近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响Ⅲ.盐水入侵

鲍道阳，朱建荣*

(1.华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室，上海 200062)

近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响Ⅲ.盐水入侵

鲍道阳1，朱建荣1*

(1.华东师范大学 河口海岸学国家重点实验室，上海 200062)

本文应用本系列论文Ⅱ中建立的长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式，模拟长江河口20世纪50年代、70年代和2012年盐水入侵，定量分析不同年代河势下盐水入侵状况和变化程度及其原因。在北支，不同年代盐水入侵的变化是由分流比和潮差共同作用造成的。50年代北支盐水入侵较强，70年代大幅下降，中上段出现淡水，2012年盐水入侵极为严重，整个北支被高盐水占据，上段出现强烈的盐度锋面。50年代和2012年，北支盐水倒灌南支，大潮期间远大于小潮期间，2012年远强于50年代，70年代没有北支盐水倒灌南支现象。在南支，50年代、70年代南支大部分为盐度都小于0.45的淡水，在2012年大潮期间由于出现了强烈的北支盐水倒灌，南支上段出现盐度大于0.45的盐水。在南北港，在50年代盐水入侵最严重；大潮期间，北港净分流比南港大21.6%，北港盐度小于南港盐度，外海盐水主要通过南港入侵，出现南港盐水倒灌进入北港的现象。至70年代，南支主流转向南港，南港净分流比增大，比北港大10.4%，南港盐度明显小于北港盐度；南北港盐水入侵较弱。在2012年，南支主流再次转向北港，北港分流比比南港大10.4%，南港的盐水入侵再次强于北港。小潮期间，50年代由于南港分流比相比于大潮时更小，南港盐水上溯距离更远，上段盐度比更大；至70年代，北港分流比减少，盐水入侵减弱；至2012年，由于大潮时期北支倒灌的盐水在小潮期间到达北港，北港净盐通量比大潮时期大。由于潮动力减弱，小潮期间各年代垂向盐度分层更明显，盐水入侵变化与大潮期间一致。

长江河口；河势变化；盐水入侵；盐通量；数值模拟

1 引言

决定长江河口盐水入侵的主要因子是径流量和潮汐，径流量大盐水入侵弱，潮汐大盐水入侵强[1—5]，其他还受风应力[6]、口外陆架环流[7]、河势局地变化[8—10]、海平面上升[11—12]和重大工程[13—16]等影响。长江河口盐水入侵的最大的特点表现在南支除了受外海盐水入侵外，还受上游北支盐水倒灌的影响。肖成猷和沈焕庭[17]的分析表明北支倒灌是“潮汐抽送”的结果，其在南支影响范围在新桥水道下游至南门，在南支主槽下游至石洞口。张二凤等[18]对2004年北支异常强盐水入侵的观测分析表明：河口流量较小、潮差不是太小、加上强偏北风，三者叠加是导致强盐水入侵的主要原因。吴辉和朱建荣[5]采用通量机制分析方法对北支倒灌输运进行了定量研究，结果表明：Lagrange输运和潮泵输运是北支盐水进入南支的主要动力机制。Wu等[19]利用多组数值计算结果定量地给出了北支倒灌与径流和潮差的关系式。朱建荣等[20]数值计算结果表明：枯季北支盐分倒灌随径流量增加而减小，随潮汐减弱而减小，随北风风应力减小而减小。

