长江河口盐水入侵长期演变分析
2021-01-01顾靖华朱建荣裘诚袁瑞李志鹏仇威金智
顾靖华 朱建荣 裘诚 袁瑞 李志鹏 仇威 金智
摘要:本文基于吳淞、高桥和宝钢测站不同年代盐度观测资料,以及吴淞水厂、陈行水库和青草沙水库取水口实测盐水入侵天数,结合大通径流量和长江口卫星遥感河势变化,分析了20世纪70年代至今长江口盐水入侵演变过程.吴淞、高桥和宝钢测站实测枯季盐度变化表明,20世纪70年代长江口盐水入侵严重,20世纪80年代盐水入侵趋弱,1990—1996年盐水入侵减弱.从盐度变化过程看,盐度峰值宝钢测站先于吴淞测站,吴淞测站先于高桥测站,表明盐水入侵来源于上游北支盐水倒灌.吴淞水厂、陈行水库和青草沙水库取水口各年盐水入侵次数表明,1974—1981年长江口盐水入侵非常严重,尤其是1974年、1979年和1980年,吴淞水厂取水口盐水入侵天数均超过了70 d.1982—1995年是长江河口盐水入侵较弱时期.1996—2002年是长江河口盐水入侵增强时期,1996年、1999年和2001年发生严重的盐水入侵.2003—2020年是长江河口盐水入侵显著减弱时期.2003年三峡水库建成及之后长江流域上游梯级水库的建设,枯季径流量显著增加导致盐水入侵减弱.从1974—2013年长江口卫星遥感图显示的河势变化上看,20世纪70年代北支还是开阔的河道,随着永隆沙、兴隆沙、新村沙的相继圈围并岸,以及北支下段南侧滩涂的围垦,北支明显变窄,纳潮量减小,导致在长时间尺度上北支盐水倒灌逐渐减弱.这也从北支河势变化上说明了20世纪70年代盐水入侵严重,之后尤其是21世纪以来盐水入侵趋弱的原因.径流量和河势变化是长江口盐水入侵长期变化的主因,长江口盐水入侵减弱有利于长江口水源地淡水资源保护.
关键词:长江河口;盐水入侵;长期演变;径流量;河势
中图分类号:P731.2文献标志码:ADOI:10.3969/j.issn.l000-5641.2021.06.017
Analysis of the long-term evolution of saltwater intrusion in the Changjiang Estuary
GU Jinghua1,ZHU Jianrong1,QIU Cheng2,YUAN Rui3,LI Zhipeng1,QIU Wei1,JIN Zhi1
(1. State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research,East China Normal University,Shanghai200241. China;2. Shanghai Marine Monitoring and Forecasting Center?Shanghai 200062,China;3. College of Ocean Science and Engineering. Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)
Abstract:In this study,we analyzed the evolution of saltwater intrusion in Changjiang Estuary since the 1970s based on:salinity data collected at the Wusong. Gaoqiao,and Baogang stations;days of saltwater intrusion at the water intakes of the Wusong water plant. Chenhang reservoir,and Qingcaosha reservoir;river discharges at Datong station;and satellite remote sensing data of estuarine topography changes. The measured salinity changes at Wusong,Gaoqiao,and Baogang stations in the dry seasons showed that the saltwater intrusion in the Changjiang Estuary was serious in the 1970s,became weak in the 1980s,and wasweak from 1990 to 1996. The peak salinity at Baogang station occurred prior to Wusong station,and the peak salinity at Wusong station occurred prior to Gaoqiao station;these observations indicate that the saltwater intrusion originated from upstream saltwater spilling over from the North Branch. The annual days of saltwater intrusion at the water intakes of the Wusong water plant. Chenhang reservoir,and Qingcaosha reservoir indicate that the saltwater intrusion was serious from 1974 to 1981 and particularly acute in 1974,1979 and 1980;in these cases,the days of saltwater intrusion at the water intake of Wusong water plant exceeded 70 days. The saltwater intrusion was relatively weak from 1982 to 1995. The saltwater intrusion intensified from 1996 to 