一、立题与实施
崇明岛四面环水，历来以水为命，崇明岛生存发展的历史，就是一部崇明人民与水奋斗的历史。崇明人民在促淤保滩、围垦造田的过程中创造和积累了宝贵的经验。为加速崇明海塘治理途径，掌握生物治理措施，崇明县水利工程管理所领导、科技人员在一起共同商讨提出了“生物促淤与海塘防洪能力研究”的课题设想，并由原上海市水利局于1997年1月30日正式批准立项，2001年3月21日通过专定鉴定。
1选址、立桩。
根据崇明岛西坍东涨、南冲北淤的特点和滩地芦苇、池杉林、植被种植情况，选择了三种不同类型的滩地，设站立观测桩(见图1)。一是绿华地区，代表崇头坍势较严重的地段，设白水滩、芦苇滩、池杉芦苇滩，三个对比观测点，1＃桩离坡脚10m；2#桩60m；3#桩110m。二是汲浜地区代表南沿较稳定的地段，设白水滩、芦苇滩两个对比观测点，1＃桩离坡脚50m；2＃桩为100m；3#桩150m。三是北八效地区代表淤涨比较快的地段，设白水滩、芦苇滩两个对比观测点，1＃桩离坡脚50m；2#桩为100m；3＃桩150m。
2技术培训。
三个地区七个观测点，经三个堤防管理站推荐考核，选拔了八名观测员，其中有多年堤防滩涂管理经验和有观潮经历的老骨干三名；有刻苦耐劳、责任心强，高中文化以上的年轻人五名。
并从课题意义、观测的态度和观测的因子、观测的手段、观测的仪器、读数的方法、资料的整理，进行了技术业务培训，八名观测人员在测试现场逐一进行了实习，做到全面掌握，熟练操作。
3观测
课题观测每月农历初三、十八定为观测日，八名观测员包干到人，风雨无阻，日夜坚持观测两个潮汛，每潮三次，即高潮前半小时一次、高潮时一次、落潮后半小时一次。台风期间，主动加测。
4测试
三个地区七个对比段二十一个观测桩的滩面淤涨厚度的测量。每年进行两次滩面淤涨速度的测量，每年进行一次土壤质地结构成分的分析，前后进行了两次，按取样、风干研磨、筛滤、配液滴淀等步骤，测定所需各个因子。
二、成果分析
通过前后跨越三个年头的潮浪观测，对每个对比段进行了136次观测。每次观测水位、浪谷、浪高、风速、风向五个因子。三年中，本课题总共观测次数达2856次，观测因子数据达14280个。通过数据分析，我们发现了一些规律：
1三种不同滩地的淤涨变化
(1)绿华地区，如图2所示：白水滩(三角坝)呈外滩淘刷、内滩微淤的状况，其中3号桩外滩已全部坍刷，27个月总坍刷宽度达84m，月平均坍刷3.1m，侵蚀深度1m，而且还在继续发展，内滩3～1号桩平均坍刷厚度7.5cm；芦苇滩(五号坝)1～3号桩总趋势是外坍内淤，3号桩外滩淘刷宽度70m，月平坍刷2.6m，侵蚀深度0.5～0.8m，内滩3～1号桩平均淤涨厚度7.1cm；而池杉芦苇内滩滩淤涨，1～3号桩平均淤涨厚度11.4cm，3号桩外滩先坍后淤，总坍刷60m，月平均坍刷2.2m，侵蚀深度0.3～0.5m。2000年开始距3号桩50m范围内已逐渐淤涨，新淤涨的滩面已涨起了串头芦苇和水草。
2图中图(a)、(b)为绿华地区观测点，图(c)为汲浜地区观测点。
(2)汲浜地区从观测资料分析，白水滩(七效西)与芦苇滩(汲浜东)的冲淤变化基本趋于平衡，其中白水滩范围在27个月中淤涨厚度为5cm(平均值)；而芦苇滩范围在同一时段内淤涨厚度达11cm。
(3)北八效地区(如图3)。从观测数据中可看出：该地区总的呈现快速淤涨趋势。其中白水滩(北八效东)在27个月中共淤涨滩面厚度为31.5cm(平均值)，年平均淤涨14cm，年淤涨宽度200m，总宽度达450m(滩面高程为2.0m)；而芦苇滩在同一时段内淤涨速度更为显著，淤涨厚.