近年来由于长江河口一系列重大工程的开展，如青草沙水库工程、深水航道工程和横沙东滩、南汇边滩圈围促淤工程等，导致了长江局地河势发生了重大的变化，从而影响局地水动力和盐水入侵。陈泾和朱建荣[9]的模拟结果表明：北支新村沙围垦工程导致新村沙下游盐水入侵加强，新村沙上游盐水入侵减弱；工程缩窄了过水断面，减弱了北支倒灌。李林江和朱建荣[10]的模拟结果表明：南汇边滩围垦工程导致大潮期间南槽口门处和工程东南侧盐度上升，南槽中上段、北槽和横沙东滩盐度下降，北港和崇明东滩盐度上升；小潮期间，整个南槽盐度下降。Zhu等[13]数值模拟结果表明：深水航道工程的导堤阻挡了淡水在北风作用下向南的输运，导致北港盐水入侵减弱；工程增加了北槽水深，一方面增加了北槽的分流比，另一方面增加了北槽下段的斜压环流，导致工程上段盐水入侵加剧，下段盐水入侵减小，南槽盐水入侵加剧。长江口的河势还受到河道自然演变的影响，如近年来北港中段的北港北汊发育迅速[21]。从2003至2009年，该汊道不断发育，其下口延伸至北支口门。这一河势变化已对北港水动力和盐水入侵产生了重要影响[8]。

以往研究长江河势变化对盐水入侵的影响，河势变化的时间尺度较短，长时间尺度河势变化对盐水入侵影响的研究还未开展。并且，对长江河口盐水入侵的研究极大多数是在1980年以后，极少有在50年代和70年代河势下对盐水入侵的研究。北支盐水倒灌是北支河势长期演变的结果，导致了长江河口盐水入侵独特的现象。在本系列论文Ⅰ和Ⅱ中[22—23]，从20世纪50年代，到70年代，再到2012年，北支逐渐淤浅，上段与南支渐成直角，中下段趋向喇叭口形状，至现代净分流比逐渐减小、出现了大潮期间水体倒灌南支的现象。在本系列论文Ⅰ和Ⅱ的基础上，本文模拟和研究长江河口50年代、70年代河势下盐水入侵，并与2012年情形下结果作对比分析。

2 盐度平面分布和变化

先对模式计算的每一时刻垂向各层盐度作平均，再选取大潮和小潮期间6个完整的潮周期作时间平均，可得到大潮和小潮期间平均的垂向平均盐度分布。

2.1 大潮期间

在北支，50年代饮用水标准最高盐度0.45等值线(红线)在121.2°E附近(图1)，北岸盐度大于南岸盐度,整个北支盐度变化较均匀，在55 km内盐度变化了18，等值线从1到19分布均匀。在70年代(图2)，盐度0.45等值线在121.5°E附近，北支上段都是淡水，中下段盐度变化均匀,在42 km内盐度变化了16，南北岸盐度横向差异变大。在2012年(图3)，盐度0.45等值线已倒灌到南支，整个北支被高盐水占据，北支上段盐度变化非常剧烈，在11 km的距离内盐度变化了18，中下段都是高盐水，盐度空间变化不大。不同年代北支盐度的变化是由分流比和潮差双重作用造成的，大潮期间北支净分流比在50年代为2.2%，至70年代为6.8%，至2012年为-2.5%，分流比越大，北支盐水越难以向上入侵，故70年代北支盐水入侵最弱，而2012年北支分流比为负，出现盐水倒灌入南支；另一方面，北支高盐水来自于外海，由潮流带入北支，70年代北支潮差最小，潮动力最弱，故70年代北支盐水上溯最弱。

在南支，50年代该区域都是盐度都小于0.45的淡水。在70年代，情况类同50年代，该区域被淡水占据。在2012年，由于出现了北支盐水倒灌的现象，南支上段出现盐度大于0.45的倒灌盐水，沿着南支北侧向下游扩散，而在南支中下段仍被淡水占据。

在南北港，盐水入侵来自外海，口门附近盐度锋面很强。在50年代，盐水正面入侵最严重，盐度0.45等值线在吴淞口附近，由于该年代北港分流多,净分流比为60.8%，故北港盐度小于南港盐度，外海盐水主要通过南港入侵；北港上段盐度变化不大，从南北港分汊口至横沙岛约27 km盐度变化4，下段盐度变化剧烈，在20 km的距离变化了14，冲淡水向东北方向扩展；南港上段在27 km的距离盐度变化8，下段北侧盐水向陆输运，下段南侧淡水向海输运。至70年代， 0.45等值线在长兴岛中部附近，由于该年代南支主流转向南港，南港分流比增大，北港分流比为44.8%，南港盐度明显小于北港盐度；北港上段都是淡水，下段变化均匀，在26 km内变化了10；南港上段都是淡水，下段淡水从南侧入海，盐度比50年代小很多。在2012年，0.45等值线也在长兴岛中部附近，由于南支主流再次转向北港，北港分流比增大，为55.2%，南港的盐水入侵再次强于北港。北港上段都是淡水，下段淡水向东北方向扩展，扩展范围很大，5盐度等值线扩展到了122.0°E。南港上段都是淡水，下段淡水从南北两侧入海，盐水从九段沙区域向陆输运。

