长江口北支盐水倒灌的数值模型研究

Xiao Chengyou, Zhu Jianrong, Shen Huanting (State Key Laboratory of Estuarine and Coastal Research, East China Normal University, Shanghai 200062)

长江河口枯季北支盐水倒灌特征分析

基于2002年长江口水沙盐原型观测资料,分析该年枯季长江口南北支、南北港及南北槽水域盐水入侵源和盐度的时空变化规律,从多种角度阐述北支盐水倒灌的特性。结果表明:2002年1～3月,长江月平均径流量与历史上两次特枯水文年北支发生倒灌时流量值相当;大潮期间,外海上溯至北支的咸潮强度增大,北支盐水倒灌南支严重,倒灌的盐水最远可波及南、北港分流口。通过相关分析,得到该区域盐度与盐水入侵长度呈三次曲线关系,相关关系式在有无北支倒灌情况下有所不同。

长江口北支枯季盐水倒灌变化趋势分析

基于2007年以来长江口北支枯季实测潮流和盐度资料,1983年以来枯季分流比成果以及历年河势监测资料,分析了北支盐度分布特征和盐水倒灌影响区域及其强度变化趋势,探讨与之相关的影响因素。结果表明:盐度沿程分布差异较大,垂向存在明显梯度变化;北支盐水倒灌强度与上游来水关系较为密切,大潮期主要影响北支进口区域,小潮期较弱;2015年以来,小潮期北支进口盐度未超过0.45(饮用水标准);白茆沙北水道盐度显著高于南水道,落潮期盐度高于涨潮期,盐水主要来自北支,但对该区域影响较小;近期北支进口落潮分流比小幅增大,涨潮分流比持续减小,入流条件稍有改善,北支盐水倒灌呈减弱之势。

长江河口盐水入侵影响因子分析

本文根据大量实测资料，研究了径流、潮汐、地形等几个重要因子对长江口盐水入侵的影响，并对长江口盐度变化的一些特殊现象作了初步解释，还探讨了北支盐水倒灌的基本规律及其对南支盐度变化的重要意义。

长江口北支倒灌影响区盐度预测经验模型

为预测不同径流过程影响下的盐水入侵强度,以长江口南支上段为研究对象,采用实测资料和理论分析相结合,建立了以大通流量和农历日期快速估算氯度值的经验模型。首先,以徐六泾实测潮位资料结合调和分析理论,在考虑11个主要分潮情况下证明日均潮差为半月周期函数,提出了用农历日期估算日均潮差的方法;其次,采用东风西沙实测氯度资料,选用不同函数形式,分析了以支汊盐水倒灌为主的情况下日均氯度对径流、潮差的量化响应关系;最后,提出了指数函数形式的氯度预测经验模型,模型计算值与实测值之间的决定系数在0.8以上。提出的经验模型可由大通流量快速估算特定位置的盐度,为相关的工程和规划研究提供了便捷途径。

长江河口盐水入侵数值模拟研究

长江河口盐水入侵一直是困扰上海市工农业生产及生活用水的一个重大问题。文章通过建立"长江口—杭州湾"大范围的二维水流盐度数学模型,在验证的基础上,重点分析了长江口盐水入侵总体格局、北支盐水倒灌、南支盐度分布格局等问题,并指出由于横沙通道的涨落潮流不平衡,北槽会有部分盐水倒灌进入北港;基于数学模型,对北支倒灌盐通量进行了初步计算。

长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应

上海市饮用水的80%来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库。枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁。作为河口区域的主要动力,有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响。通过建立长江口平面二维潮流盐度数学模型,对长江口盐水入侵进行模拟,分析了水源地取水口盐度过程与潮位过程的关系,探讨了北支盐水倒灌对水源地的影响。研究结果表明:三大水源地因位置不同,盐度过程线特征也不相同。水源地取水口盐度过程线与潮位过程线的关系可作为受北支倒灌盐水和正面入侵盐水影响程度的重要依据。北支盐水倒灌发生时,东风西沙水库、陈行水库、青草沙水库水源地分别在大潮、中潮及小潮时受倒灌盐水影响最为严重。随着径流增大,水源地受盐水入侵影响的时间会提前,但是盐度则随径流的增大而减弱。

近20年来长江口生态环境变化

由于20年来长江流域及其河口日益加剧的人类活动及其资源开发,使得河口地区生态环境发生了一些显著变化。大通以下输沙量减少了近1/4,河口沉积过程相应有所改变;长江南支上段的白茆沙头有所下移,北支持续萎缩,盐水倒灌加剧;长江口水质恶化,口外赤潮发生频率增加;河口生物物种减少,生态环境失衡,生态系统衰退;由于丰富泥沙的补给和动态保护,湿地面积基本保持平衡。