度达39cm(平均值)，年平均淤涨17.2cm，年淤涨宽度300m，总淤涨675米(滩面高程2.0m)。
综观上述，可以看出：绿华地区以坍刷为主，汲浜地区坍淤平衡，北八效地区以淤涨为主。在来水量、来沙量相同的状态下，滩涂淤涨的快慢取决于外界阻滞力的大小。白水滩的阻滞力＜芦苇滩阻滞力＜池杉芦苇滩阻滞力，所以呈现的淤涨趋势为池杉芦苇滩滩＞芦苇滩＞白水滩，反之，坍刷的趋势为白水滩＞芦苇滩＞池杉芦苇滩。在时段相同而来水量、来沙量不同的地段，绿华地区就呈现了滩涂坍刷的速度1998年＞1999年，而2000年＞1998年，即洪水期冲刷快，枯水期冲刷慢；北八效地区呈现的滩涂淤涨速度1998年＞1999年，而2000年＞1998年，即洪水期淤涨快，枯水期淤涨慢，也就是说符合了丰水年＞枯水年，台风年＞平常年的理论。
3不同地段潮汐波浪分析
崇明岛位于长江口，是典型的潮汐河段，崇明滩地的冲淤变化既受潮汐变化的影响，又受长江径流大小的影响。崇明滩涂的波浪既有潮波，又有风波，崇头三角坝附近还有涌潮产生的涌浪。
三个地区滩涂潮汐变化情况如下：
(1)绿华地区在27个月中平均水位为4.59m(吴淞高程，下同)，其中白水滩平均风力为1.97m/s，浪高为4.61m；芦苇滩平均风力1.57m/s，浪高为4.60m；而池杉芦苇滩平均风力只有1.37m/s，浪高减少为4.60m。这就是说芦苇滩比白水滩的风力减少了20.3%，浪高消弱了17.6%；而池杉芦苇滩比芦苇滩的风力减少了30.5%，浪高消弱52.9%。
(2)汲浜地区在27个月中平均水位为4.25m，其中白水滩平均风力为3.47m/s，浪高为4.29m；芦苇滩平均风力为3.03m/s，浪高为4.27m。后者比前者风力减少12.7%，波浪削弱36.0%。
(3)北八效地区波浪状况：在27个月中平均水位为4.35m，其中白水滩平均风力为4.47m/s，浪高为4.42m；芦苇滩平均风力4.01m/s，浪高为4.39m。两者相比，后者比前者风力减少10.3%，波浪削弱69.0%。
3“派比安”台风期间的影响分析
2000年8月27日生成的“派比安”台风，8月31日凌晨对崇明的影响较大，东部阵风达十级以上，又遇暴雨(日降雨达54.4mm)，并恰逢农历八月初三的天文高潮，故出现了仅次于“9711”台风的历史第二高潮位；堡镇为5.74m，南门为6.15m，北八效为6.30m。根据三个地区8月31日凌晨的实测资料分析如下：
风力：由西向东逐渐增强。
绿华地区15.38m/s＜汲浜地区19.0m/s＜北八效地区26.5m/s。
绿华地区风力：白水滩为17.0m/s＞芦苇滩15.05m/s＞池杉芦苇滩14.10m/s。芦苇滩比白水滩消弱风力11.5%；池杉芦苇滩比白水滩消弱风力17.1%。
汲浜地区风力：白水滩为20.0m/s＞芦苇滩18.0＞m/s。芦苇滩比白水滩消弱风力10.0%。
北八效地区风力：白水滩为28.0m/s＞芦苇滩25.0m/s。芦苇滩比白水滩消弱风力10.7%。
波浪：由西向东逐渐增高。
绿华地区出现高潮时为凌晨1：30，水位达5.85m。浪高，白水滩平均为5.94m＞芦苇滩平均为5.92m＞池杉芦苇滩平均为5.90m。芦苇滩比白水滩消浪22.22%，而池杉芦苇滩比白水滩消浪44.44%。
汲浜地区出现高潮时为0：40，水位达5.65m。浪高，白水滩平均为5.81m＞芦苇滩平均为5.79m。后者比前者消浪12.5%。
北八效地区出现高潮时为23：58，比汲浜地区提前42分钟，比绿华地区提前92分钟，水位达6.30m。浪高，白水滩平均为6.58m＞芦苇滩平均为6.52m。后者比前者消浪的21.34%。
从上述情况中可以看出在同一地区、同一时段、相同水位，其防风消浪的功能大小取决于滩面生物措施的状况，它们之间的关系是：芦苇滩要比白水滩好，池杉芦苇滩又比芦苇滩好。
三、结论
1生物促淤效果
