長(zhǎng)江河口鹽水入侵長(zhǎng)期演變分析

顧靖華 朱建榮 裘誠 袁瑞 李志鵬 仇威 金智

摘要：本文基于吳淞、高橋和寶鋼測(cè)站不同年代鹽度觀測(cè)資料，以及吳淞水廠、陳行水庫和青草沙水庫取水口實(shí)測(cè)鹽水入侵天數(shù)，結(jié)合大通徑流量和長(zhǎng)江口衛(wèi)星遙感河勢(shì)變化，分析了20世紀(jì)70年代至今長(zhǎng)江口鹽水入侵演變過程.吳淞、高橋和寶鋼測(cè)站實(shí)測(cè)枯季鹽度變化表明，20世紀(jì)70年代長(zhǎng)江口鹽水入侵嚴(yán)重，20世紀(jì)80年代鹽水入侵趨弱，1990—1996年鹽水入侵減弱.從鹽度變化過程看，鹽度峰值寶鋼測(cè)站先于吳淞測(cè)站，吳淞測(cè)站先于高橋測(cè)站，表明鹽水入侵來源于上游北支鹽水倒灌.吳淞水廠、陳行水庫和青草沙水庫取水口各年鹽水入侵次數(shù)表明，1974—1981年長(zhǎng)江口鹽水入侵非常嚴(yán)重，尤其是1974年、1979年和1980年，吳淞水廠取水口鹽水入侵天數(shù)均超過了70 d.1982—1995年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵較弱時(shí)期.1996—2002年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵增強(qiáng)時(shí)期，1996年、1999年和2001年發(fā)生嚴(yán)重的鹽水入侵.2003—2020年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵顯著減弱時(shí)期.2003年三峽水庫建成及之后長(zhǎng)江流域上游梯級(jí)水庫的建設(shè)，枯季徑流量顯著增加導(dǎo)致鹽水入侵減弱.從1974—2013年長(zhǎng)江口衛(wèi)星遙感圖顯示的河勢(shì)變化上看，20世紀(jì)70年代北支還是開闊的河道，隨著永隆沙、興隆沙、新村沙的相繼圈圍并岸，以及北支下段南側(cè)灘涂的圍墾，北支明顯變窄，納潮量減小，導(dǎo)致在長(zhǎng)時(shí)間尺度上北支鹽水倒灌逐漸減弱.這也從北支河勢(shì)變化上說明了20世紀(jì)70年代鹽水入侵嚴(yán)重，之后尤其是21世紀(jì)以來鹽水入侵趨弱的原因.徑流量和河勢(shì)變化是長(zhǎng)江口鹽水入侵長(zhǎng)期變化的主因，長(zhǎng)江口鹽水入侵減弱有利于長(zhǎng)江口水源地淡水資源保護(hù).

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江河口;鹽水入侵;長(zhǎng)期演變;徑流量;河勢(shì)

中圖分類號(hào)：P731.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：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

河口鹽水入侵是指口外高鹽水隨漲潮流沿著河口向上輸運(yùn)和混合，造成上游河道水體變咸，是河口特有的自然現(xiàn)象.河口鹽水入侵主要決定于潮汐和徑流量[1-13]，還受風(fēng)應(yīng)力[14-17]和河勢(shì)變化[18-23]等影響.從這些因子對(duì)鹽水入侵影響的時(shí)間尺度看，潮汐具有半日漲落潮、半月大小潮的顯著變化，也具有季節(jié)性的變化，但季節(jié)變化幅度遠(yuǎn)小于半日漲落潮和半月大小潮短時(shí)間尺度的變化幅度.更長(zhǎng)周期的潮汐變化對(duì)鹽水入侵的影響很微小.徑流量具有顯著的季節(jié)變化，具有洪季和枯季之分.一般河口鹽水入侵發(fā)生于枯季徑流量偏低季節(jié).徑流量從根源上取決于流域降水，而降水取決于大氣運(yùn)動(dòng)和海氣相互作用等，如季風(fēng)、ENSO、太平洋濤動(dòng)（PDO）等，具有不同的變化周期.對(duì)氣候變化引起的流域降水變化，則是一個(gè)年代際的更長(zhǎng)周期的變化.流域工程，如大量水庫的建設(shè)，會(huì)季節(jié)性調(diào)節(jié)徑流量，進(jìn)而影響河口鹽水入侵.因此，流域水庫工程和氣候變化對(duì)河口鹽水入侵的影響體現(xiàn)在季節(jié)性、年際和年代際的不同時(shí)間尺度上.對(duì)風(fēng)應(yīng)力，就目前研究情況看主要體現(xiàn)在幾天的大風(fēng)和季節(jié)性的季風(fēng)上，更長(zhǎng)時(shí)間尺度上風(fēng)況變化對(duì)河口鹽水入侵的影響很少見諸報(bào)道.河勢(shì)變化受自然演變和人類活動(dòng)的影響，自然演變是個(gè)漫長(zhǎng)過程，而人類活動(dòng)如河口圈圍、航道疏浚和筑堤，在工程建成前后較短的時(shí)間尺度上影響河口鹽水入侵.