2.2 小潮期间

在北支，3个年代北支盐水入侵平面分布与大潮期间基本一致。

在南支，50年代南支中上段仍被淡水占据，在南支下段南侧受到下游正面入侵的影响盐度大于0.45。在70年代小潮期间和大潮期间一致，南支被淡水占据。在2012年，由于在小潮前的大潮期间倒灌盐水进入了南支，沿北侧向下输运，故南支北侧盐度大于0.45，而南侧仍被淡水占据。

在南北港，50年代盐度横向差异比大潮期间更加显著，南港盐水上溯距离更大，0.45等值线到达吴淞口上游11 km处，这是因为北港分流比在小潮时比大潮时更大，为61.2%；北港淡水顺着主流方向沿东南方向扩展，扩展范围比大潮时更大；南港上段盐度比大潮时大，下段盐度与大潮相似，盐水从北侧向陆入侵，淡水从南侧向海扩展。至70年代，北港分流比在小潮时比大潮时大，为48.9%，使得南北港盐度差异变小；北港盐度分布与大潮相似；南港上段盐度大于大潮期间，0.45等值线比大潮期间向上游移动了15 km，南港下段盐度分布与大潮相似。至2012年，由于大潮时的北支盐水倒灌，南支北岸盐度均大于0.45，南北港盐度在小潮期间均大于大潮期间；北港淡水向东北扩散的趋势变小；南港上段0.45等值线比大潮期间上移13 km，下段分布与大潮相似。

图1 50年代大潮(a)和小潮期间(b)垂向平均盐度分布Fig.1 Distributions of depth-averaged salinity during spring (a) and neap (b) tides in 1950s

图2 70年代大潮(a)和小潮期间(b)垂向平均盐度分布Fig.2 Distributions of depth-averaged salinity during spring (a) and neap (b) tides in 1970s

图3 2012年大潮(a)和小潮期间(b)垂向平均盐度分布Fig.3 Distributions of depth-averaged salinity during spring (a) and neap (b) tides in 2012

图4 大潮期间的单宽盐通量分布Fig.4 Distributions of the transectional salt flux during spring tide

图5 纵向断面sec 1、sec 2、sec 3和南北支、南北港横断面分布Fig.5 Positions of longitudinal section sec 1, sec 2, sec 3 and transects across the North and South Branch, the North and South Channel断面上数字为离上端的距离。a.50年代；b.70年代；c.2012年The numbers labeled on the sections represent the distance from the start point of section. a.1950s; b.1970s;c.2012

图6 大潮期间沿北支纵向sec 1盐度分布Fig.6 Distributions of salinity along North Branch longitudinal sec 1 during spring tide.

图7 大潮期间沿南支-北港纵向sec 2盐度分布Fig.7 Distributions of salinity along South Branch-North Channel longitudinal sec 2 during spring tide

图8 大潮期间沿南支-南港纵向sec 3盐度分布Fig.8 Distributions of salinity along South Branch-South Channel longitudinal sec3 during spring tide

图9 小潮期间沿北支纵向sec 1盐度分布Fig.9 Distributions of salinity along North Branch longitudinal sec 1 during neap tide

图10 小潮期间沿南支-北港纵向sec 2盐度分布Fig.10 Distributions of salinity along South Branch-North Channel longitudinal sec 2 during neap tide