滩涂种青能加快滩涂淤涨速度。从三个不同滩涂种青后得到的结果是：崇明的西端和南沿平均每年能加快淤涨厚度7~12cm；北沿和东滩平均能加快淤涨厚度达172cm以上，淤涨宽度达300m。其滩涂淤涨的快慢取决于长江径流量的大小、含砂量的大小、风浪的高低、生物措施的种类、滩涂所处的位置及水质的咸淡等。通过分析、计算，可以发现它们之间存在着一定的关系，可以用下列实验公式来表示：
在同一滩面(水文、水质、风向、风速、潮汐等)均相同的情况下，
其中：
ΔH——滩涂淤涨高度(m)
H0——淤涨前滩面高程(m)；
DT——淤涨时间(年)
S——含砂量(kg/m3)
v——滩面对泥沙的滞留系数(1.0～1.8之间)
V——水的平均流速(m/s)
H水——淤涨期间内的平均水位(m)
ρ——砂的湿容重(1.35～1.87kg/m3)
C——咸度影响系数
2滩涂种青对防风消浪、提高防洪能力的作用效果
生物措施既能防风又能消浪，平常年份芦苇滩在100～150m宽的情况下防风能力为10.3～20.3%，消浪效果17.6～36.0%；池杉芦苇滩地的防风能力为30.5%，消浪效果达52.9%以上。同时，消浪效果随着芦苇滩面长度的增加而增加，北八效西芦苇滩面宽度超过300m以上，故芦苇滩的消浪效果可达69.0%。由此可见，芦苇滩面若达500m时，波浪传递到堤脚就基本消失。
台风期间的情况是：芦苇滩在100～150m宽的情况下防风能力为10.1～11.5%，消浪效果为12.5～22.22%；池杉芦苇滩地的防风能力为17.1%，消浪效果达44.44%，是芦苇滩的一倍，池杉芦苇滩地使大堤的防洪能力大大提高。
从观测结果中看到：白水滩、芦苇滩、池杉芦苇滩防风消浪能力的关系是白水滩＜芦苇滩＜池杉芦苇滩。其原因是芦苇滩是多年生作物，当年芦竿高达2m以上，芦株密度高(130株/m2)，对5m左右水位形成的波浪消浪能力明显；池杉芦苇滩形成的树木(110棵/亩)与芦苇(100株/m2)间作，高矮结合，树冠高达7m、芦苇高2.5m以上，这样高低参差、软硬结合，既能疏散风力、消弱风浪，又能抗御风力，从而大大增强抗洪能力。
3滩涂种青对改良土壤的作用
滩涂芦苇根系深达1．5m以上，它能通过根系的吸附、蒸腾、循环，起到了洗盐、排咸，与此同时，大量的芦叶秋后脱落至滩面，伴同残根腐烂入土，增加了有机质，熟化了土质，降低了土壤咸度，改良了土壤；而池杉与芦苇间作，通过对采集数据的分析可以发现，其改良土壤的效果更为显著。
4滩涂种青能改善生态环境。
绿华地区1990年前很少见到成群飞鸟，如今由于池杉树的成林、芦苇滩的扩大、空气清新、生物链的改善、底栖动物的增多，鸟禽有了寻食、栖息落脚之地。从1998年开始，绿华地区四季都能听到鸟鸣，看到成群的飞鸟在池杉林上空盘旋飞翔，生机盎然。
5生物促淤工程的经济效益
滩涂种青既能增加社会财富，又能拓宽防洪建设资金的积累。芦草浑身是宝。芦花可制保暖鞋，芦根清凉解毒，是一味很好的中药，芦叶可包粽子清香可口，芦杆又是良好的造纸和建材原料。它还可制成一次性绿色饭盒。还可压缩制成大块体隔音板，具有重量轻、施工方便、造价低等优点，提高了芦苇的利用价值。
池杉林是滩涂促淤、防风消浪的骨干，它能耐水湿，根系发达，生长力强，抗风能力好，在3.0m以上的滩涂都能生长，而且木质比水杉好、用途广。
总之，滩涂种青(包括栽种池杉树)能防风消浪、改善生态环境、提高防洪能力，既有社会效益，又有很高的经济价值。据测算，目前滩涂芦苇加上综合经营每年每亩可创收150元，全县现有3.0m以上的滩涂芦苇收割面积3万多亩，每年就可增收450多万元，而且每年还以30%的种青面积递增，滩地面积的扩大对寸土寸金的上海这个国际大都市来讲就更为可贵。所以，崇明滩涂种青的经济价值巨大，前景可观。它对上海2010年实现60万亩滩涂造地计划有着很好的现实意义，对拓宽防洪建设资金的积累、稳定海塘管理队伍有着重要的作用。
注：课题组人员还有沙文达、张振声、沈新民、陈群、施俊杰、龚武明、施建成
作者单位：崇明县水利工程管理所
[责任编辑:文心竹]
