長江中游泥沙淤積與全新世長江三角洲的發育
——兼論長江中游防洪策略

陳立德

中國地質調查局武漢地質調查中心（中南地質科技創新中心），湖北武漢 430205

伴隨全新世海侵，距今約7500年，長江口退至鎮（江）-揚（州）一帶，形成了以長江河谷為主體的喇叭狀河口灣。距今5000～6000 年前，泥沙在河口灣一帶堆積，開啟了長江三角洲的形成演化過程。在經歷了紅橋期、黃橋期、金沙期、海門期、崇明期和長興期六個亞三角洲發育階段后，形成了自西向東雁列的六個亞三角洲河口沙壩（王靖泰等，1981；楊文達，1996；曹光杰和王建，2005），長江口隨之自鎮-揚一帶逐漸向東南方向遷移到目前的長興島一帶（圖1）。以長江三角洲各亞三角洲的發育來代替長江下游河道的延伸加長，則長江下游河道在紅橋期、黃橋期、金沙期、海門期、崇明期、長興期的延伸加長分別63 km、73 km、67 km、71 km、70 km、76 km。中全新世以來長江下游河道累計延伸加長420 km（表1）。

表1 長江河道縱比降自動調整與長江枝江-荊州段河床淤漲關系計算表Table 1 Calculation table of river bed siltation in the Zhijiang-Jingzhou section of the Yangtze River(Based on automatic adjustment of longitudinal gradient of the middle and lower Yangtze River channel)

圖1 長江口亞三角洲東南方向發育分布圖Fig.1 Development and distribution map of the Yangtze River estuary sub delta in the southeast direction

經歷了早-中全新世（約8000 a B.P.）洪水迅速上升的低洪水位階段，全新世中期（7500～2500 a B.P.），受全球性增溫和降水增加及海平面抬升的影響，長江與漢水以漫流形式匯入浩瀚的古云夢澤橫穿平原（譚其驤，1980；張修桂，1980；官子和和蔡述明，1986；楊達源，1986；周鳳琴，1986，1994；龔樹毅和陳國金，1999；周宏偉，2012）。隨著荊江和漢江三角洲的發育，至唐宋時期云夢澤解體、消亡，荊江段統一河道逐漸塑造完成，長江中游地區洪水過程日益顯著，堤防興起和荊江河道的迅速淤漲，汛期長江轉而通過南岸穴口向洞庭湖宣泄洪水。由此開始了百余年來下荊江端蜿蜒型河曲的發展和簰洲灣的形成（楊懷仁和唐日常，1999），長江中游河道由此延伸加長達200 km。伴隨著河道淤漲，長江中游荊江段洪水位不斷抬升，該段河道經歷了“大堤加高-河道淤積-洪水位上升”的惡性循環，由此造成荊江沙市段洪水位高出荊北平原達13 余米，荊江段形成高堤防高洪水位的嚴峻防洪形勢。

已有研究表明，海平面上升是促成長江中下游河道溯源淤積的自然因素（方金琪，1991）。兩岸大堤的修筑、江湖阻隔、圍垸造田同樣被認為是影響長江中下游河道淤漲的直接原因（林一山，1978；陳國金，1999，2008；左鵬，1999；童潛明，2004；張曼等，2016）而備受詬病。但是，伴隨著長江中下游河道不斷延伸加長，沖積河床對縱比降的自動調整，是否同樣為長江中游河道淤漲和洪水位上升的內因，卻鮮有研究，這將直接影響到長江中游防洪減災策略的制定和長江流域防洪規劃及長江流域國土空間規劃的實施。

