2001~2017年长江口南北港水文要素变化分析

刘传杰 李保 李昌生 邵宇阳 唐诗月

摘要： 为了探究长江口南北港水文要素变化情况，基于长江口区域2001～2017年实测水文资料，对南港和北港的含沙量、分流比及分沙比的年际变化进行了分析，结果表明：① 南港洪季涨、落潮含沙量呈下降趋势，洪季落潮含沙量下降趋势较枯季更明显;② 北港洪季涨、落潮平均含沙量呈减小趋势，枯季涨潮含沙量呈增加趋势，而落潮含沙量略有减小趋势;③ 南港落潮分流比基本处于稳定状态，落潮分沙比有减小趋势;④ 南港涨潮分流比大于落潮分流比，涨潮分流比在55.0%上下波动，涨潮分沙比大于分流比。研究成果可为该水域的综合开发及管理提供科学依据。

关键词：含沙量; 分流比; 分沙比; 南港; 北港; 长江口

中图法分类号：P333.4 文献标志码：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.04.004

文章编号：1006 - 0081（2022）04 - 0027 - 04

0 引 言

长江河口属于海陆双向性河口，上游径流和潮汐动力相互作用，径潮流动力强劲，滩槽演变复杂。河段平面呈喇叭形，具有三级分汊、四口入海的布局特点： 一级分汊为北支和南支;二级分汊为北港和南港;三级分汊为北槽和南槽[1]。徐六泾以下，崇明岛将长江分成南支和北支。南支在吴淞口附近由长兴岛和横沙岛将河道分为南港和北港，南港自中央沙头至南北槽分汊口长约31 km，北港自中央沙头至拦门沙外长约80 km，南、北港皆为顺直河槽。南港在横沙岛尾附近由九段沙分为南槽和北槽两个汊道，从而形成北支、北港、北槽、南槽4个入海通道。

以往不少学者对长江口南北港水沙变化和河势响应进行分析研究。严以新等[2]研究了长江口南港泥沙运动的水动力条件，应用流体运动最小阻力原理导出了分流角发育的理论计算公式。杨忠勇等[3]通过定点水沙资料，分析了南港水动力及悬沙的时空分布特征。朱文武等[4]分析了三峡水库蓄水拦沙后南港河道泥沙特性的变化。严超等[5]重点研究了长江口北港水域的水文泥沙特征。长江口南北港分汊口河段是长江口水域河势变化最频繁的区域之一，也吸引了众多学者的关注[6-8]。

随着流域内人类活动的增强，全球河流入海泥沙通量不断减少[9-13]。近年来，随着长江流域大规模水利工程的建设，尤其是2003年三峡水库蓄水拦沙以后，长江流域来沙明显减少[14]，长江口南北港河势变化也有了新的特点[15-18]。本文基于长江口区域相关实测水文资料，对南港和北港水沙特性进行分析研究，为该水域的综合开发及管理提供科学依据。

1 监测位置及水文要素

本文采用2001～2017年长江口区域相关实测水文资料，在长江口南支河段南港和北港关键位置选取相关测站和控制断面，统计含沙量、分流比、分沙比3个水文要素，监测点位、控制断面情况见表1和图1。其中：南港和北港断面位于长兴岛中部附近区域，南港断面位于新浏河沙东侧的南港中部顺直河段，北港断面位于北港中部顺直河段。两断面完整承接了南港和北港河道的落潮流和涨潮流的水沙通量。NG0和BG0两个定点观测点位分别位于南港和北港断面的河道主槽内。

2 结果分析

结合南北港监测断面和监测垂线的实测资料进行分析，采用线性趋势分析法对南港和北港水文要素年际变化进行分析。

2.1 含沙量变化

图2和图3统计了历年南港NG0固定垂线洪枯季大潮含沙量数据。南港NG0固定垂线监测结果表明：总体而言，洪季和枯季大潮期间，涨潮含沙量大于落潮含沙量，这表明南港含沙量不仅受径流影响，还受潮流、风浪等多种因素共同作用。2001～2003年南港涨、落潮含沙量变化趋势大致相当，涨、落潮均有沙峰出现，平均含沙量在0.400 kg/m3上下波动。2003年后随着上游来沙的减少[19]，涨、落潮含沙量均有一定程度的下降。洪季，2003年前后NG0涨潮平均含沙量分别为0.613，0.323 kg/m3，落潮平均含沙量分别为0.595，0.322 kg/m3，涨、落潮含沙量减幅分别为47.3%和45.9%;枯季，2003年前后NG0涨潮平均含沙量均为0.465 kg/m3;落潮平均含沙量分别为0.402，0.379 kg/m3，涨潮含沙量维持不变，落潮含沙量减幅为5.7%。2003年前后，洪季南港涨、落潮含沙量均呈减小趋势，且涨潮减小幅度大于落潮减小幅度;枯季南港涨潮含沙量维持不变，落潮含沙量呈减小趋势。2006年和2011年为长江流域特枯水年[20]，枯季涨潮含沙量为历年来的峰值。

图4和图5统计了历年北港BG0固定垂线洪枯季大潮平均含沙量數据，北港固定垂线BG0监测表明：洪季绝大部分测次落潮含沙量大于涨潮含沙量;枯季正好相反，绝大部分测次涨潮含沙量大于落潮含沙量。洪季，2003年前后，BG0涨潮平均含沙量分别为0.577，0.328 kg/m3，落潮平均含沙量分别为0.583，0.364 kg/m3，涨、落潮含沙量减幅分别为43.2%和37.6%;枯季，2003年前后BG0涨潮平均含沙量分别为0.399，0.444 kg/m3，落潮平均含沙量分别为0.425，0.374 kg/m3，其中，涨潮含沙量增幅为11.3%，落潮含沙量减幅为12.0%。