2002,and serious saltwater intrusion occurred in 1996,1999,and 2001. The saltwater intrusion from 2003 to 2020 decreased significantly. The construction of the Three Gorges reservoir in 2003 and the cascade reservoirs in the upper reaches of the Changjiang Basin after 2003 resulted in a significant increase in river discharge during the dry season;this phenomenon was the main driver for the weakening saltwater intrusion. The changes in estuarine topography from 1974 to 2013 were detected by satellite remote sensing images;in particular,the North Branch was a wide river in the 1970s. With the successive reclamations of Yonglongsha,Xinglongsha. and Xincunsha,as well as the reclamation of the south shoal in the lower reaches of the North Branch,the North Branch became narrow and the tidal capacity decreased;the sequence of events subsequently led to the gradual weakening of saltwater spillover from the North Branch into the South Branch in a long time scale. The topography changes of the North Branch also explain the drivers for the serious saltwater intrusion that occurred in the 1970s and the relative weakening of saltwater intrusion over time,particularly since the beginning of this century. River discharge and estuarine topography changes are the main drivers for the long-term changes in saltwater intrusion in the Changjiang Estuary. With the construction of more reservoirs in the upper reaches of the Changjiang River and further shrinkage of the North Branchy saltwater intrusion will continue to weaken. These changes are conducive to the safety of freshwater resources in the Changjiang Estuary.
Keywords:Changjiang Estuary;saltwater intrusion;long-term evolution;river discharge;estuarine topography
0引言
河口盐水入侵是指口外高盐水随涨潮流沿着河口向上输运和混合,造成上游河道水体变咸,是河口特有的自然现象.河口盐水入侵主要决定于潮汐和径流量[1-13],还受风应力[14-17]和河势变化[18-23]等影响.从这些因子对盐水入侵影响的时间尺度看,潮汐具有半日涨落潮、半月大小潮的显著变化,也具有季节性的变化,但季节变化幅度远小于半日涨落潮和半月大小潮短时间尺度的变化幅度.更长周期的潮汐变化对盐水入侵的影响很微小.径流量具有显著的季节变化,具有洪季和枯季之分.一般河口盐水入侵发生于枯季径流量偏低季节.径流量从根源上取决于流域降水,而降水取决于大气运动和海气相互作用等,如季风、ENSO、太平洋涛动(PDO)等,具有不同的变化周期.对气候变化引起的流域降水变化,则是一个年代际的更长周期的变化.流域工程,如大量水库的建设,会季节性调节径流量,进而影响河口盐水入侵.因此,流域水库工程和气候变化对河口盐水入侵的影响体现在季节性、年际和年代际的不同时间尺度上.对风应力,就目前研究情况看主要体现在几天的大风和季节性的季风上,更长时间尺度上风况变化对河口盐水入侵的影响很少见诸报道.河势变化受自然演变和人类活动的影响,自然演变是个漫长过程,而人类活动如河口圈围、航道疏浚和筑堤,在工程建成前后较短的时间尺度上影响河口盐水入侵.
盐水入侵与自然因子、生态环境、淡水资源分布和城市供水等密切相关.河口盐水入侵已成为河口地区严重的环境问题和制约当地经济发展的一大因素,对居民生活用水、农业用水和城市工业生产用水产生影响.长江河口地区是我国人口密集度最高、经济最发达的地区之一,也是中国最大的河口(图1).对河口盐水入侵研究,以往大都集中在较短的时间尺度上,主要原因:一是盐度观测资料获取上,长时间尺度如几十年要获得定点连续盐度实测资料难度很大;二是在长时间尺度上数值模拟盐水入侵计算机能力受到限制,另外变化的岸线和水深在模式中较难处理.基于此,本文利用收集到的长时间尺度盐度观测资料,分析20世纪70年代至今长江口盐水入侵演变历史,期望在长时间尺度上了解长江口盐水入侵的变化过程.在长时间尺度上研究长江河口盐度入侵,对了解盐水入侵的演变过程和河口淡水资源的利用具有理论意义和应用价值.