1 研究方法

按照沖積河道最小能耗率理論，當河流處于動態平衡時，其平衡縱剖面為一條向下凹的曲線（黃文典和王兆印，2007）。為簡化計算，將河道縱比降取直線，并假定中全新世以來河道自動調整的趨勢是河道縱比降總體趨于保持不變。中全新世初長江中游至長江河口鎮江段起始河長L千米，起始高程為H米，伴隨著長江三角洲的發育，長江口自鎮江向下游方向不同階段河道延伸長度為ΔL千米，長江中游不同階段河道淤漲ΔH米，利用相似三角形比例關系，則有：ΔH=×H。依次計算紅橋期、黃橋期、金沙期、海門期、崇明期和長興期長江中下游河道的延伸長度(ΔL，單位：km），計算出相應的長江枝江-荊州段河道淤漲值(ΔH，單位：m）（表1）。其中，紅橋期、黃橋期、金沙期、海門期長江口自鎮江向下游方向不同階段河道延伸長度依據王靖泰等（1981）相關圖件結合遙感影像圖進行度量。長興期的河道延伸長度包括長興島亞三角洲的延伸長度76 km、下荊江蜿蜒河道的延伸長度150 km和簰洲灣河道延伸長度50 km（依據遙感影像度量）。

在河道縱比降趨于穩定狀態下，根據長江中游河道泥沙沖淤對長江中下游河道延伸加長的沉積響應，得出長江中游枝城-荊州段、洞庭湖口段河道理論淤漲值，并據此進一步討論長江中下游河道淤漲及其對長江中游防洪策略的影響。

簡化計算過程中假定中全新世以來海平面基本保持不變。此外，中全新世以來，荊江河段分支河道多且極不穩定，河流寬度與現在也相差很大，與荊江歸槽后河道淤積相比，分流河道在古云夢澤和江漢平原荊州東部地帶的泥沙淤積，雖然有更寬泛的空間，但是泥沙淤積與河道縱比降自適應的響應大體可以對比。本文簡化計算并不刻意追求數字的精確，側重于分析探討長江中下游河道延伸加長對長江中游河道泥沙淤積影響的輪廓。

2 長江中下游河道自動調整與長江中游河道淤漲

長江中下游沖積河床具有較大的趨向于泥沙沖淤平衡的自動調整能力，而在河道泥沙沖淤中，河道縱比降無疑是河流調整的一個重要因素。雖然短期來看，河道泥沙沖淤對縱比降的影響遠不如短期內干支流以及江湖洪水位相互頂托對河流縱比降的影響（石國鈺等，2007）。但是，從全新世海平面高水位以來數千年的資料積累分析，長江口從鎮江逐漸向下游推進到今天的長興島過程中，長江河道的不斷延伸加長和長江中下游沖積河床對縱比降的自動調整，使中下游河道泥沙沖淤趨于相對平衡（石國鈺等，2007）。這一過程促進了長江中游包括枝江-荊州段、洞庭湖口一帶河道泥沙淤積和洪水位的上升。

簡化計算表明，紅橋期，長江河道延伸63 km，其自動調整的結果是長江枝江-荊州段河道淤漲1.3 m；至黃橋期長江河道累計延伸136 km，累計淤漲2.8 m；至金沙期，累計延伸203 km，累計淤漲4.2 m；至海門期，累計延伸274 km，累計淤漲5.7 m；至崇明期，累計延伸344 km，累計淤漲7.2 m；至今，即長興期，長江河口延伸至長興島，累計延伸420 km，累計淤漲8.8 m，考慮到下荊江蜿蜒河道發育和簰洲灣發展，河道延長200 km，對長江枝江-荊州段河道淤漲的貢獻達4.1 m。紅橋期以來，長江累計延伸加長620 km，長江枝江-荊州段河道累計淤漲12.9 m。

計算結果略小于通過歷史地理研究得出的長江枝江-荊州段河道淤漲值（周鳳琴，1986；楊懷仁和唐日常，1999；陳國金，1999，2008）。簡化計算是將河床縱比降取直線，與最小能耗率理論平衡縱剖面為一條向下凹的曲線并不一致，所以簡化計算得出的數值小于河道自動平衡實際淤漲值。此外，簡化計算沒有考慮長江穿越云夢澤漫流時期的湖泊淤積與長江單一河道淤積的不同情況。