鹽水入侵與自然因子、生態(tài)環(huán)境、淡水資源分布和城市供水等密切相關(guān).河口鹽水入侵已成為河口地區(qū)嚴(yán)重的環(huán)境問題和制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的一大因素，對(duì)居民生活用水、農(nóng)業(yè)用水和城市工業(yè)生產(chǎn)用水產(chǎn)生影響.長(zhǎng)江河口地區(qū)是我國人口密集度最高、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，也是中國最大的河口（圖1）.對(duì)河口鹽水入侵研究，以往大都集中在較短的時(shí)間尺度上，主要原因：一是鹽度觀測(cè)資料獲取上，長(zhǎng)時(shí)間尺度如幾十年要獲得定點(diǎn)連續(xù)鹽度實(shí)測(cè)資料難度很大;二是在長(zhǎng)時(shí)間尺度上數(shù)值模擬鹽水入侵計(jì)算機(jī)能力受到限制，另外變化的岸線和水深在模式中較難處理.基于此，本文利用收集到的長(zhǎng)時(shí)間尺度鹽度觀測(cè)資料，分析20世紀(jì)70年代至今長(zhǎng)江口鹽水入侵演變歷史，期望在長(zhǎng)時(shí)間尺度上了解長(zhǎng)江口鹽水入侵的變化過程.在長(zhǎng)時(shí)間尺度上研究長(zhǎng)江河口鹽度入侵，對(duì)了解鹽水入侵的演變過程和河口淡水資源的利用具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值.

1研究方法

本文收集長(zhǎng)江口內(nèi)典型站點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間尺度鹽度觀測(cè)資料，結(jié)合徑流量和河勢(shì)變化，分析長(zhǎng)江口鹽水入侵演變歷史.歷史上長(zhǎng)江口鹽度測(cè)站的布設(shè)，主要基于水庫取水口考慮，監(jiān)測(cè)和分析鹽度的變更，保障水庫取水的安全.隨著上海經(jīng)濟(jì)、人口和社會(huì)的發(fā)展，長(zhǎng)江口水源地多次變更，鹽度測(cè)站也隨之變更.因此，難于取得同一測(cè)站長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的鹽度觀測(cè)資料.吳淞、高橋測(cè)站位于南港上段南岸（圖1），實(shí)測(cè)鹽度時(shí)段為1973—1995年，服務(wù)于吳淞水廠.寶鋼測(cè)站位于南支中段南岸，實(shí)測(cè)鹽度時(shí)段為1980—1992年，服務(wù)于寶鋼水庫.陳行測(cè)站緊鄰寶鋼測(cè)站，實(shí)測(cè)鹽度時(shí)段為1993年至今，服務(wù)于陳行水庫.青草沙水庫取水口測(cè)站實(shí)測(cè)鹽度時(shí)段為2010年至今，服務(wù)于青草沙水庫.

本文還收集了具有實(shí)測(cè)鹽度月份對(duì)應(yīng)的大通實(shí)測(cè)月均徑流量數(shù)據(jù)，以及1974—2013年長(zhǎng)江口衛(wèi)星遙感圖，從徑流量和河勢(shì)變化上分析鹽水入侵長(zhǎng)期變化的成因.