1研究方法
本文收集长江口内典型站点长时间尺度盐度观测资料,结合径流量和河势变化,分析长江口盐水入侵演变历史.历史上长江口盐度测站的布设,主要基于水库取水口考慮,监测和分析盐度的变更,保障水库取水的安全.随着上海经济、人口和社会的发展,长江口水源地多次变更,盐度测站也随之变更.因此,难于取得同一测站长时间连续的盐度观测资料.吴淞、高桥测站位于南港上段南岸(图1),实测盐度时段为1973—1995年,服务于吴淞水厂.宝钢测站位于南支中段南岸,实测盐度时段为1980—1992年,服务于宝钢水库.陈行测站紧邻宝钢测站,实测盐度时段为1993年至今,服务于陈行水库.青草沙水库取水口测站实测盐度时段为2010年至今,服务于青草沙水库.
本文还收集了具有实测盐度月份对应的大通实测月均径流量数据,以及1974—2013年长江口卫星遥感图,从径流量和河势变化上分析盐水入侵长期变化的成因.
2结果与分析
2.1盐度测站盐度随时间变化
长江口盐水入侵主要发生在12月至次年4月低径流量期间,因此,本文仅给出这4个月吴淞、高桥和宝钢测站不同年代盐度随时间变化的分布.20世纪70年代(图2),吴淞和高桥测站受盐水入侵严重.1973年12月至1974年4月枯季,吴淞测站盐度峰值为1.5~2.0,而高桥盐度峰值为2.5~5.0,下游测站高桥的盐度比上游测站吴淞的盐度高得多.1976—1977年枯季,盐度最大值在吴淞测站达到了6.2,在高桥测站达到了5.2,盐水入侵严重.从盐度上升过程看,吴淞测站先于高桥,且量值大于高桥,表明盐水入侵来源于上游,即北支盐水倒灌. 1977—1978年枯季,同样发生严重的盐水入侵,吴淞和高桥测站盐度变化过程与1976—1977年相似,盐水入侵来源于北支盐水倒灌.
20世纪80年代(图3和图4),1979—1980年枯季,宝钢测站开始监测盐度,盐度峰值为2.6~3.9,相位上先于吴淞和高桥测站,表明盐水入侵较为严重,且来源于北支盐水倒灌.高桥测站盐度高于吴淞,这表明高桥测站还受外海盐水的正面入侵.1980—1981年枯季,吴淞和高桥最大盐度约为1.5,盐水入侵较弱,来自上游北支盐水倒灌.1981—1982年枯季,吴淞和高桥测站最高盐度约为2.0,盐水入侵较弱.1982—1983年枯季,吴淞测站最高盐度约为0.6,高桥测站约为1.9,盐水入侵弱.但在宝钢测站,两个盐度的峰值达到了1.8和1.5,峰值大于下游的吴淞和高桥测站,而相位超前,说明盐水源自上游的北支倒灌.1983—1984年枯季,3月18—28日发生了一次严重的盐水入侵,宝钢和吴淞测站最大盐度约为4.0,高桥测站约为3.2,同样来自北支盐水倒灌.1984—1985年枯季,盐水入侵趋弱,最高盐度在吴淞测站约为1.2,高桥测站约为1.5,宝钢测站约为1.0.1985—1986年枯季,最大盐度在宝钢测站约为2.1,在吴淞和高桥测站约为1.6,盐水入侵比前一年略强,但仍为较弱.1986—1987年枯季,1月5日至3月23日盐水入侵显著增强,盐水来源于北支倒灌.盐度最大值在宝钢测站约为3.1,在吴淞测站约为3.2,在高桥测站约为4.1. 1987—1988年枯季,盐水入侵较弱,盐度最大值在宝钢测站约为2.6,在吴淞测站约为1.7.宝钢测站盐度峰值大于吴淞测站,相位先于吴淞测站.
