咸潮观测技术的发展及应用

杨巧玲　黄云峰　王海宇　关歆

（广州市海洋与渔业环境监测中心广东广州510235）

咸潮观测技术的发展及应用

杨巧玲黄云峰王海宇关歆

（广州市海洋与渔业环境监测中心广东广州510235）

咸潮现场观测经历了从传统人工观测到连续自动在线观测的发展过程，遥感等技术的发展也为咸潮观测提供了可行的途径，咸潮观测技术不断创新，观测站网不断优化。

咸潮观测；遥感；预警报

1　咸潮观测技术的发展

1.1传统人工观测

咸潮中盐度变化能够及时反映咸潮波及范围和咸潮危害的程度，也是为咸潮预防提供决策的基础。盐度测定主要通过测定水体中氯离子浓度，以每升水体中含有氯离子的毫克数（mg/L-1）表示，也称为度。

对于盐度（含氯度）的监测，传统的方法是现场取样，通过硝酸银滴定法或电导率仪测定。前者直接测定水中的氯化物浓度，操作简单，但存在滴定终点不够灵敏、高浓度样品不能直接测定、野外现场测定不便等缺点；后者用带电极的电池传感器，将测量的电压降转换成电导率，并结合同时测得的温度数值，依据水和海水检测的标准方法（1989）自动计算得到水体盐度，为简便、快捷的间接测定方法。

以上两种方法均为人工观测，不仅耗费大量的人力物力，也难以获取空间的连续分布数据，对咸潮入侵预警报的实际作用甚微。基于电导率仪测定快速、方便、准确的特点，结合咸潮观测野外作业的实际需求，逐渐出现了适用于更多场合的仪器，如用于野外现场测定的便携式仪器、用于实时连续监测的在线仪器等。1.2连续自动在线观测

针对河口海岸的咸潮观测一般分为两种：（1）针对研究项目的短期观测，通常采用船只定点连续观测数个潮周期，或多船同步走航观测；（2）建立长期连续观测站，通常采用安装自动观测仪器进行连续观测。其中，长期连续观测站可获得长序列的观测资料，对河口海岸的研究和应用意义重大，因此，连续自动在线观测仪器的应用越来越广泛，这也是目前我国大部分观测站普遍采用的方式。

为验证连续自动在线观测结果的有效性，邹洪波[1]等对传统人工观测与自动观测数据进行了比对。

连续在线观测仪器的建设方式也很多样，在实际操作中，沿岸测站一般采用岸基站方式建设，岛屿沿岸采用海岛站方式建设，开阔水域采用平台站方式建设，在外海等水深较深的区域则采用浮标进行建设。

1.3咸潮遥感监测

遥感方法监测盐度的基本理论体系于上世纪70年代开始建立，主要有两类算法：（1）微波遥感盐度反演算法，利用辐射计测量海面发射率的变化（亮温数据）反演出海面盐度，该法在定量遥感方面优越性强，但空间分辨率低，目前主要应用于大洋水体，尚不满足近岸河口水域实际应用需求；（2）基于多光谱或高光谱数据的水色遥感反演算法，利用水体盐度与水色因子之间的关系建立反演模型，从而获取空间连续分布的河道盐度信息，这类算法操作简单、数据获取容易，更能满足咸潮实际监测的需求。

2　咸潮观测结果分析及应用

我国咸潮相关观测自上世纪60年代起至今，所获实测资料经过统计分析，被用于描述咸潮分布的时空变化规律，探讨咸潮上溯机理和影响因素，并作为物理模型和数值模拟研究的验证资料，为咸潮预警报提供有力的数据支持，对于河口地区抵御咸潮、保障区域生产生活供水起到了积极作用。咸潮观测结果的具体分析及应用主要包括以下几个方面。

2.1描述咸潮活动特点

在咸潮活动规律方面，大多数学者利用实测资料，对咸潮上溯的时间变化（日变化、周期变化、季节变化、年际变化）、空间变化（盐度平面分布、垂向分布、入侵距离、盐淡水混合特征）等进行了详细的描述和分析，研究区域大多集中在珠江口和长江口感潮河段。

在咸潮上溯机理和影响因素方面，通过盐度数据和配套观测信息的统计分析，对上游径流及主要水道分流比变化、天文潮汐运动、风力风向、波浪/流速/潮位、河口及河道地形变化、海平面变化、重大工程、流域和区域用水水平等诸多因素对河口咸潮上溯的影响进行了分析，探讨了咸潮活动的动力机制。

在观测站网布设方面，通过数值模拟结果和观测资料，分析河口盐度分布的时空变化规律，考虑盐水倒灌、盐水团下泄路径、外海盐水入侵锋面移动范围、表底层垂向盐度梯度等重要盐度变化，以及服务于水库调水安全、预报及淡水资源维护等需求，对河口盐度监测的整体性、空间均衡性和重点研究区域的站点架设进行科学合理的规划。

2.2利用GIS等工具进行二次开发

提取盐度数据和建立模型，实现咸潮入侵信息分析评价与模拟预测。对咸潮观测数据的应用，传统的数理统计方法只能确定“点”到“点”的关系，难以描述咸潮空间变化的连续过程，具有一定的局限性，因此需要利用一些工具进行二次开发。这种应用主要有三种形式：（1）对于不同预测对象，根据自身咸潮活动规律和影响因子的特点，建立不同的统计分析模式；（2）对于同一预测对象，根据不同时间尺度(如潮周期、半潮周期、日、时)咸潮活动规律和影响因子的特点，建立不同的统计分析模式；（3）对整条河道或河网区的咸情，通过统计分析模式和实测数据率定一维或二维数值模型进行分析计算。

3　结语

近年来，我国咸潮观测技术及应用的相关研究发展迅速，在实践中不断总结、探索和创新，获得了大量研究成果，但同时也存在一些问题，如缺乏大范围长系列的同步观测资料、河道地形变化等配套信息更新不及时、建立连续实时的咸潮模拟模型难度较大等，还需要不断优化咸潮监测站网，补充和完善咸情数据，明晰咸潮上溯机理，加强咸潮预警报模型开发，为河口地区抵御咸潮、保障区域供水提供有力支持。

[1]邹洪波.YSI多参数水质监测仪在咸潮测量中的应用初探[J].广东水利电力职业技术学院学报,2008,6(2):39-42.