2結(jié)果與分析

2.1鹽度測(cè)站鹽度隨時(shí)間變化

長(zhǎng)江口鹽水入侵主要發(fā)生在12月至次年4月低徑流量期間，因此，本文僅給出這4個(gè)月吳淞、高橋和寶鋼測(cè)站不同年代鹽度隨時(shí)間變化的分布.20世紀(jì)70年代（圖2），吳淞和高橋測(cè)站受鹽水入侵嚴(yán)重.1973年12月至1974年4月枯季，吳淞測(cè)站鹽度峰值為1.5～2.0，而高橋鹽度峰值為2.5～5.0，下游測(cè)站高橋的鹽度比上游測(cè)站吳淞的鹽度高得多.1976—1977年枯季，鹽度最大值在吳淞測(cè)站達(dá)到了6.2，在高橋測(cè)站達(dá)到了5.2，鹽水入侵嚴(yán)重.從鹽度上升過程看，吳淞測(cè)站先于高橋，且量值大于高橋，表明鹽水入侵來源于上游，即北支鹽水倒灌. 1977—1978年枯季，同樣發(fā)生嚴(yán)重的鹽水入侵，吳淞和高橋測(cè)站鹽度變化過程與1976—1977年相似，鹽水入侵來源于北支鹽水倒灌.

20世紀(jì)80年代（圖3和圖4），1979—1980年枯季，寶鋼測(cè)站開始監(jiān)測(cè)鹽度，鹽度峰值為2.6～3.9，相位上先于吳淞和高橋測(cè)站，表明鹽水入侵較為嚴(yán)重，且來源于北支鹽水倒灌.高橋測(cè)站鹽度高于吳淞，這表明高橋測(cè)站還受外海鹽水的正面入侵.1980—1981年枯季，吳淞和高橋最大鹽度約為1.5，鹽水入侵較弱，來自上游北支鹽水倒灌.1981—1982年枯季，吳淞和高橋測(cè)站最高鹽度約為2.0，鹽水入侵較弱.1982—1983年枯季，吳淞測(cè)站最高鹽度約為0.6，高橋測(cè)站約為1.9，鹽水入侵弱.但在寶鋼測(cè)站，兩個(gè)鹽度的峰值達(dá)到了1.8和1.5，峰值大于下游的吳淞和高橋測(cè)站，而相位超前，說明鹽水源自上游的北支倒灌.1983—1984年枯季，3月18—28日發(fā)生了一次嚴(yán)重的鹽水入侵，寶鋼和吳淞測(cè)站最大鹽度約為4.0，高橋測(cè)站約為3.2，同樣來自北支鹽水倒灌.1984—1985年枯季，鹽水入侵趨弱，最高鹽度在吳淞測(cè)站約為1.2，高橋測(cè)站約為1.5，寶鋼測(cè)站約為1.0.1985—1986年枯季，最大鹽度在寶鋼測(cè)站約為2.1，在吳淞和高橋測(cè)站約為1.6，鹽水入侵比前一年略強(qiáng)，但仍為較弱.1986—1987年枯季，1月5日至3月23日鹽水入侵顯著增強(qiáng)，鹽水來源于北支倒灌.鹽度最大值在寶鋼測(cè)站約為3.1，在吳淞測(cè)站約為3.2，在高橋測(cè)站約為4.1. 1987—1988年枯季，鹽水入侵較弱，鹽度最大值在寶鋼測(cè)站約為2.6，在吳淞測(cè)站約為1.7.寶鋼測(cè)站鹽度峰值大于吳淞測(cè)站，相位先于吳淞測(cè)站.

20世紀(jì)90年代（圖5），1991—1992年枯季，除了1月1—6日在吳淞測(cè)站出現(xiàn)最高鹽度為3.9的較嚴(yán)重鹽水入侵外，其他時(shí)段和測(cè)站鹽水入侵不顯著.1992—1993年枯季，吳淞和高橋最大鹽度小于1.5，鹽水入侵不顯著.1993—1994年枯季，1月17—31日出現(xiàn)一次較強(qiáng)鹽水入侵，寶鋼和吳淞測(cè)站最高鹽度分別達(dá)到了3.7和2.0，其他時(shí)段鹽水入侵較弱.1994—1995年枯季，陳行測(cè)站除了出現(xiàn)短時(shí)較高鹽度，吳淞和陳行測(cè)站鹽水入侵很弱.1995—1996年枯季，2月22日至3月31日出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的較嚴(yán)重鹽水入侵，最高鹽度在寶鋼測(cè)站達(dá)到3.9，在陳行測(cè)站達(dá)到2.5.