20世纪90年代(图5),1991—1992年枯季,除了1月1—6日在吴淞测站出现最高盐度为3.9的较严重盐水入侵外,其他时段和测站盐水入侵不显著.1992—1993年枯季,吴淞和高桥最大盐度小于1.5,盐水入侵不显著.1993—1994年枯季,1月17—31日出现一次较强盐水入侵,宝钢和吴淞测站最高盐度分别达到了3.7和2.0,其他时段盐水入侵较弱.1994—1995年枯季,陳行测站除了出现短时较高盐度,吴淞和陈行测站盐水入侵很弱.1995—1996年枯季,2月22日至3月31日出现持续时间长的较严重盐水入侵,最高盐度在宝钢测站达到3.9,在陈行测站达到2.5.
2.2取水口氯度超标天数
本文收集了1974—1993年吴淞水厂取水口、1994—2008年陈行水库取水口、2011—2020年青草沙水库取水口各年氯度大于等于250 mg/L (饮用水盐度标准,盐度相当于0.45,高于此数值即认为发生盐水入侵)的天数,用来分析在这3个取水口盐水入侵的年际和年代际变化.
在吴淞水厂取水口,1974—1993年逐年盐水入侵的天数见图6和表1,可见1974—1981年盐水入侵严重,1年超过30d的年份有1974、1977、1978、1979、1980和1981年,这与实测盐度变化过程(图2和图3)大致是一致的.
在陈行水库取水口,1994—2008年逐年盐水入侵的天数见图7和表2,其间盐水入侵严重的年份为1996年、1999年和2001年,分别达到了31d、73d和75d.
在青草沙水库取水口,2011—2020年逐年盐水入侵的天数见图8和表3,其间盐水入侵严重的年份仅为2014年,达到了30 d.近十年盐水入侵大幅减弱,2015—2020年各年不超过7d.
总体上看,1974—1981年期间长江口盐水入侵非常严重,尤其是1974年、1979年和1980年,吴淞水厂取水口盐水入侵天数均超过了70d.1982—1993年,除1987年盐水入侵较严重外,其余12年盐水入侵均趋弱.1994—2008年期间,1996—2001年盐水入侵严重,尤其是1999年和2001年陈行水库取水口盐水入侵天数分别达到了73d和75d. 2002—2008年,盐水入侵又趋弱,每年都未超过10d.2011-2020年期间,除了2014年发生严重的盐水入侵,在青草沙水库取水口盐水入侵天数达到30d外,2015—2020年盐水入侵很弱.可见,在长的时间尺度上长江河口盐水入侵呈现出较为复杂的演变过程,下面对这几个时段盐水入侵变化的原因进行分析.
2.3长江河口盐水入侵演变的主要原因
长江河口盐水入侵主要决定于潮汐和径流量[7,10,24-28],其他还包括人类活动和河势变化等[7,29].从半日、半月的涨落潮和大小潮时间尺度上看,长江河口盐水入侵主要决定于潮汐,但从年际和年代际时间尺度上看,盐水入侵主要决定于径流量和河势的变化.本文研究长时间尺度长江口盐水入侵的演变,下面主要从径流量和河势变化分析盐水入侵的原因.
2.3.1径流量变化
径流的作用可体现在较短时间尺度上,如几天内的流域降雨可较快地增加径流量;也可体现在较长时间尺度上,如季节、年际和年代际变化[24].气候变化引起的流域降水的变化,以及人类活动如流域众多水库和南水北调工程等,均改变着长江径流量.径流量大,河口盐水入侵弱;反之亦然.
1973—2020年期间12月至次年4月各月平均径流量分别为14500、12600、13200、18100和24500m/s.1974—1981年期间,长江径流量明显偏低,是造成这一时期盐水入侵严重的原因.1974—1980年,枯季径流量出现接近和小于9000 m/s的月份,如1974年枯季1月大通径流量仅8800 m/s,3月径流量仅10600 m/s,径流量偏低显著,导致吴淞水厂不宜取水天数达到95d(表1).1978—1979年枯季,1978年12月径流量仅11500 m/s,已经偏低;1979年1月径流量仅7200 m/s,严重偏低;2月径流量7700 m/s,明显偏低;3月径流量10400 m/s,也偏低.1978—1979年枯季特低径流量持续时间长达4个月,造成了长江河口有盐度观测记录以来最为严重的盐水入侵事件,吴淞水厂不宜取水天数达到140d. 1979—1980年枯季,1979年12月径流量仅9600 m/s,明显偏低;1980年1月径流量仅8300 m/s,严重偏低;2月径流量9100 m/s,明显偏低.这一时期吴淞水厂不宜取水天数达到70天.1974—1981年期间径流量的显著偏低是造成长江河口盐水入侵严重的一个重要原因.
