长江口北支枯季盐水倒灌变化趋势分析

基于2007年以来长江口北支枯季实测潮流和盐度资料,1983年以来枯季分流比成果以及历年河势监测资料,分析了北支盐度分布特征和盐水倒灌影响区域及其强度变化趋势,探讨与之相关的影响因素。结果表明:盐度沿程分布差异较大,垂向存在明显梯度变化;北支盐水倒灌强度与上游来水关系较为密切,大潮期主要影响北支进口区域,小潮期较弱;2015年以来,小潮期北支进口盐度未超过0.45(饮用水标准);白茆沙北水道盐度显著高于南水道,落潮期盐度高于涨潮期,盐水主要来自北支,但对该区域影响较小;近期北支进口落潮分流比小幅增大,涨潮分流比持续减小,入流条件稍有改善,北支盐水倒灌呈减弱之势。     

长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应

上海市饮用水的80%来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库。枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁。作为河口区域的主要动力, 有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响。通过建立长江口平面二维潮流盐度数学模型, 对长江口盐水入侵进行模拟, 分析了水源地取水口盐度过程与潮位过程的关系, 探讨了北支盐水倒灌对水源地的影响。研究结果表明:三大水源地因位置不同, 盐度过程线特征也不相同。水源地取水口盐度过程线与潮位过程线的关系可作为受北支倒灌盐水和正面入侵盐水影响程度的重要依据。北支盐水倒灌发生时, 东风西沙水库、陈行水库、青草沙水库水源地分别在大潮、中潮及小潮时受倒灌盐水影响最为严重。随着径流增大, 水源地受盐水入侵影响的时间会提前, 但是盐度则随径流的增大而减弱。     

长江河口枯季北支盐水倒灌特征分析

基于2002年长江口水沙盐原型观测资料,分析该年枯季长江口南北支、南北港及南北槽水域盐水入侵源和盐度的时空变化规律,从多种角度阐述北支盐水倒灌的特性。结果表明:2002年1～3月,长江月平均径流量与历史上两次特枯水文年北支发生倒灌时流量值相当;大潮期间,外海上溯至北支的咸潮强度增大,北支盐水倒灌南支严重,倒灌的盐水最远可波及南、北港分流口。通过相关分析,得到该区域盐度与盐水入侵长度呈三次曲线关系,相关关系式在有无北支倒灌情况下有所不同。     

长江口盐水入侵特征及规律

在分析长江口2002年3月枯季全潮水文测验资料的基础上,建立了“长江口—杭州湾—舟山群岛”海域大范围二维水流盐度数学模型,对长江口盐水入侵的特征及规律进行了研究。结果表明:受北支盐水倒灌影响,时间上南支某些水域不同于一般的涨(落)憩时盐度达到峰(谷)值,而是涨憩时盐度达到谷值,落憩时盐度达到峰值;空间上南支盐度分布在大潮期间呈现出“高—低—高”的格局,口门处的盐度在涨憩时明显大于落憩时,数值模型计算结果与实测数据分析相一致。同时,通过对北支潮径动力分析可发现,外海潮差越大,上游径流量越小,北支盐水倒灌南支的可能性越大,即北支口分流比随上游径流量呈指数增长,而与外海潮差成反比。研究成果可供研究长江口盐水入侵科技人员参考。     

长江口盐水入侵对海平面上升的响应特征

基于MIKE3软件建立了潮流作用下长江口三维水动力及盐度输运数学模型, 采用实测潮位、流速、流向以及盐度资料对模型进行了验证。运用验证好的数学模型对海平面上升后长江口枯季盐水入侵进行了模拟, 从而分析海平面上升条件下长江口枯季盐水入侵的响应特征, 得出以下结论:海平面上升1 m后, 北支上段、南支、南北港以及南北槽的盐度均上升, 南支平均盐度均超过0.45 psu, 北支中下段的盐度却明显减小;海平面上升后潮汐的作用更强, 北支下段底层层化现象减弱, 北支径流动力增强, 表层层化现象增强, 表层Richardson数达150;南槽Richardson数底部减小, 表层增大, 但垂直结构趋势变化不明显。     