图11 小潮期间沿南支-南槽纵向sec 3盐度分布Fig.11 Distributions of salinity along South Branch-South Channel longitudinal sec 3 during neap tide

3 单宽盐通量分布

给出6个完整的大潮周期内的潮平均单宽盐通量数据(图4)，分析3个年代盐分输运情况。本文仅给出大潮期间的单宽盐通量分布。

在50年代，北支整体盐通量方向向陆，上段盐度倒灌南支；南支受北支倒灌盐分的影响通量整体向海；至南北港分汊口处，可以明显看出盐分从南港向北港输运，这是由于50年代南港分流比很小，且南港主河道沿南侧，故盐水在Stocks漂流的带动下沿北侧持续向上输运，至分汊口后与上游下来的盐分一同灌入北港，这也是50年代南北港盐水入侵最严重的原因；口外区域盐通量方向朝北，盐水大量从南港入侵，加之50年代南港分流比很小，也是导致50年代南港盐水上溯倒灌北港的原因之一。

至70年代，北支分流比变大，北支盐分向上输运量很小，北支上段和南支盐通量都趋于0；南支也同样没有盐分输运；南港分流比增大，使南港的盐分向上输运距离减小，而北港受外海入侵没南港严重，故北港分流比的减小并未导致70年代北港盐水的入侵加剧；口外区域盐通量仍然向北。

至2012年，北支盐通量几乎全都朝陆，且量值很大；北支倒灌入南支的盐分沿南支主槽向下输运，至南北港分汊口后分成两路入海，在北港沿北侧主槽向下输运，在南港沿南侧主槽向下输运；口外区域盐通量仍然向北。

4 盐度纵向剖面分布和变化

给出纵向断面的盐度剖面分布可看出盐水入侵的距离，以及在垂向上的分布。图5给出了50年代、70 年代和2012年北支、南支-北港、南支-南港纵向断面分布。北支断面sec 1从崇头出发，遍历整个北支直至口外；断面sec 2从崇头以南出发，经历南支北侧河道后转向新桥通道，之后从北港直至口外；断面sec 3从南北支分汊口南支南侧主槽出发，经历南支主槽后进入南港，之后从南槽入海。

4.1 大潮期间

沿北支断面sec 1(图6)，在50年代从北支上段10 km处至口门60 km处盐度等值线分布均匀，垂向混合均匀；在口外60 km至90 km的范围内盐度先减小后增大，表层盐度低于底层盐度，这是北港口外表层淡水向东北扩散而来的低盐水；在90 km至110 km盐度等值线再次均匀分布、垂向混合均匀。至70年代，中段32 km以上河道出现盐度低于0.45的淡水，盐度1的等值线显著向下游移动，移动距离为25 km左右，在80 km处以上北支盐度大幅下降，垂向分布较均匀，盐水入侵显著下降；盐度等值线分布呈“密-疏-密”的变化趋势，盐度大于15的区域表层盐度低于底层。至2012年，盐度等于20的等值线位于离北支上段13 km处，且在以上河段出现强烈的盐度锋面；在口门60 km处盐度达到28，往东盐度下降，表层盐度垂向变化显著，低盐水也是北港向东北输运扩散造成的。总体上，北支50年代盐水入侵较强，70年代大幅下降，中上段出现淡水，2012年盐水入侵极为严重，整个北支被高盐水占据。

沿南支-北港断面sec 2(图7)，在50年代盐度0.45等值线底层在堡镇附近50 km处，表层在58 km处，在横沙岛北侧80 km以东的北港存在强烈的盐度锋面，表层盐度小于底层。至70年代，各盐度等值线均比50年代向河口下游移动，盐度3以下等值线移动了约9 km左右，盐度3以上等值线移动了约5 km左右。至2012年，各盐度等值线比70年代更向外移动，移动距离约为5 km左右；在0至20 km南支上段出现盐度大于0.45的区域，这是受北支倒灌的盐水影响导致的。总体上，沿南支-北港纵断面70年代相比于50年代盐水入侵减弱，2012年相比于70年代北港盐水入侵减弱，但南支因北支盐水倒灌加剧而增强。