2.2取水口氯度超標(biāo)天數(shù)

本文收集了1974—1993年吳淞水廠取水口、1994—2008年陳行水庫取水口、2011—2020年青草沙水庫取水口各年氯度大于等于250 mg/L （飲用水鹽度標(biāo)準(zhǔn)，鹽度相當(dāng)于0.45，高于此數(shù)值即認(rèn)為發(fā)生鹽水入侵）的天數(shù)，用來分析在這3個(gè)取水口鹽水入侵的年際和年代際變化.

在吳淞水廠取水口，1974—1993年逐年鹽水入侵的天數(shù)見圖6和表1，可見1974—1981年鹽水入侵嚴(yán)重，1年超過30d的年份有1974、1977、1978、1979、1980和1981年，這與實(shí)測(cè)鹽度變化過程（圖2和圖3）大致是一致的.

在陳行水庫取水口，1994—2008年逐年鹽水入侵的天數(shù)見圖7和表2，其間鹽水入侵嚴(yán)重的年份為1996年、1999年和2001年，分別達(dá)到了31d、73d和75d.

在青草沙水庫取水口，2011—2020年逐年鹽水入侵的天數(shù)見圖8和表3，其間鹽水入侵嚴(yán)重的年份僅為2014年，達(dá)到了30 d.近十年鹽水入侵大幅減弱，2015—2020年各年不超過7d.

總體上看，1974—1981年期間長(zhǎng)江口鹽水入侵非常嚴(yán)重，尤其是1974年、1979年和1980年，吳淞水廠取水口鹽水入侵天數(shù)均超過了70d.1982—1993年，除1987年鹽水入侵較嚴(yán)重外，其余12年鹽水入侵均趨弱.1994—2008年期間，1996—2001年鹽水入侵嚴(yán)重，尤其是1999年和2001年陳行水庫取水口鹽水入侵天數(shù)分別達(dá)到了73d和75d. 2002—2008年，鹽水入侵又趨弱，每年都未超過10d.2011-2020年期間，除了2014年發(fā)生嚴(yán)重的鹽水入侵，在青草沙水庫取水口鹽水入侵天數(shù)達(dá)到30d外，2015—2020年鹽水入侵很弱.可見，在長(zhǎng)的時(shí)間尺度上長(zhǎng)江河口鹽水入侵呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的演變過程，下面對(duì)這幾個(gè)時(shí)段鹽水入侵變化的原因進(jìn)行分析.

2.3長(zhǎng)江河口鹽水入侵演變的主要原因

長(zhǎng)江河口鹽水入侵主要決定于潮汐和徑流量[7，10，24-28]，其他還包括人類活動(dòng)和河勢(shì)變化等[7，29].從半日、半月的漲落潮和大小潮時(shí)間尺度上看，長(zhǎng)江河口鹽水入侵主要決定于潮汐，但從年際和年代際時(shí)間尺度上看，鹽水入侵主要決定于徑流量和河勢(shì)的變化.本文研究長(zhǎng)時(shí)間尺度長(zhǎng)江口鹽水入侵的演變，下面主要從徑流量和河勢(shì)變化分析鹽水入侵的原因.

2.3.1徑流量變化

徑流的作用可體現(xiàn)在較短時(shí)間尺度上，如幾天內(nèi)的流域降雨可較快地增加徑流量;也可體現(xiàn)在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上，如季節(jié)、年際和年代際變化[24].氣候變化引起的流域降水的變化，以及人類活動(dòng)如流域眾多水庫和南水北調(diào)工程等，均改變著長(zhǎng)江徑流量.徑流量大，河口鹽水入侵弱;反之亦然.