1982—1995年期间,是长江河口盐水入侵较弱时期.除1986—1988年期间1—2月径流量较低引起较强的盐水入侵外(图6),其他年份径流量相对较高,这是该时期盐水入侵较弱的一个原因.
1996—2002年是长江河口盐水入侵增强时期,1996年、1999年和2001年发生严重的盐水入侵,分别造成陈行水库31d、73d和75d天不能取水.盐水入侵增强的原因之一是在此期间枯季径流量偏低,如1996年1—3月长江径流量分别为10700、10700和11600 m/s,比多年月平均径流量略低. 1998-1999年枯季低径流量持续的时间长达3个月,导致严重的盐水入侵,是陈行水库不宜取水天数全年达到73d的主因.2001年也是盐水入侵严重的一年,尽管1—2月径流量比多年月平均值还大,但3—4月、11—12月径流量偏低,是全年盐水入侵天数多的原因.
2003—2020年是长江河口盐水入侵减弱时期,枯季径流量的增加是盐水入侵减弱的主因.三峡工程是2003年截流的,三峡水库夏末秋初蓄水、次年1—3月放水,对径流量产生季节性调节作用.另外,流域上游梯级水库群的建成,对径流量的季节性调节作用更大,这从2016—2020年期间1—3月径流量的显著增大体现出来.流域水库对径流量的季节性调节也是2003年以来低径流量发生次数少的重要原因.在2014年,青草沙水库取水口不宜取水天数达到了30d,1月和2月径流量为11400 m/s和11500 m/s,比月平均径流量低1200 m/s和1700 m/s,但不是造成该年盐水入侵的主要原因.原因是在于2月发生了长时间持续的强北风[17].强北风产生强烈的向岸Ekman输运,沿岸水位显著抬升,在北港驱动巨量向陆的净盐水输运,形成北港流进南港流出的水平环流.这个向陆净水体输运压倒了向海流动径流,输运大量高盐水进入北港,造成青草沙水库不宜取水天数达到了23d.
2.3.2河势变化
以往的研究表明,宝钢水库和陈行水库盐水入侵几乎全部来自北支盐水倒灌,而吴淞水厂和青草沙水库盐水入侵主要来自北支盐水倒灌,部分来自下游外海盐水的正面入侵[30-37].因此,长江口河势变化对盐水入侵的影响,主要体现在北支河势的变化.在长时间尺度上,河势变化是由自然演变和人类活动造成的.在流域来沙和河口动力的相互作用下,河口地貌发生自然演变,是一个缓慢的过程.人类活动主要指河口的重大工程,如长江口的深水航道工程(1998年开工建设,2010年竣工)、青草沙水库工程(2007年开工建设,2010年建成)、南汇边滩围垦工程(1996年实施浦东机场促淤工程,2014年实施六期促淤工程)和横沙东滩围垦工程(2003年开始实施,尚未完工),以及北支的滩涂围垦工程(从20世纪60年代开始,至今仍在进行中).本文结合以往研究成果和不同年代的卫星图,分析北支河势变化对盐水入侵的影响.