沿南支-南港断面sec 3(图8)，在50年代盐度0.45等值线底层在48 km处，表层在吴淞口附近53 km处，在80 km以东拦门沙的盐度大于5，在口门区域盐度锋面强烈。至70年代，盐度0.45等值线在80 km处，比50年代向外移动27 km，其他盐度等值线均向外移动，垂向混合比较均匀。相对于50年代北港分流从60.8%减少至44.8%，但盐水入侵减弱，原因在于50年代南港盐水倒灌进入北港，导致北港盐水入侵加剧。至2012年，盐度0.45等值线表层在78 km处，底层在70 km处，比70年代向河口上游移动了10 km，其他盐度等值线均向陆移动，南槽拦门沙区域盐度出现显著的分层，底层盐度远大于表层盐度。总体上，沿南支-南港纵断面70年代相比于50年代盐水入侵减弱，2012年相比于70年代南港盐水入侵增强。

4.2 小潮期间

沿北支断面sec 1(图9)，在50年代在13 km上游为淡水，下游各个等值线较大潮稍向外移动，距离约为4 km，说明由于潮动力的减弱小潮期间北支盐水入侵比大潮期间减弱；在北支中上段至中下段的20～50 km范围内，盐度锋面强烈；由于小潮期间北港入海低盐水往东南方向扩展，并未向北支口门区域扩展，故北支口门区域并未如大潮期间出现较低盐水。至70年代，较大潮时盐度15以下等值线向下游移动，15以上等值线向上游移动，在北支下段至口外50～110 km长距离范围内盐度锋面极为强烈，在口门处出现盐水楔现象；相比于50年代，北支盐水入侵明显减弱。至2012年，低盐水区域等值线较大潮略向外移动，北支上段出现强烈的盐度锋面；相比于70年代，盐水入侵显著加剧。

沿南支-北港断面sec 2(图10)，由于小潮期间潮动力较弱，沿该断面中下段产生强盐水楔，底层盐度远大于表层盐度。在50年代，0.45等值线在底层位于堡镇附近52 km处，在表层位于横沙小港北侧70 km处，表底层距离相差18 km，其他盐度等值线表底层距离都相差30 km左右，垂向分层显著，垂向盐度表底相差10左右；50 km以上为盐度低于0.45的淡水。至70年代，相对于50年代北港分流从61.2%减少至48.9%，但盐水入侵减弱，盐水楔强度减弱，原因同样在于50年代南港盐水倒灌进入北港。至2012年，受北支盐水倒灌的影响，在南支中上段北侧10至48 km范围内出现大片盐度高于0.45的区域；仅在长兴岛北侧的48～55 km范围内出现淡水；北港口门处垂向分层显著，在拦门沙区域90～110 km内等值线几乎平行于水平面，表底盐度相差17；相比于70年代北港盐水入侵减弱，南支因北支盐水倒灌加强盐水入侵加剧。

沿南支-南港断面sec 3(图11)，在50年代盐度0.45等值线底层在浏河下游的35 km处，表层在吴淞口50 km处，均比大潮期间向陆移动，中段盐度分层明显，等值线表底距离相差30 km左右，垂向表底盐度相差7左右。至70年代，盐度0.45等值线底层在外高桥61 km处，表层在79 km处，比大潮期间向陆移动，中段垂向表底盐度相差7；相比于50年代，盐水入侵大幅减弱。至2012年，盐度0.45等值线底层在58 km处，表层在81 km处，南槽等值线平行于水平面，垂向表底盐度相差11；相比于70年代，盐水入侵加重。