1973—2020年期間12月至次年4月各月平均徑流量分別為14500、12600、13200、18100和24500m/s.1974—1981年期間，長(zhǎng)江徑流量明顯偏低，是造成這一時(shí)期鹽水入侵嚴(yán)重的原因.1974—1980年，枯季徑流量出現(xiàn)接近和小于9000 m/s的月份，如1974年枯季1月大通徑流量?jī)H8800 m/s，3月徑流量?jī)H10600 m/s，徑流量偏低顯著，導(dǎo)致吳淞水廠不宜取水天數(shù)達(dá)到95d（表1）.1978—1979年枯季，1978年12月徑流量?jī)H11500 m/s，已經(jīng)偏低;1979年1月徑流量?jī)H7200 m/s，嚴(yán)重偏低;2月徑流量7700 m/s，明顯偏低;3月徑流量10400 m/s，也偏低.1978—1979年枯季特低徑流量持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4個(gè)月，造成了長(zhǎng)江河口有鹽度觀測(cè)記錄以來最為嚴(yán)重的鹽水入侵事件，吳淞水廠不宜取水天數(shù)達(dá)到140d. 1979—1980年枯季，1979年12月徑流量?jī)H9600 m/s，明顯偏低;1980年1月徑流量?jī)H8300 m/s，嚴(yán)重偏低;2月徑流量9100 m/s，明顯偏低.這一時(shí)期吳淞水廠不宜取水天數(shù)達(dá)到70天.1974—1981年期間徑流量的顯著偏低是造成長(zhǎng)江河口鹽水入侵嚴(yán)重的一個(gè)重要原因.

1982—1995年期間，是長(zhǎng)江河口鹽水入侵較弱時(shí)期.除1986—1988年期間1—2月徑流量較低引起較強(qiáng)的鹽水入侵外（圖6），其他年份徑流量相對(duì)較高，這是該時(shí)期鹽水入侵較弱的一個(gè)原因.

1996—2002年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵增強(qiáng)時(shí)期，1996年、1999年和2001年發(fā)生嚴(yán)重的鹽水入侵，分別造成陳行水庫31d、73d和75d天不能取水.鹽水入侵增強(qiáng)的原因之一是在此期間枯季徑流量偏低，如1996年1—3月長(zhǎng)江徑流量分別為10700、10700和11600 m/s，比多年月平均徑流量略低. 1998-1999年枯季低徑流量持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月，導(dǎo)致嚴(yán)重的鹽水入侵，是陳行水庫不宜取水天數(shù)全年達(dá)到73d的主因.2001年也是鹽水入侵嚴(yán)重的一年，盡管1—2月徑流量比多年月平均值還大，但3—4月、11—12月徑流量偏低，是全年鹽水入侵天數(shù)多的原因.

2003—2020年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵減弱時(shí)期，枯季徑流量的增加是鹽水入侵減弱的主因.三峽工程是2003年截流的，三峽水庫夏末秋初蓄水、次年1—3月放水，對(duì)徑流量產(chǎn)生季節(jié)性調(diào)節(jié)作用.另外，流域上游梯級(jí)水庫群的建成，對(duì)徑流量的季節(jié)性調(diào)節(jié)作用更大，這從2016—2020年期間1—3月徑流量的顯著增大體現(xiàn)出來.流域水庫對(duì)徑流量的季節(jié)性調(diào)節(jié)也是2003年以來低徑流量發(fā)生次數(shù)少的重要原因.在2014年，青草沙水庫取水口不宜取水天數(shù)達(dá)到了30d，1月和2月徑流量為11400 m/s和11500 m/s，比月平均徑流量低1200 m/s和1700 m/s，但不是造成該年鹽水入侵的主要原因.原因是在于2月發(fā)生了長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的強(qiáng)北風(fēng)[17].強(qiáng)北風(fēng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的向岸Ekman輸運(yùn)，沿岸水位顯著抬升，在北港驅(qū)動(dòng)巨量向陸的凈鹽水輸運(yùn)，形成北港流進(jìn)南港流出的水平環(huán)流.這個(gè)向陸凈水體輸運(yùn)壓倒了向海流動(dòng)徑流，輸運(yùn)大量高鹽水進(jìn)入北港，造成青草沙水庫不宜取水天數(shù)達(dá)到了23d.