2.2 分流比、分沙比变化

统计南北港断面历年涨、落潮分流、分沙比变化，见图6～8。

南港落潮分流、分沙比的变化总体可以分为3个阶段：

（1） 2001年2月至2003年8月，南港落潮分流比和分沙比总体均呈上升趋势，分流比由2001年2月的49.6%上升至2003年8月的56.5%，平均为53.1%;分沙比由2001年2月的49.0%上升至2003年8月的56.8%，平均为52.9%;平均分流比略大于分沙比。在2003年，南港分沙比要略大于分流比。

（2） 2003年8月至2008年8月，2003年8月分流比、分沙比达到最高值之后略呈下降趋势，平均分别为50.2%，52.0%。2004年2月以来，南港落潮分流比基本在50.0%上下波动，分沙比略高于分流比。

（3） 2008年8月至2017年7月，南港落潮分流比基本趋于稳定，历年均在50.0%以下波动，2008年至今平均稳定在48.2%;分沙比洪季波动比较大，而枯季分沙比呈先增大后减小趋势，平均为48.0%。

综上所述，南港落潮分流比、分沙比变化基本保持一致，总体上分流比增加，分沙比也会随之增加。相较于21世纪初，目前南港落潮分流比处于基本稳定中，分流比大约为48.0%，而落潮分沙比波动较大。

南港涨潮分流比大于落潮分流比，近年来均大于50.0%。2006年2月至2011年8月涨潮分流比、分沙比平均分别为55.8%，57.5%，分沙比大于分流比约2%。

3 结 论

基于2001～2017年长江口区域相关水文实测资料，分析了长江口南、北港涨、落潮含沙量和分流、分沙比的变化，得出如下结论：

（1） 含沙量变化。2001～2003年南港涨、落潮含沙量变化趋势大致相当，涨、落潮均有沙峰出现;2003年以后随着上游来沙的减少，洪季涨、落潮含沙量均呈一定的下降趋势，落潮含沙量洪季比枯季下降更明显;北港涨、落潮平均含沙量比较接近，2001～2003年涨潮含沙量大于落潮，2003年后两者差异明显减少。

（2） 分流比变化。2001年2月至2003年8月，南港落潮分流比总体呈上升趋势;2003～2008年，南港分流比呈下降趋势;2008年8月至2017年7月，南港落潮分流比小于50%，约为48%，目前南港落潮分流比处于基本稳定中。近年来，南港涨潮分流比大于落潮分流比，涨潮分流比55%上下波动。

（3） 分沙比变化。2001年2月至2003年8月，南港落潮分沙比总体呈上升趋势;2003～2008年，南港分沙比呈下降趋势;2008年8月至2017年7月，南港落潮分沙比有减小的趋势。近年来南港涨潮分沙比大于分流比，2006年2月至2011年8月涨潮分流比、分沙比平均分别为55.8%，57.5%，分沙比大于分流比约2%。

（4） 在2014年后，随着中央沙圈围工程、新浏河沙护滩工程和南沙头通道潜堤工程等的建设，目前南北港分流口较稳定。南港涨、落潮分流比总体大于分沙比，且趋于稳定。对于2016年7月南北港的分流分沙比波动较大的原因有待进一步研究。后续仍需加强对南北港分流口河段河床地形观测，以便采取相关工程措施以维护南北港分流口及下游河段现状河势的稳定。

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（编辑：江 文）

Study of hydrological characteristics in south and north channels of the Yangtze River Estuary from 2001～2017

LIU  Chuanjie1，LI Bao1， LI Changsheng2， SHAO Yuyang2， TANG Shiyue1

（1. The Survey Bureau of the Hydrology and Water Resources of the Yangtze Estuary， Shanghai 200136， China; 2. College of

Harbour， Coastal and Offshore Engineering， Hohai University， Nanjing 210098， China）

Abstract： In order to explore the changes of hydrological factors in the north channel and south channel of the Yangtze River Estuary， based on hydrological data of the Yangtze River Estuary from 2001～2017， the interannual variation of suspended sediment concentrations， flow and sediment diversion ratios in the north channel and south channel were analyzed. The analysis results indicated that： ① The suspended sediment concentrations of the ebb and flood tides in the south channel showed a certain downward trend and the downward trend of sediment concentration of the flow tides was more obvious in the flood seasons than in the dry seasons. ② In the north channel， the average sediment concentration of the ebb and flood tides tended to decrease in the flood seasons and the flood tide average sediment concentration had an increasing trend in the dry seasons， while it decreased slightly during the ebb tide. ③ In the South Channel，  flow diversion ratios of ebb tide were basically in a stable state， and the sediment diversion ratio had a decreasing trend. ④ The flow diversion ratios of flood tide were larger than that of the ebb tide in the South Channel. The flow diversion ratios of flood tide fluctuated around 55%， and sediment diversion ratios of the flood tide were greater than the flow diversion ratio. The researches could provide a scientific basis for the comprehensive development and management of Yangtze River Estuary.

Key words： sediment concentration; flow diversion ratio; sediment diversion ratio;south channel; north channel; Yangtze River Estuary