珠江流域抗旱抑咸"四预"系统研发与应用

2021年,珠江流域降雨持续偏少,主要江河来水偏少3～7成,尤其是东江、韩江已达到1956年以来最枯.珠江河口咸潮比往年来得更早,西江干流水道广昌泵站、联石湾水闸出咸时间较同期提前2-3个月,澳门、珠海等大湾区城市受到咸潮影响,珠江流域抗旱保供水形势严峻.为提升粤港澳大湾区水安全保障能力,更好地支撑流域枯季水量调度,强...     

磨刀门水道枯水期咸潮变化趋势及成因

在对1998—2015年磨刀门水道咸潮上溯不同时间尺度变化特征进行统计分析的基础上,采用Spearman秩相关分析识别流量、海平面、平均潮差、最高潮位、最低潮位以及降雨量等因素与咸度超标时数之间的相关性,利用主成分分析确定各因素对咸潮上溯活动变化的贡献程度。研究结果表明:1998—2015年,磨刀门水道枯水期的咸潮上溯活动表现出两阶段的变化特征,以2004—2005年枯水期为分界点,第一阶段的咸度超标时数呈现出先下降后上升的"V"型变化特征,第二阶段则总体表现为下降趋势,有利于河口地区的供水安全;咸潮高超标时数主要集中在每年12月至次年2月,且变化趋势与年际变化趋势基本一致;流量、海平面和最低潮位与咸度超标时数相关性显著,且通过了99%的显著性水平检验,而海平面与咸度超标时数的相关关系(负相关)与理论结果不一致是受到了人为活动的影响;引起第一阶段咸度超标时数"V"型变化的主要原因是自然因素(降雨)的影响,而第二阶段咸度超标时数整体呈下降趋势的原因除了自然因素外,还包括调水压咸等人为活动的干扰。     

珠江河口咸情变化形势及抑咸对策探讨

珠江河口咸潮防控对粤港澳大湾区水安全保障极为重要。目前,在来水偏枯、河道下切、海平面上升等因素的影响下,珠江河口咸潮发展态势不容乐观。通过分析珠江河口咸情新形势和新问题,针对流域、三角洲、河口,提出了建立特枯年份压咸流量保障应急方案、完善珠江河口本地供水体系、三角洲联围闸泵群"引、换、蓄、补"水量调度调蓄淡水,重视河口治理、研发河口阻咸技术、加强咸潮监测预警预报的对策,建立统筹流域、三角洲、河口的珠江河口咸潮"上补、中蓄、下阻"综合防控体系。     

基于主成份分析的磨刀门水道咸潮影响因素研究

利用灰色关联法、主成分分析法,对详实的实测数据进行计算分析,有效地用量化的方法分析了各影响因素对咸潮的影响,结果表明:径流是平岗泵站取淡几率的主要影响因素,其中压咸流量与平岗泵站取淡几率关系更为密切;潮汐是次要影响因素,在平岗泵站取淡几率的预测预报中,两个因素都不能忽略。本研究对深入了解磨刀门水道的淡水资源的合理开发利用,尤其是对保障珠海澳门的供水安全具有重要的理论和实践意义。     

数值分析海平面上升对磨刀门水道咸潮上溯的影响

磨刀门咸潮上溯有逐年增强的趋势,其发生的频率也越来越高。采用非结构有限体积近岸海洋模型FVCOM建立了磨刀门水道三维咸潮水动力数学模型,并采用实测潮位和盐度对模型进行了率定和验证,表明该模型能够较好地反映磨刀门咸潮上溯的水动力情况。采用已率定的模型,对外海海平面上升15 mm的工况进行数值模拟,研究了海平面上升对咸潮上溯的影响。结果表明,海平面每升高1 cm,磨刀门水道平均水位将升高0~1.67cm;磨刀门水道内表层和底层盐度均随着海平面的上升而增大,咸潮上溯的规律不随海平面的上升而改变;磨刀门水道河口处表、底层盐度增幅相差不大且均不随潮差的大小而变化;河道上游段,海平面上升对底层的影响明显大于对表层的影响,而且表、底层盐度均随着潮差的减小而增大;海平面平均每升高1 cm,磨刀门水道咸潮入侵平均上移距离为0.85 km。该研究对压咸措施有一定的指导意义。     

