 围垦工程

舟山群岛地区的滩涂一般附着于各个岛屿的周边,由于海岛地区土地特别紧缺,加上土地的利用为深水岸线开发服务,虽然单块的滩涂开发面积小,但其开发的价值相当高,研究成果表明[4],规划舟山海域潜在可利用的滩涂资源约1.99万hm2,且滩涂水深相对较深,后期开发回填泥沙总量在10亿m3以上。

3 开发工程对杭州湾影响

杭州湾上海水域和舟山海域重大工程的布局和建设,将引起杭州湾水域水动力、泥沙输移、河床冲淤的变化,一定程度上打破了现有的水沙运动平衡,并有可能产生水环境影响风险,由此带来的对杭州湾水域的影响将十分深远。

3.1 对水动力环境影响

杭州湾口外的已建东海大桥、洋山港、舟山跨海大桥、金塘北部区域开发和规划的上海人工岛、岱山大桥、六横大桥及其他的围垦工程均处于杭州湾涨落潮通道内,工程的实施将不同程度地影响杭州湾的涨落潮流速和进出潮量。根据研究[2,5],上海海域工程的实施,将使杭州湾涨落潮局部流速减小和涨落潮量减少;舟山海域的主要涉水工程对杭州湾水动力影响也有相同趋势。这一水动力变化将在一定程度上影响杭州湾水动力交换能力和海床冲淤变化。

3.2 对区域泥沙影响

钱塘江河口(杭州湾)海域来沙丰富,造就了河口河床冲淤剧烈,滩涂淤涨迅速,也为钱塘江河口围涂工程快速成陆提供了条件。据初步匡算,上海南汇边滩规划围涂工程、人工岛工程、金塘北部围垦工程需要泥沙量分别为9.2亿,7.2亿,1.2亿t,合计17.6亿t。在长江入海泥沙由20世纪80年代的4.5亿t/a减少至现在1.0亿～1.5亿t/a的背景下,大量泥沙因围涂被截留,势必影响杭州湾的外海来沙量,从而减少杭州湾滩涂资源的开发利用强度与滩涂湿地的保护。

另一方面,上海海域和舟山海域重大工程的实施,涨落潮流速和潮量的减小,将引起局部区域泥沙的淤积,且属不可逆淤积。在目前北岸深槽有所萎缩、部分河段持续淤高的情况下,将对北岸深水航道的通航能力与乍浦港、嘉兴电厂取水口的正常运行产生一定的影响。

3.3 对水环境的影响

钱塘江河口邻近海域的重大工程施工期和营运期均会带来对钱塘江河口水环境的潜在风险。海底输油管线由于船锚钩断或水流冲刷引起断裂造成的原油泄漏,将引起钱塘江河口大范围的水环境污染问题;大陆连岛桥梁工程的建设也将造成了通航船只与桥墩碰撞的潜在危险,特别是装有原油或危险品的船只沉没泄漏,给钱塘江河口造成的环境污染;周边区域大量围垦工程建设期存在悬浮泥扩散和溢油风险,后期围区开发很多是石油化工或者印染、造纸等高污染行业,工业生产事故和废弃物非正常水的排放将严重影响钱塘江河口水环境。

4 钱塘江河口治理的启示

河口治理开发是根据当地环境、资源条件及当时社会经济发展的要求综合考虑的,不同时期经济发展和环境变化对治理开发要求也有所不同。尽管前期钱塘江河口治理取得了重大成就,然而面对新时期浙江省海洋经济发展的战略部署和区域环境变化,给新时期钱塘江河口治理提出了新的课题,特别是钱塘江河口邻近水域 (上海和舟山水域)开发带来水沙环境影响,为新时期钱塘江河口治理提供了诸多启示。

(1)统一规划,统一调度,统筹兼顾。钱塘江河口地区涉及浙江省多个县市和上海地区,其开发和治理应由一个统一的部门进行组织和管理,保证权责明确,尽量避免政出多头、条块分割和交叉管理等现象的发生。钱塘江尖山河湾以上河道治理基本到位,杭州湾水域的治理将成为下阶段钱塘江河口治理的重点区域,该区域深水岸线资源、土地资源、航道资源等较丰富,区位优势明显,综合开发利用的潜力巨大。钱塘江河口属于水利和海洋等多部门共管,且邻近上海和舟山水域有大规模的开发工程,存在直接影响杭州湾水域水沙和环境的可能。为应对这些不利因素,可以成立有关的河口管理协调委员会,负责对河口的统一规划,确定河口治理开发目标并予以具体落实,统一管理和协调流域治理开发建设中的重大问题、利益分配及有关事项。