2022年长江口北支咸水倒灌传播特征分析

基于长江口历年枯季、2022年9～11月初的实测盐度、潮汐资料以及同期大通站和徐六泾站径流量成果，分析了2022年北支咸水倒灌的特点及与其他年份的差异，结合流域来水及极端天气情况，探讨了北支咸水倒灌的影响因素、影响范围及传播路径。分析显示：2022年北支咸水倒灌开始时间较前几年显著提前，强度明显提高；咸水倒灌强度与上游来水呈负相关；北支咸水倒灌对影响长江口的台风及寒潮偏北大风较为敏感；出现了咸水倒灌与外海咸水通过南支上溯正面袭击相叠加的现象；咸水倒灌存在与潮汐类似的周期性变化趋势，其强度与潮汐动力呈正相关；咸水倒灌可影响到南支右岸白茆至陈行水库一带水域。     

北支盐水入侵对长江口水源地影响研究

在介绍长江口(徐六泾以下)已建和规划水源地分布以及氯度观测站布设情况的基础上,根据近10 a的长序列、大范围氯度同步观测资料,揭示了长江口南北支水域洪、枯季含氯度时空分布的主要规律,明确提出:南北港盐水上溯对长江口已建和规划水源地的连续不宜取水天数不构成威胁,而北支盐水倒灌是南支水域盐水入侵的主要来源,近年有显著增强的趋势.采取适当的工程措施,削弱或切除北支盐水倒灌进入南支的源头,对低成本开发和利用长江口淡水资源,支持南水北调工程上马,确保上海、江苏两地可持续发展具有重大的战略意义.     

长江口北支倒灌对南支水域水质影响初探

为研究在长江口水环境问题日益突出的情况下,北支倒灌对南支水域水质的影响,以南支上段受北支倒灌直接影响的东风西沙水域为例,采用实测资料分析和数学模型计算结合的手段,就北支倒灌对南支水质的影响进行探讨。结果表明：一般情况下,北支水域水质条件劣于南支水域;北支倒灌明显影响东风西沙水域水质的时间为大潮期;北支倒灌污水进入东风西沙水域后,在可利用的淡水时段,部分项目的水质类别有所降低,北支倒灌对南支水域的水质有一定影响;鉴于北支倒灌的复杂性,需加强北支倒灌期南支水域与北支同步的水质监测。     

上海市境内长江口水质时空分布特点研究

建立了大通至外海长江口平面二维水-盐数学模型,对上游不同径流量及外海不同潮流条件下长江口淡水资源分布情况进行了数值模拟。结果表明,淡水资源分布情况与径流量关系明显,当大通站径流量低于10000m³／s时,长江口南支与北支均发生盐水入侵。随着径流量增大,淡水资源分布区域逐渐增加。当径流量大于20000m³／s时,青草沙水库可以保证水库正常取水安全。涨潮时,大潮期间南支淡水资源分布范围较广,而小潮时淡水资源分布范围较小,落潮时相反。对于青草沙水库而言,潮差越大水体含盐度越低。形成“大潮低盐,小潮高盐”的现象。     

三峡水库运行以来入海径流与盐水入侵响应研究

为研究三峡水库运行以来盐水入侵对长江河口的影响,采用自行编译完成的Delft3D 4.01.01版本源代码,建立了大通到长江口外的二维水流盐度数学模型,综合分析入海径流量与盐水入侵的响应机制。研究表明Ddlft3D 4.01.01源代码能很好地模拟计算长江口水动力盐度分布,验证误差仅有10%~15%。从计算结果可以看出,盐水入侵情况与径流量关系明显,当大通站径流量为5 000 m~3/s时,长江口南支与北支均发生盐水入侵。随着径流量增大,淡水区域面积由南支右岸向下游进一步扩大。当径流量超过30 000 m~3/s时,南支基本不存在盐水入侵情况,可以保证水库正常取水安全。当存在风力作用时,盐水入侵明显,盐水浓度达到3.5 ppt以上,而无风情况下,盐水入侵趋势减弱,长江口南支河段区域的盐度一般满足灌溉水的标准(2.2‰)。     

不同风向对珠江东四口门盐水入侵的影响

采用MIKE3构建珠江东四口门三维水动力数值模型,对枯水期各风向下珠江口的水动力进行模拟,分析北风、东北风和东风对河口涨落潮流速、盐度分布、潮通量的影响。结果表明:表层和底层水体的涨落潮流速变化在风的作用下是相反的。北风促进虎门垂向环流的发展,使小潮期垂向净环流出现频次增加且环流强度增大,导致口门内盐水入侵距离增大,垂向平均盐度增大,东北风的影响与北风相似但幅度较小,东风则相反。北风、东北风使东四口门涨潮量减少,东风使涨潮量增加,落潮量的变化则不仅与风向相关,还与河道走向、垂向环流有关,因此4个口门的落潮量对风的响应有所不同。风的持续作用对虎门盐水入侵影响较大,对其他三口门影响相对较小。     