应对长江口咸潮入侵的临界流量经验模型研究

1994年以来,长江口咸潮入侵严重威胁当地供水安全,随着长江上游水库群陆续建成,有关部门提出了通过上游水库群压咸调度保障长江口地区供水安全的方案。为明确压咸调度的目标流量(即临界流量),基于统计分析的方法,采用多元回归分析和主成分分析方法,选取实测站点数据建立了盐度-潮差-入海流量的相关关系统计模型,研究了咸潮发生的机理;通过模型分析多次咸潮入侵数据,确定临界流量为一个变化值,潮差290～335 cm下的临界流量在9 390～21 633 m³/s之间。研究表明,当长江口咸潮入侵时,单独依靠长江上游水库调度压咸所需的流量大,响应时间长,压咸效果不明显。因此,实际压咸调度应通过流域整体调度与本地蓄淡避咸水库共同作用应对咸潮入侵。     

磨刀门水道枯季咸潮上溯规律分析

该文通过分析磨刀门水道咸潮上溯实测资料,揭示了该水道咸潮运动规律及上溯机理,认为潮汐动力与咸潮运动密切相关,盐度梯度力是促进水道内咸潮上溯的主要动力,径流是抑制咸潮上溯的主要动力,咸淡水混合状态随潮差变化而变化,径流下泄形式以及对咸潮的作用效果也随之变化,由此得出调水压咸的合适时机.     

枯季磨刀门水道咸潮活动与压咸控制分析

为进一步认识珠江河口咸潮活动规律和提供调水压咸有关控制参数,本文分析枯季磨刀门水道的盐度监测资料,发现咸潮半月周期内存在入侵期和退落期,在咸潮入侵强烈时上游河段一般的来流量(<4000m3/s)难以保证取水要求,控制上游增加一定的来流量只有在咸潮退落期才具有压咸实际意义;用日最小盐度反映咸潮发展的不同阶段较有代表性,而日最低潮位是决定日最小盐度的主要因素.利用三灶站加权日最低潮位过程可初步判断咸潮入侵期与退落期,同时可利用该潮位过程曲线谷值所对应的时间预报控制上游加大流量的最佳时机起点.资料表明,这一方法比现有方法更符合实际.     

捷报频传珠江防总运筹帷幄确保春节澳门珠海供水无忧

继第五次集中补水旗开得胜后,珠江防总乘胜追击、再下一城,第六次集中补水再次敲开联石湾水闸大门,将淡水源源不断送入坦洲联围,取得迄今为止最好的补水效果。据统计,1月2日至14日珠海各大泵站共抽取淡水1379万m^3,在满足澳门珠海日消耗水量的同时,补库水量达469万m^3。一举扭转蓄水水库亏空局面。第七次集中补水成效也已显现,平岗泵站已于15日起逐日增加取水时机,联石湾也于16日出现取淡机会,开局良好。     

磨刀门水道咸潮运动规律初步分析

近年来珠江三角洲咸潮灾害频发,并有逐年加剧之势,咸潮上溯已成为珠江河口地区严重的问题。分析了珠江出海口之前的磨刀门水道的水文条件和河道情况,依据实测资料和现场调研,论述了磨刀门水道咸潮变化趋势、咸潮的影响因素及盐度分布特征。     

珠江口海平面上升对三角洲的影响

气候变暖和海平面上升是当前地理环境变化相关连的两大问题。本文根据珠江口28个验潮站近数十年的观测记录统计,发现有23个站均显示轻微或明显上升,从地壳运动、水文地理因素等方面,作了具体分析,并就海平面上升对珠江三角洲经济发展的影响进行了较详细的论述。     