1974—1981年是长江河口盐水入侵严重时期,据历史记载,长江河口北支因人类活动造成的河势变化是另一个重要的原因.从20世纪50年代末到20世纪70年代,南、北支交汇处河势发生了很大的变化.1958年后通海沙与江心沙陆续围垦,1970年江心沙北汉封堵,徐六泾江面自13 km束狭到5.8 km.同时,崇明岛西端老白茆沙北靠并岸,促使北支上口流路与长江主流几乎呈直角相交,水流不畅,使北支的分流比显著减少.根据实测资料,1958年9月北支径流分流比小潮期占11.8%,大潮期占3.2%.1959年8月小潮期占9.3%,大潮期占-2.3%.即从1959年开始发现北支水、沙、盐倒灌入南支的现象,北支已成为一条以涨潮流占优势的涨潮槽.之后,北支河槽处于萎缩过程,其倒灌南支的现象加重,20世纪70年代是北支向南支倒灌最严重的时期[7].从1974年长江口卫星遥感图看(图9),北支中上段的永隆沙上端刚并南岸,北支中下段开阔,有利于涨潮流的进入.在1979年,永隆沙已经完全并岸,下游的兴隆沙已经生成.
1982—1995年是长江河口盐水入侵弱势时期.自1978—1986年,北支0m以下容积由13.9×10 m缩减为12.1×10 m,在此期间北支仍处于淤积萎缩状态[7].但从淤积的纵向分布来看,主要淤积区是在北支下段,而上段(崇头至灵甸港)却处于时冲时淤状态.北支淤积部位在下段和中段,会减少北支的纳潮量,减轻外海盐水入侵和北支盐水倒灌.这是1981—1995年长江河口南支盐水入侵减弱的重要原因.從卫星遥感图看(图9),1987年兴隆沙明显变大,北支口门处有沙体出现.
1996—2002年是长江河口盐水入侵增强时期.长江河口盐水入侵增强的另一个原因是北支上段淤积,大潮涨潮期间因北支喇叭口形状青龙港水位快速上升,形成涌潮,大量高盐水漫滩倒灌进入南支,而在落潮期间北支上段大量潮滩露出,使已进入南支的高盐水不能回流北支.这样,北支上段潮滩淤积,对北支盐水入侵起到了单向开关的作用.从卫星遥感图看,1999年兴隆沙继续向东延伸,北支口门处有沙体消失,南侧围垦使得口门处变窄;南北支分汉口变窄,于北支上段与南支几乎垂直.
2003—2020年是长江河口盐水入侵减弱时期.在此期间北支上段处于冲刷,不利北支倒灌净盐通量的增加.从卫星遥感图看,2006年兴隆沙圈围并入崇明岛,北支中段显著变窄,中上段新村沙已经生成.2013年,新村沙已圈围并入南岸,北支中上段明显变窄,北支下段的崇明岛下沿继续圈围,河道进一步缩窄.
从上述1974—2013年卫星遥感图可见,20世纪70年代北支还是开阔的河道,随着永隆沙、兴隆沙、新村沙的相继圈围并岸,北支明显变窄,以及北支下段南侧滩涂的围垦,口门处变窄,纳潮量减小,导致在长时间尺度上北支盐水倒灌逐渐减弱.另外,南槽南侧的南汇边滩围垦工程,缩窄了口门,减少了纳潮量,也是导致南支盐水入侵减弱的一个原因[22].这也从北支河势变化上说明了20世纪70年代盐水入侵严重,而21世纪以来盐水入侵趋弱的原因.
3结论
对长江河口盐水入侵研究,以往大都集中在季节和事件等较短的时间尺度上.本文基于吴淞、高桥测站1973—1995年、宝钢测站1980—1992年长时间尺度盐度观测资料,以及吴淞水厂1974—1993、陈行水库1994—2008年、青草沙水库2011—2020年各年盐水入侵天数,结合对应时段大通径流量和1974—2013年长江口卫星遥感河势变化,分析20世纪70年代至今长江口盐水入侵演变历史.
吴淞、高桥和宝钢测站实测枯季盐度变化表明,在20世纪70年代盐水入侵严重;在20世纪80 年代,除了1979—1980年整个枯季、1984年3月下旬、1987年2—3月出现较严重的盐水入侵外,盐水入侵趋弱;1990—1996年,除了1994年1月下旬和1996年2月下旬至3月出现较严重盐水入侵外,其他时段盐水入侵显弱.从盐度变化过程看,盐度峰值宝钢测站先于吴淞测站,吴淞测站先于高桥测站,表明盐水入侵来源于上游北支盐水倒灌.