2.3.2河勢(shì)變化

以往的研究表明，寶鋼水庫和陳行水庫鹽水入侵幾乎全部來自北支鹽水倒灌，而吳淞水廠和青草沙水庫鹽水入侵主要來自北支鹽水倒灌，部分來自下游外海鹽水的正面入侵[30-37].因此，長(zhǎng)江口河勢(shì)變化對(duì)鹽水入侵的影響，主要體現(xiàn)在北支河勢(shì)的變化.在長(zhǎng)時(shí)間尺度上，河勢(shì)變化是由自然演變和人類活動(dòng)造成的.在流域來沙和河口動(dòng)力的相互作用下，河口地貌發(fā)生自然演變，是一個(gè)緩慢的過程.人類活動(dòng)主要指河口的重大工程，如長(zhǎng)江口的深水航道工程（1998年開工建設(shè)，2010年竣工）、青草沙水庫工程（2007年開工建設(shè)，2010年建成）、南匯邊灘圍墾工程（1996年實(shí)施浦東機(jī)場(chǎng)促淤工程，2014年實(shí)施六期促淤工程）和橫沙東灘圍墾工程（2003年開始實(shí)施，尚未完工），以及北支的灘涂圍墾工程（從20世紀(jì)60年代開始，至今仍在進(jìn)行中）.本文結(jié)合以往研究成果和不同年代的衛(wèi)星圖，分析北支河勢(shì)變化對(duì)鹽水入侵的影響.

1974—1981年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵嚴(yán)重時(shí)期，據(jù)歷史記載，長(zhǎng)江河口北支因人類活動(dòng)造成的河勢(shì)變化是另一個(gè)重要的原因.從20世紀(jì)50年代末到20世紀(jì)70年代，南、北支交匯處河勢(shì)發(fā)生了很大的變化.1958年后通海沙與江心沙陸續(xù)圍墾，1970年江心沙北漢封堵，徐六涇江面自13 km束狹到5.8 km.同時(shí)，崇明島西端老白茆沙北靠并岸，促使北支上口流路與長(zhǎng)江主流幾乎呈直角相交，水流不暢，使北支的分流比顯著減少.根據(jù)實(shí)測(cè)資料，1958年9月北支徑流分流比小潮期占11.8%，大潮期占3.2%.1959年8月小潮期占9.3%，大潮期占-2.3%.即從1959年開始發(fā)現(xiàn)北支水、沙、鹽倒灌入南支的現(xiàn)象，北支已成為一條以漲潮流占優(yōu)勢(shì)的漲潮槽.之后，北支河槽處于萎縮過程，其倒灌南支的現(xiàn)象加重，20世紀(jì)70年代是北支向南支倒灌最嚴(yán)重的時(shí)期[7].從1974年長(zhǎng)江口衛(wèi)星遙感圖看（圖9），北支中上段的永隆沙上端剛并南岸，北支中下段開闊，有利于漲潮流的進(jìn)入.在1979年，永隆沙已經(jīng)完全并岸，下游的興隆沙已經(jīng)生成.

1982—1995年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵弱勢(shì)時(shí)期.自1978—1986年，北支0m以下容積由13.9×10 m縮減為12.1×10 m，在此期間北支仍處于淤積萎縮狀態(tài)[7].但從淤積的縱向分布來看，主要淤積區(qū)是在北支下段，而上段（崇頭至靈甸港）卻處于時(shí)沖時(shí)淤狀態(tài).北支淤積部位在下段和中段，會(huì)減少北支的納潮量，減輕外海鹽水入侵和北支鹽水倒灌.這是1981—1995年長(zhǎng)江河口南支鹽水入侵減弱的重要原因.從衛(wèi)星遙感圖看（圖9），1987年興隆沙明顯變大，北支口門處有沙體出現(xiàn).

1996—2002年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵增強(qiáng)時(shí)期.長(zhǎng)江河口鹽水入侵增強(qiáng)的另一個(gè)原因是北支上段淤積，大潮漲潮期間因北支喇叭口形狀青龍港水位快速上升，形成涌潮，大量高鹽水漫灘倒灌進(jìn)入南支，而在落潮期間北支上段大量潮灘露出，使已進(jìn)入南支的高鹽水不能回流北支.這樣，北支上段潮灘淤積，對(duì)北支鹽水入侵起到了單向開關(guān)的作用.從衛(wèi)星遙感圖看，1999年興隆沙繼續(xù)向東延伸，北支口門處有沙體消失，南側(cè)圍墾使得口門處變窄;南北支分漢口變窄，于北支上段與南支幾乎垂直.