5 分汊口横断面盐通量

给出图5中4个横向断面的盐通量，分析南北支、南北港分汊口的盐度输运情况，正值表示向海，负值表示向陆。

5.1 南北支

大潮期间(表1)，在50年代，涨潮盐通量北支为-6.35 kg/s，南支为-0.47 kg/s，落潮盐通量北支为3.33 kg/s，南支为0.99 kg/s，可见涨潮和落潮盐分输运在北支上游较大，而在南支上游较小；净盐通量北支为-0.42 kg/s，南支为0.39 kg/s，两者量值相当，表明北支盐分存在倒灌，倒灌盐水通过南支往下游输运。至70年代，北支盐分并未输运到南北支上游，所以盐通量均为0。至2012年，各盐通量均大幅增加，涨潮盐通量北支为-36.85 kg/s，南支为-27.88 kg/s，落潮盐通量北支为10.31 kg/s，南支为29.22 kg/s；净盐通量北支为-5.91 kg/s，南支为5.99 kg/s，两者几乎相等，表明南支上游的盐通量是由北支盐分倒灌产生的。

小潮期间(表2)，在50年代，涨潮盐通量北支为-1.84 kg/s，南支为-0.05 kg/s，落潮盐通量北支为1.36 kg/s，南支为0.13 kg/s，净盐通量北支为-0.07 kg/s，南支为0.06 kg/s。至70年代，盐通量仍都为0。至2012年，涨潮盐通量北支为-15.46 kg/s，南支为-6.87 kg/s，落潮盐通量北支为7.42 kg/s，南支为8.28 kg/s，净盐通量北支为-1.67 kg/s，南支为1.70 kg/s。小潮期间，南北支盐通量的变化规律与大潮期间相同，因为潮动力弱，各通量量值比大潮期间小。

表1 大潮期间南北支涨潮、落潮和净盐通量(kg/s)

表2 小潮期间南北支涨潮盐通量、落潮盐通量和净盐通量(kg/s)

5.2 南北港

大潮期间(表3)，在50年代，涨潮盐通量北港为-84.78 kg/s，南港为-145.50 kg/s，落潮盐通量北港为58.04 kg/s，南港为105.88 kg/s，涨落潮期间南港输送了大量盐分，这是由于南港分流比小，导致盐水入侵严重所致；净盐通量北港为1.39 kg/s，南港为-0.08 kg/s，南港净通量为负，表明在潮平均后南港盐分向上游输运，与上文单宽盐通量分析得出的在50年代存在南港向北港输运盐水的结论相一致。至70年代，涨潮盐通量北港为-29.72 kg/s，南港为-0.69 kg/s，落潮盐通量北港为19.36 kg/s，南港为0.49 kg/s；净盐通量北港为-0.17 kg/s，南港为0.01 kg/s，该年代南北港盐度正面入侵较弱，南、北港盐通量比50年代小很多，北港净盐通量为负，表明北港盐分在大潮期间向上输运，但从单宽盐通量的分布来看，向上输运的盐分并未影响到南港。至2012年，涨潮盐通量北港为-20.35 kg/s，南港为-10.55 kg/s，落潮盐通量北港为16.69 kg/s，南港为10.10 kg/s，净盐通量北港为1.59 kg/s，南港为1.12 kg/s；由于该年代南北港分流比较为平均，南北港净盐通量的量值也相当。

小潮期间(表4)，在50年代，涨潮盐通量北港为-36.55 kg/s，南港为-189.11 kg/s，落潮盐通量北港为26.44 kg/s，南港为132.47 kg/s，净盐通量北港为0.97 kg/s，南港为-8.81 kg/s；北港通量比大潮时减小，而南港通量比大潮时增加，这是因为50年代南港小潮盐水入侵距离比大潮时远，导致盐通量增加，而北港上段盐度较大潮略有减小，盐通量也相应减小。至70年代，涨潮盐通量北港为-12.57 kg/s，南港为-6.85 kg/s，落潮盐通量北港为9.32 kg/s，南港为5.47 kg/s，净盐通量北港为0.03 kg/s，南港为0.11 kg/s；同样呈现小潮时北港盐通量小于大潮时，南港盐通量大于大潮时的现象。至2012年，涨潮盐通量北港为-15.56 kg/s，南港为-15.19 kg/s，落潮盐通量北港为16.92 kg/s，南港为16.32 kg/s，净盐通量北港为3.16 kg/s，南港为1.92 kg/s；南港盐通量仍然大于大潮时期，但北港落潮盐通量和大潮时期相当，北港净盐通量比大潮时期大，这是由于大潮时期北支倒灌的盐水在小潮期间到达北港导致的。