吳淞水厂、陈行水库和青草沙水库取水口各年盐水入侵次数表明,1974—1981年长江口盐水入侵非常严重,尤其是1974年、1979年和1980年,吴淞水厂取水口盐水入侵天数均超过了70d.这个期间长江径流量明显偏低,是造成严重入侵的主因.1982—1995年是长江河口盐水入侵较弱时期,除1987年1—2月径流量较低引起较强的盐水入侵外,其余年份径流量相对较高使得盐水入侵趋弱.在1996—2002年长江河口盐水入侵增强时期,1996年、1999年和2001年发生严重的盐水入侵.盐水入侵增强的原因之一是在此期间枯季径流量偏低.2003—2020年是长江河口盐水入侵减弱时期,主因在于流域水库群的建成导致枯季径流量显著增加,尤其2016—2020年期间1—3月径流量增加更为明显,盐水入侵更弱.在2014年,青草沙水库取水口不宜取水天数达到了30d,主要是由当年2月发生的长时间持续强北风造成的.
从1974—2013年长江口卫星遥感图显示的河势变化看,20世纪70年代北支还是开阔的河道,随着永隆沙、兴隆沙、新村沙的相继圈围并岸,以及北支下段南侧滩涂的围垦,北支明显变窄,纳潮量减小,导致在长时间尺度上北支盐水倒灌逐渐减弱.这也从北支河势变化上说明了20世纪70年代盐水入侵严重,之后尤其是21世纪以来盐水入侵趋弱的原因.
从长时间尺度上看,20世纪70年代至今长江河口盐水入侵逐渐趋弱,原因在于流域大量水库的建成导致枯季径流量增加和北支逐渐变窄变浅,致使导致北支倒灌减弱.随着长江流域上游拟建水库的建成和北支进一步萎缩,长江口盐水入侵将继续减弱,这对河口水源地取水是有利的.
[参考文献]
[1]BOWDEN K F. Circulation,salinity and river discharge in the Mersey Estuary [J]. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society,1966(10):383-400.
[2]SIMPSON J H,BROWN J,MATTHEWS J,et al. Tidal straining,density currents,and stirring in the control of estuarine stratification [J]. Estuaries,1990,13:125-132.
[3]GEYER W R. The importance of suppression of turbulence by stratification on the estuarine turbidity maximum [J]. Estuaries and Coasts,1993,16:113-125.
[4]MACCREADY P. Toward a unified theory of tidally-averaged estuarine salinity structure [J]. Estuaries,2004,27:561-570.
[5]PRANDLE D. On salinity regimes and the vertical structure of residual flows in narrow tidal estuaries [J]. Estuarine,Coastal andShelf Science,1985,20(5):615-635.
[6]宋志尧,茅丽华.长江口盐水入侵研究[J].水资源保护,2002(3):27-30.
[7]沈焕庭,茅志昌,朱建荣.长江河口盐水入侵[M].北京:海洋出版社,2003:15-74.
[8]罗小峰,陈志昌.径流和潮汐对长江口盐水入侵影响数值模拟研究[J].海岸工程,2005,24(3):1-6.
[9]WU H,ZHU J R,CHEN B R,et al. Quantitative relationship of runoff and tide to saltwater spilling over from the North Branch in the Changjiang Estuary:A numerical study [J]. Estuarine,Coastal and Shelf Science,2006,69(1):125-132.
[10]朱建荣,吴辉,李路,等.极端干旱水文年(2006)中长江河口的盐水入侵[J].华东师范大学学报(自然科学版),2010(4):1-6.
[11]唐建华,徐建益,赵升伟,等.基于实测资料的长江河口南支河段盐水入侵规律分析[J].长江流域资源与环境,2011(6):677-684.
[12]QIU C,ZHU J R,GU Y L. Impact of seasonal tide variation on saltwater intrusion in the Changjiang River Estuary [J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology,2012,30:342-351.
[13]QIU C,ZHU J R. Influence of seasonal runoff regulation by the Three Gorges Reservoir on saltwater intrusion in the Changjiang River Estuary [J]. Continental Shelf Research,2013,71:16-26.