基于过水断面面积的长江口南支放宽率计算及变化特征分析

河槽放宽率是保持潮汐河口河槽稳定性的主要参数之一。在利用河槽宽度计算放宽率的基础上,提出了以过水断面面积为主要参数计算的天然河口放宽率,能更真实地反映河槽沿程过水能力是否增强以及增强的幅度。1917-2006年长江口南支河槽自白峁沙至吴淞口的放宽率计算结果表明:整体上,近100年来放宽率呈减小之势,与南支河槽不断冲刷相适应,且白峁沙、扁担沙、中央沙、浏河沙等主要沙洲的生长也起到了缩窄河宽,减小河道过水断面面积,缩小放宽率的作用;放宽率在1979年出现最小值,与七丫口-5 m槽宽为历年最窄及充分发挥其节点作用有关;放宽率在2006年增至1.21%,与三峡工程蓄水后流域供沙大幅度减少,南支河槽主要沙体受到侵蚀,特别是中央沙和浏河沙侵蚀最为严重,使石洞口-吴淞口区域过水断面面积增大有关。     

钱塘江河口七堡段氯度时空变化及与水文的关系

对10多年钱塘江河口七堡段大量的氯度、水文、地形等实测资料进行了统计、分析和比较,结果表明:在径流、潮流此消彼长的影响下,河口闸口—仓前河段咸淡水掺混最为强烈,径流大则氯度低,潮汐强则氯度高,但氯度垂向分布比较均匀,横向差异小,主槽氯度大于边滩;连续丰水年、连续枯水年,盐水入侵均较弱,径流从丰转枯的第一年,盐水入侵较强;大潮期受潮波变形和涌潮等影响,涨潮动力显著大于落潮,易发生盐水入侵;潮差是潮动力的重要指标,潮动力决定盐水入侵强度,潮差对河口的盐水入侵具有重要的指示作用。     

长江口北支围垦对其水动力影响的数值模拟分析

20世纪50年代以来,上海市和江苏省两地对长江口北支实施了大规模围垦,使北支河宽大幅度缩窄,地形边界显著改变。在利用MIKE21_FM构建长江口—杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,并用实测数据对模型进行验证的基础上,对北支大规模围垦前后的潮流场进行了模拟分析。研究结果表明：大规模围垦后,北支全河段平均高潮潮位抬升,平均低潮潮位降低;中上游河段涨、落潮流速增大,下游入海河段涨、落潮流速减小;南北支涨潮流汇流点上提至南北支交汇的崇头,涨潮动力增强。     

长江口南支新浏河沙的演变过程

根据长江口南支下段新浏河沙、新浏河沙包、宝山南、北水道的形成发育过程分析,落潮流北偏,河道放宽率较大、沉积物抗冲性差以及丰富的物质来源是形成浏河口外主槽内浅滩沙洲的主要原因.在落潮流控制下,新浏河沙、新浏河沙包以125°方向朝下游移动.自2004年以来,新浏河沙包北冲南淤趋势加剧,增加了南、北港分流口河段的不稳定性,为确保宝山南、北水道10m以上水深,对新浏河沙包实施动态治理.     

长江河口南支河道近期演变与自动调整过程研究

基于长江河口1997年以来大量的数字地形图和水文泥沙实测资料,分析研究了工程影响下南支河段河床自动调整过程。结果表明：三峡水库蓄水以来,在来水量未变、来沙锐减背景下,南支河道水流流态较平稳,而河床持续冲刷,但2006年以后河床冲刷强度减小,现逐渐向冲淤平衡发展;河槽断面趋于窄深,白茆沙和新浏河沙沙体的变化对南支河段的稳定性影响较大,南北港分流口冲淤变化频繁,新浏河沙护滩工程起到了一定的“固滩、限流”作用,但并不能阻止新浏河沙和南沙头护堤前沿河床冲刷的势态。建议对扁担沙沙尾采取适当的工程整治措施。 