表3 大潮期间南北港涨潮盐通量、落潮盐通量和净盐通量(kg/s)

表4 小潮期间南北港涨潮盐通量、落潮盐通量和净盐通量(kg/s)

6 结论

本文应用本系列论文Ⅱ中建立的长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式，模拟长江河口50年代、70年代和2012年盐水入侵，从大潮和小潮期间盐度和单宽盐通量的平面分布、沿北支、南支-北港和南支-南港盐度纵向剖面分布、分汊口横断面盐通量定量分析不同年代河势下盐水入侵状况和变化程度及其原因。

在北支，不同年代盐水入侵的变化是由分流比和潮差双重作用造成的。大潮期间，北支上端涨潮盐通量和净盐通量在50年代分别为-6.35 kg/s、-0.42 kg/s，70年代分别为0，2012年分别为-36.85 kg/s、 -5.91 kg/s。小潮期间，北支上端涨潮盐通量和净盐通量在50年代分别为-1.84 kg/s、-0.07 kg/s，70年代分别为0，2012年分别为-15.46 kg/s、-1.67 kg/s。50年代和2012年，北支盐水倒灌南支，大潮期间远大于小潮期间，2012年远强于50年代，70年代没有北支盐水倒灌南支现象。北支50年代盐水入侵较强，70年代大幅下降，中上段出现淡水，2012年盐水入侵极为严重，整个北支被高盐水占据，上段出现强烈的盐度锋面。北支口门处大潮期间出现低盐水，是由北港低盐水输运扩散所致，小潮期间消失。

在南支，由于50年代北支盐水倒灌较弱、70年代无北支盐水倒灌，故50、70年代南支均为盐度都小于0.45的淡水；在2012年，大潮期间由于出现了强烈的北支盐水倒灌，南支上段出现盐度大于0.45的盐水，沿着南支北侧向下游扩散，盐度入侵加剧，而在南支中下段仍被淡水占据。

在南北港，大潮期间，在50年代盐水正面入侵最严重，北港净分流比为60.8%，北港盐度小于南港盐度，外海盐水主要通过南港入侵，出现南港盐水倒灌进入北港的现象；净盐通量北港为1.39 kg/s，南港为-0.08 kg/s，南港净通量为负，表明在潮平均后南港盐分向上游输运。至70年代，南支主流转向南港，南港分流比增大，北港分流比为44.8%，南港盐度明显小于北港盐度；南港下段淡水盐度比50年代小很多；净盐通量北港为-0.17 kg/s，南港为0.01 kg/s，南北港盐水正面入侵较弱。在2012年，由于南支主流再次转向北港，北港分流比增大为55.2%，南港的盐水入侵再次强于北港。70年代相比于50年代，北港和南港盐水入侵均减弱；2012年相比于70年代，北港盐水入侵减弱，南港盐水入侵增强；净盐通量北港为1.59 kg/s，南港为1.12 kg/s；北港净盐通量大于南港。小潮期间，50年代由于南港分流比相比于大潮时更小，南港盐水上溯距离更远，上段盐度比更大；净盐通量北港为0.97 kg/s，南港为-8.81 kg/s。70年代相比于50年代，北港分流比减少，盐水入侵减弱，原因同样在于50年代南港盐水倒灌进入北港；净盐通量北港为0.03 kg/s，南港为0.11 kg/s。2012年相比于70年代，北港盐水入侵减弱，南港盐水入侵加重；净盐通量北港为3.16 kg/s，南港为1.92 kg/s，北港净盐通量比大潮时期大，原因在于大潮时期北支倒灌的盐水在小潮期间到达北港导致的。