簡化計算清楚地展示了長江中游枝江-荊州段河道泥沙淤積是對中全新世以來長江河道不斷延伸加長的沉積響應。伴隨著長江河口自中全新世以來自鎮-揚一帶向下游遷移和長江中下游蜿蜒型河道的發育，長江河道不斷延伸加長，長江中下游河道發生沿程沖淤調整，長江河道縱比降趨于穩定，則長江中下游河道沿程淤漲，尤其以中游荊江段河道淤漲最為嚴重。

河道泥沙沖淤是長江中下游縱比降趨于穩定的重要自適應方式。這一河道縱比降自適應過程也是長江中游河道淤漲、洪水位上升的重要原因。

3 討論

3.1 長江河道延伸加長對長江中游河道淤漲的正反饋被長期忽視

已有研究往往將長江中下游河道淤漲歸結為全新世以來的海平面上升（方金琪，1991）和長江防洪大堤的修筑，而忽視了河道泥沙淤積是對長江河道延伸加長的沉積響應。

方金琪（1991）模擬證實了海面上升是長江中下游河谷泥沙加積和洪水位上漲的主要原因，模擬結果表明，伴隨著12100 年來海平面上升，長江中下游河谷泥沙加積分為兩個階段：第一階段為5500 a B.P.以前，長江中下游河道淤積具有厚度變薄、時代趨新和粒度趨細的特征，具有溯源發展的性質；第二階段則具有沿程加積的特征（方金琪，1991）。但是，方金琪（1991）模擬近3000 a B.P.洞庭湖口附近河段泥沙加積厚度僅為1.3 m，遠小于實測沉積厚度（9.0 m）。如果考慮長江河道延伸加長對長江中下游河谷泥沙淤積的影響，則通過簡化計算，得出洞庭湖口的泥沙淤積厚度為6.6 m（表2），更接近于實測厚度9.0 m，誤差源于簡化計算忽略了河道縱比降平衡剖面為下凹的曲線。重新審視方金琪（1991）的模擬結果，長江中下游河道的泥沙淤積在5500 a B.P.之前具有溯源加積補償的性質，那么，5500 a B.P.之后的沿程加積則可能是長江河道縱比降自動調整對長江河道延伸加長泥沙淤積的響應。

表2 基于長江河道縱比降自動調整洞庭湖口段河床淤漲關系計算表Table 2 Calculation table of river bed siltation at Dongting lake estuary(Based on automatic adjustment of longitudinal gradient of Yangtze River channel)

此外，更多的研究將長江中游河道淤積（張修桂，1980；周鳳琴，1994；童潛明，2004），尤其是荊江河道的淤積歸咎于荊江大堤的修筑。誠然，荊江大堤的修筑和連為一體這一過程中伴隨著荊江河道的快速淤漲，并促成了四口分流入洞庭的局面。但是，荊江大堤的修筑只是阻斷了長江向江漢平原分流分沙，壓縮了長江中游泥沙淤積的地理空間，加快了長江中游河道泥沙淤積進程，并沒有改變長江中下游河道泥沙沖淤平衡的客觀規律。但是，隨著荊江河道的快速淤漲和荊江大堤阻斷長江向江漢平原分流分沙，長江洪水位快速上漲，客觀上加速了洪水和泥沙下泄。近2000 年來長江亞三角洲進入快速發展階段，長江河道延伸加長提速。由于長江中下游河道縱比降自動調整，引起長江中游河道淤漲，其間構成正反饋機制。從這個意義上講，長江中游荊江大堤的修建是長江中游河道淤漲和洪水上升的原因之一。

3.2 長江中游防洪措施應統籌考慮長江口浚海清淤或開辟入海新運河

長江中游現有防洪綜合治理措施，主要工程措施包括加高加固堤防、整治河道、分蓄洪區和干支流水庫建設及水土保持等，此外尚有“退田還湖”“挖泥還湖”、“平垸行洪”、“民垸蓄洪”等多種舉措（左鵬，1999；童潛明，2004；張曼等，2016；陳立德，2018）和非工程措施。這些工程或非工程措施對解決長江中游防洪問題一直發揮著重要的作用，但是長江三角洲的發育和河道延伸加長對長江中游河道淤積及洪水位上漲的影響卻鮮有關注。