[14]LI L,ZHU J R,WU H. Impacts of wind stress on saltwater intrusion in the Yangtze Estuary [J]. Science China Earth Sciences,2012,55(7):1178-1192.
[15]ARISTIZABAL M F,CHANT R J. An observational study of salt fluxes in Delaware Bay [J]. Journal of Geophysical Research Oceans,2015,120:2751-2768.
[16]GIDDINGS S N,MACCREADY P. Reverse estuarine circulation due to local and remote wind forcing,enhanced by the presence of along-coast estuaries [J]. Journal of Geophysical Research:Oceans,2017,122:10184-10205.
[17]ZHU J R,CHENG X Y,LI L J,et al. Dynamic mechanism of an extremely severe saltwater intrusion in the Changjiang Estuary in February 2014 [J]. Hydrology and Earth System Sciences,2020,24:5043-5056.
[18]AN Q,WU Y Q,TAYLOR S,et al. Influence of the Three Gorges Project on saltwater intrusion in the Yangtze River Estuary [J]. Environmental Geology,2009,56(8):1679-1686.
[19]XU K,ZHU J R,GU Y L. Impact of the eastern water diversion from the south to the north project on the saltwater intrusion in the Changjiang Estuary in China [J]. Acta Oceanologica Sinica,2012,31(3):47-58.
[20]LI L,ZHU J R,WU H,et al. Lateral saltwater intrusion in the North Channel of the Changjiang Estuary [J]. Estuaries and Coasts,2014,37(1):36-55.
[21]陈泾,朱建荣.长江河口北支新村沙围垦工程对盐水入侵的影响[J].华东师范大学学报(自然科学版),2014(4):163-172.
[22]李林江,朱建荣.长江口南汇边滩围垦工程对流场和盐水入侵的影响[J].华东师范大学学报(自然科学版),2015(4):154-162.
[23]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.
[24]丁平兴,王厚杰,孟宪伟,等.近50年来我国典型海岸带演变过程与原因分析[M].北京:科学出版社,2013:98-106.
[25]沈焕庭,茅志昌,谷国传,等.长江河口盐水入侵的初步研究-兼谈南水北调[J].人民长江,1980(3):20-26.
[26]徐建益,袁建忠.长江口南支河段盐水入侵规律的研究[J].水文,1994,83(5):1-6.
[27]肖成猷,沈焕庭.长江河口盐水入侵影响因子分析[J].华东师范大学学报(自然科学版),1998(3):74-80.
[28]LI L,ZHU J R,WU H,et al. A numerical study on the water diversion ratio of the Changjiang Estuary during the dry season [J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology,2010,28(3):700-712.
[29]WU H,ZHU J R,CHOI B H. Links between saltwater intrusion and subtidal circulation in the Changjiang Estuary:A model-guided study [J]. Continental Shelf Research,2010,30:1891-1905.
[30]韓乃斌.长江口南支河段氯度变化分析[J],水利水运科学研究,1983(1):74-81.
[31]茅志昌,沈焕庭,姚运达.长江口南支南岸水域盐水入侵来源分析[J].海洋通报,1993,12(1):17-25.
[32]肖成猷,朱建荣,沈焕庭.长江口北支盐水倒灌的数值模型研究[J].海洋学报,2000,22(5):124-132.
[33]茅志昌,沈焕庭,肖成献.长江口北支盐水倒灌南支对青草沙水源地的影响[J].海洋与湖沼,2001,32(1):58-66.
[34]顾玉亮,吴守培,乐勤.北支盐水入侵对长江口水源地影响研究[J].人民长江,2003,34(4):1-3.
[35]王国峰,乐勤.长江口北支盐水入侵对陈行水库取水口的影响[J].城市给排水,2003,17(4):21-22.
[36]吴辉,朱建荣.长江河口北支倒灌盐水输送机制分析[J].海洋学报,2007,29(1):17-25.
[37]陈泾,朱建荣.长江河口青草沙水库盐水入侵来源[J].海洋学报,2014,36:131-141.