(2)强调河口治理的长期性和整体性,注重资源和工程措施的综合利用。应加强河口的整体性综合规划,在规划中既要考虑水资源、滩涂资源和岸线资源利用,又要考虑防洪防潮目标的实现,更应注重保护宝贵的涌潮资源;既要使河口两岸经济发展和人们生活水平得到提高,又要考虑水域生态环境的保护。对河口的治理开发要立足于长期性,有战略眼光,在资源的利用和治理工程的修建中有长远的目光,切忌短期行为。

(3)加强钱塘江河口水环境管理。钱塘江河口是流域与外海的连接点,其水环境保护不能局限于河口本身,还有赖于上游水域和外海的水环境状况。应继续加强河口水环境容量和纳污总量的研究,提出河口两岸排污口的宏观布局;通过河口管理部门或其他部门呼吁长江流域地区,特别是邻近的上海海域和舟山海域按照国家环保部门制定的环境保护政策,强力推行污染物减排工作,并严格制定突发环境污染事故的应急预案,确保钱塘江河口水环境的安全;加强河口水环境监测并建立钱塘江河口水环境状态数据库,开发水环境管理软件系统。

(4)因地制宜,根据河口南北区域特点和开发环境的不同,制定相应的治理措施。钱塘江 (杭州湾)地形北深南浅,北岸深水岸线丰富,是建设深水港群的优良港址,南岸滩涂资源丰富,外海来沙丰富,开发潜力巨大,充分开发这2种优势资源对促进浙江省经济发展有着重要意义。依托浙江省海洋经济的战略部署,建设港航强省,为钱塘江河口港区开发提供了契机。今后河口治理中,可提出在杭州湾合适的位置建设人工岛,兼顾围涂和港航开发的需求,治理工程一方面要继续维持现有北侧深水岸线的可能,另一方面还要保证对涌潮不产生大的影响。杭州湾南岸可依据河口治导线进行适时治理开发,随着长江口入海泥沙的减少和外围围垦工程泥沙截留,杭州湾南岸泥沙供给势必呈减少趋势,可采取有效地拦沙促淤工程措施,加快海域滩涂的形成和湿地的塑造,促使滩涂与湿地保持动态平衡;及时开展新的河口指导线研究,并可利用新形成的深水岸线资源研究建港的可能;南岸的治理开发也应保证镇海、北仑港区的安全运行,并将涌潮保护作为控制性目标之一。

(5)重视先进科技成果的研究和运用,加强科学管理。依托科研机构,开展钱塘江河口规划,负责对钱塘江治理工作的科研论证、科学研究和实践模拟,特别是开展钱塘江河口邻近水域的开发对钱塘江河口的影响;同时加强科研机构与规划部门、政府部门的联系与合作,以保证各项措施的有效落实;注重水文泥沙和地形监测,分析前期工程的后效影响,并及时进行后评估工作。

(6)对开发中环境保护与经济发展之间的矛盾及其协调等问题进行研究,是当前必须引以重视的新课题。从钱塘江河口治理、开发过程可以看出,随着社会经济发展和人类文明的进步,人类对河口和自然的认识程度也逐渐深入,治理和开发利用的方式渐趋合理。尽管钱塘江河口治理成绩斐然,但受制于人类对河口认识的局限,特别是在河口外部环境复杂多变的情况下,钱塘江河口治理和开发还有许多问题需要探索和研究,如钱塘江河口最终的形态,河口两岸区域经济发展和环境保护之间的矛盾等,都是有待各级政府和科研部门思索的问题。

[1]韩曾萃.钱塘江河口治理开发[M].北京:中国水利水电出版社,2003.

[2]曾剑,潘存鸿.钱塘江河口杭州湾数学模型研究 [R].杭州:浙江省水利河口研究院,2011.

[3]林元培,章曾焕,卢永成,等.上海东海大桥工程总体设计[J].城市道桥与防洪,2004(7):1-9

[4]倪勇强,穆锦斌.浙江省滩涂资源开发专题研究报告 [R].杭州:浙江省水利河口研究院,2011.

[5]熊绍隆,黄世昌.金塘大桥动床模型与桥墩局部冲刷研究[R].杭州:浙江省水利河口研究院,2004.

[6]国家交通运输部规划研究院所.宁波—舟山港总体规划 [R].北京:国家交通运输部规划研究院所,2009.