長江三角洲發育和長江中下游河道延伸加長對長江中下游河道淤積的影響，應納入長江中游防洪措施統籌規劃。建議開展長江口浚海清淤和長江三角洲泥沙資源化利用綜合研究，乃至開辟新的防洪入海通道，如開辟南通-如東入海新運河暨防洪新河，這些措施相較于在其中下游加高加固堤壩等工程措施，更容易實施，甚至于對長江中下游荊州-江陰段防洪也能起到更好的作用。

水利專家王恢先早年提出修建“澧岳運河”來減輕洞庭湖區洪水災害，但是未能實施。1998年大洪水后，不少專家提出利用荊北古河道開辟中游分洪河道（周建軍等，2000），包括：荊北人工分流河道（陳國金，1999）、兩沙運河（董松年，1983；劉盛佳，1996）及沙諶運河（陳國金，1999）、長湖故道（李長安等，1999）等方案，或開鑿“嘉鄂運河”或“嘉陽運河”（李紹虎，2006）等分洪河道的防洪減災措施?？紤]到長江中游南北分洪河道的建設，都有一個不可逾越的障礙，就是洪水最后還是要到武漢和鄱陽湖湖口，而武漢及湖口下游江段不能滿足超額洪水的下泄（錢正英，1998）。長江中游的矛盾就是洪水來量大，泄量不夠引起的，這也是由長江中下游河勢和河道縱比降小決定的。

統籌考慮長江口浚海清淤和長江三角洲泥沙資源化利用，或開辟新的防洪入海通道，則將加大長江中下游洪水泄量，縮短長江中下游洪道長度，減少中下游河道泥沙淤積，減輕中下游防洪壓力。此外，長江口灘頭造地或填海造地也應考慮對長江中下游河道泥沙淤積的影響。

3.3 三峽水庫蓄水后長江中下游沿程沖涮的環境效應有待進一步研究

三峽水庫蓄水后，由于清水下泄，葛洲壩以下江段發生沿程沖刷，往往以沖槽淤灘的方式發生。由于長江洪水的特點，汛期洪水來臨之前，汛前中水已經將沖刷河槽填補，同流量下汛期洪水依然沒有顯著下降。而沿程沖涮的泥沙勢必在長興島下游方向淤積，長興島下游灘頭出水將造成長江中下游河道的延伸加長和長江中下游河道縱比降的降低。在長江中下游沿程沖刷和中下游河道延伸加長的共同影響下，長江中下游洪水位對其的響應尚有待進一步研究。

4 結論

（1）全新世以來，長江口自鎮江、揚州向下游遷移以及中游蜿蜒型河道發育，長江河道隨之延伸加長達620 km。河道延長和河道縱比降自動調整引起長江中游荊江地區河道淤漲，其貢獻達12.9 m，是長江中游河道淤漲和洪水位上升的內因。

（2）長江中游荊江沿岸人類工程活動的參與，強化了長江泥沙向下游輸移，加速了長江三角洲的發展和長江河道的延伸，構成了長江中下游河道延長與中游河道淤漲和洪水位上升的正反饋機制。

（3）長江中游防洪策略應統籌考慮長江三角洲的發育與河道延伸加長對長江中下游河道淤積的反饋。長江口浚海清淤以及開辟南通-如東入海新運河暨防洪新河，相較于在長江中下游加高加固堤壩等工程措施，更容易實施，對長江中下游防洪能起到更好的作用。

（4）長江流域生態保護修復是復雜的系統工程，長江中游防洪減災策略、長江流域防洪規劃和長江流域國土空間規劃，尤其是在長江口崇明島、長興島的規劃建設中，應統籌考慮長江中下游河道淤積和防洪問題。

（5）三峽水庫蓄水后長江中下游沿程沖涮的環境效應與長江中下游河道淤積和洪水位之間的關系有待進一步研究。