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。     

珠江河口口门区滩槽演变及对泄洪的影响研究

受流域来水来沙和高强度的人类活动的影响,珠江河口口门滩槽演变规律复杂,对泄洪安全的影响有待深入研究。本文阐明了珠江河口滩槽近期演变总体特征,揭示了河口拦门沙演变动力机制,评估了不同类别大型涉水工程对泄洪的影响和贡献率,提出了珠江河口径潮控制敏感区的划分方法,量化了涉水工程防洪影响关键控制指标。研究发现:(1)在来沙大幅减少背景下,珠江河口滩涂存在侵蚀后退的可能,滩槽近期演变总体上有利于口门泄洪;(2)季风成沿岸流和洪水径流是塑造磨刀门拦门沙东、西汊发育的主动力,洪水与波浪共同作用是形成拦门沙内、外坡冲刷,拦门沙顶淤高的主要成因;(3)涉水工程对河口洪潮水位、分流比、净泄洪量、纳潮量等影响的群体效应,伶仃洋东四口门桥梁工程群对潮位影响贡献率大于围垦工程,而在西四口门围垦工程对潮位影响更大;(4)引入径潮动力比概念,提出珠江河口径潮控制分区,识别了防洪敏感河段,建立基于单宽流量概念的工程阻水效应判断方法,划分防洪影响敏感水域;(5)综合分析提出了各敏感河段或水域的涉水工程的允许壅水高度,基于口门均衡断面的河相关系,提出涉水工程引起的潮量减幅应控制在1%~2%以内。     

钱塘江河口盐水入侵影响因素及数值预报

为预报钱塘江河口取水口水体氯度,应用基于Godunov格式的有限体积法建立了考虑涌潮作用的二维氯度预报数值模型,采用实测资料并结合数值模型计算成果,分析了径流、潮汐及涌潮、江道地形等主要因素对钱塘江河口盐水入侵的影响。研究结果表明,江道地形是通过改变潮汐大小间接影响盐水入侵的,江道容积越大,潮差和进潮量越大,导致盐水入侵越严重;涌潮促使盐水入侵加剧,涌潮前后氯度存在突变。模型在钱塘江河口氯度预报中的应用结果表明,模型计算结果与实测值基本吻合,模型具有较大的预报应用价值。     

担杆头潮位站假定基面与珠江基面关系初探

担杆头潮位站是珠江口重要的纯潮水位站,由于特殊的地理位置,该站未与珠江基面接测,一直使用假定基面,限制了潮位资料的使用。通过对平均海平面的计算,推算出担杆头站潮位资料换算到珠江基面的换算系数和原假定基面基本点的珠江基面高程,为该站潮位资料更广泛使用提供参考。     

中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST)研究Ⅱ:模型验证与应用

简述了在我国珠江口应用实测潮位过程、海表温度以及冬、夏季盐度分布资料对模型的验证与参数率定。在此基础上应用中国河口海岸风暴潮及海洋动力三维数值预报模型(CHINACOAST),对我国沿海冬季东北季风作用下的环流进行了模拟计算,并对环流特征进行了分析。模型被进一步用来模拟在9316号台风影响下珠江口的风暴潮位、海流过程及分布结构的变化。     

粤港澳大湾区咸潮综合防控体系研究

针对粤港澳大湾区咸潮逐年加剧、江河来水偏枯、供水需求增加的趋势，系统分析了珠江河口咸情面临形势及主要问题，揭示了珠江河口咸潮运动机理和上溯规律，结合珠江河口地区水资源时空分布和水厂取水、蓄水、供水格局特点，统筹考虑上游补水压咸、中游取蓄水避咸、下游工程措施阻咸3个层面的对策措施，创建了粤港澳大湾区咸潮综合防控体系。     

珠江三角洲河网径流输运过程对河床地貌的影响

通过珠江河口平面二维潮流数学模型,对不同地形条件下珠江三角洲河网区径流输运过程进行了分析。结果显示河床下切导致蕉门、虎门的潮汐动力加强,分流比减小,而磨刀门的分流比则有所增加。由于河床容积的增加,主要河道余流流速均有所减少,但由于北江干流分流比的下降,其余流流速减小趋势尤为明显。     

长江大通站流量丰枯演化趋势预测

大通水文站是长江干流最后一个控制站,流量变化对下游感潮河段的潮流界及潮区界变迁、长江口盐水入侵及河床演变具有重要意义。应用Kendall趋势检验法、Markov过程基本的理论、条件概率分析法,就大通水文站1950~2007年实测年均流量时序变化的趋势特性及丰枯演化规律进行了研究。结果表明：大通站年径流量年际变化较稳定,但年内分配不均匀;枯水年多以连续形式出现,枯水状态的出现概率占优。应用研究结果对2008~2010年的丰枯水年进行预测,预测结果与实测资料相符。     

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‰)。