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The effects of river regime changes in the Changjiang Estuary on hydrodynamics and salinity intrusion in the past 60 yearsⅢ.Saltwater intrusion

Bao Daoyang1, Zhu Jianrong1

(1.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch,EastChinaNormalUniversity,Shanghai200062,China)

The 3D numerical model of the Changjiang Estuary built in the series paper Ⅱ was used to simulate the saltwater intrusion in 1950s, 1970s and 2012, and the changes of saltwater intrusion under different river regimes and their reasons were analyzed quantitatively in this paper. In the North Branch, the saltwater intrusion were controlled by the water diversion ratio and tidal range. In 1950s and 2012, saltwater spilled over from the North Branch to the South Branch and the magnitude was greater during spring tide than during neap tide, and was greater in 2012 than in 1950s. This phenomenon didn’t appear in 1970s. In 1950s, saltwater intrusion was severe in the North Branch. In 1970s, it decreased greatly, and a large amount of fresh water appeared in the upper and middle reaches. In 2012, the saltwater intrusion was very severe and the whole North Branch was occupied by saltwater, sharp salinity front appeared in the upper reaches. In the South Branch, fresh water occupied the most area in 1950s and 1970s, and in 2012 saltwater with salinity greater than 0.45 appeared in the upper reaches because saltwater spilled over from the North Branch. In the North and South Channel, saltwater intrusion in the 1950s was the most severe. During the spring tide, the net water diversion ratio in the North Channel was higher than that that in the South Channel by 21.6%, which caused the salinity in the North Channel was lower than that in the South Channel, resulting in the saltwater from the open sea intruded mainly through the South Channel, and returned over from the South Channel to the North Channel. In 1970s, the mainstream of the South Branch turned to the South Channel, which caused the net water diversion ratio in the South Channel increased, and became higher than that in the North Channel by 10.4%, causing the salinity in the South Channel was lower than that in the North Channel; the saltwater intrusion was weakest in the South and North Channel. In 2012, the mainstream of the South Branch turned to the North Channel again and the net water diversion ratio in the North Channel was higher than that in the South Channel by 10.4%, resulting in the saltwater intrusion in the South Channel greater than that in the North Channel. Comparing with the situation in 1950s, the saltwater intrusion in 1970s was lower in the North and South Channel. Comparing with the situation in 1970s, the saltwater intrusion in 2012 was lower in the North Channel and was higher in the South Channel. During the neap tide, the net water diversion in the South Channel was lower than that that during the spring tide in 1950s, causing the saltwater intruded more farer and the salinity in the upper reaches was higher; in 1970s, the salinity intrusion in the North Channel decreased because of the reduction of the net water diversion ratio; in 2012, the saltwater that spilled over from the North Branch in the spring tide arrived the North Channel, which caused the salt flux in the neap tide being greater than that in the spring tide. The salinity was more stratified in vertical because of the lower tidal dynamics in the three periods, and the changes of saltwater intrusion was almost same as that during the spring tide.

Changjiang Estuary; river regime change; saltwater intrusion; salt flux; numerical simulation

10.3969/j.issn.0253-4193.2017.04.001

2016-03-04；

2016-05-07。

国家自然科学基金项目(41476077)；上海市科委重点项目(14231200402)。

鲍道阳(1991—)，男，上海市人，从事河口海岸动力学研究。E-mail:bdy1991@hotmail.com

*通信作者：朱建荣(1964—)，男，浙江省海宁市人，研究员，从事河口海岸动力学研究。E-mail:jrzhu@sklec.ecnu.edu.cn

P731.23

A

0253-4193(2017)04-0001-15

鲍道阳，朱建荣. 近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响Ⅲ. 盐水入侵[J].海洋学报，2017，39(4)：1—15,

Bao Daoyang, Zhu Jianrong. The effects of river regime changes in the Changjiang Estuary on hydrodynamics and salinity intrusion in the past 60 years Ⅲ. Saltwater intrusion[J]. Haiyang Xuebao，2017，39(4)：1—15, doi:10.3969/j.issn.0253-4193.2017.04.001