2003—2020年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵減弱時(shí)期.在此期間北支上段處于沖刷，不利北支倒灌凈鹽通量的增加.從衛(wèi)星遙感圖看，2006年興隆沙圈圍并入崇明島，北支中段顯著變窄，中上段新村沙已經(jīng)生成.2013年，新村沙已圈圍并入南岸，北支中上段明顯變窄，北支下段的崇明島下沿繼續(xù)圈圍，河道進(jìn)一步縮窄.

從上述1974—2013年衛(wèi)星遙感圖可見，20世紀(jì)70年代北支還是開闊的河道，隨著永隆沙、興隆沙、新村沙的相繼圈圍并岸，北支明顯變窄，以及北支下段南側(cè)灘涂的圍墾，口門處變窄，納潮量減小，導(dǎo)致在長(zhǎng)時(shí)間尺度上北支鹽水倒灌逐漸減弱.另外，南槽南側(cè)的南匯邊灘圍墾工程，縮窄了口門，減少了納潮量，也是導(dǎo)致南支鹽水入侵減弱的一個(gè)原因[22].這也從北支河勢(shì)變化上說明了20世紀(jì)70年代鹽水入侵嚴(yán)重，而21世紀(jì)以來鹽水入侵趨弱的原因.

3結(jié)論

對(duì)長(zhǎng)江河口鹽水入侵研究，以往大都集中在季節(jié)和事件等較短的時(shí)間尺度上.本文基于吳淞、高橋測(cè)站1973—1995年、寶鋼測(cè)站1980—1992年長(zhǎng)時(shí)間尺度鹽度觀測(cè)資料，以及吳淞水廠1974—1993、陳行水庫1994—2008年、青草沙水庫2011—2020年各年鹽水入侵天數(shù)，結(jié)合對(duì)應(yīng)時(shí)段大通徑流量和1974—2013年長(zhǎng)江口衛(wèi)星遙感河勢(shì)變化，分析20世紀(jì)70年代至今長(zhǎng)江口鹽水入侵演變歷史.

吳淞、高橋和寶鋼測(cè)站實(shí)測(cè)枯季鹽度變化表明，在20世紀(jì)70年代鹽水入侵嚴(yán)重;在20世紀(jì)80 年代，除了1979—1980年整個(gè)枯季、1984年3月下旬、1987年2—3月出現(xiàn)較嚴(yán)重的鹽水入侵外，鹽水入侵趨弱;1990—1996年，除了1994年1月下旬和1996年2月下旬至3月出現(xiàn)較嚴(yán)重鹽水入侵外，其他時(shí)段鹽水入侵顯弱.從鹽度變化過程看，鹽度峰值寶鋼測(cè)站先于吳淞測(cè)站，吳淞測(cè)站先于高橋測(cè)站，表明鹽水入侵來源于上游北支鹽水倒灌.

吳淞水廠、陳行水庫和青草沙水庫取水口各年鹽水入侵次數(shù)表明，1974—1981年長(zhǎng)江口鹽水入侵非常嚴(yán)重，尤其是1974年、1979年和1980年，吳淞水廠取水口鹽水入侵天數(shù)均超過了70d.這個(gè)期間長(zhǎng)江徑流量明顯偏低，是造成嚴(yán)重入侵的主因.1982—1995年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵較弱時(shí)期，除1987年1—2月徑流量較低引起較強(qiáng)的鹽水入侵外，其余年份徑流量相對(duì)較高使得鹽水入侵趨弱.在1996—2002年長(zhǎng)江河口鹽水入侵增強(qiáng)時(shí)期，1996年、1999年和2001年發(fā)生嚴(yán)重的鹽水入侵.鹽水入侵增強(qiáng)的原因之一是在此期間枯季徑流量偏低.2003—2020年是長(zhǎng)江河口鹽水入侵減弱時(shí)期，主因在于流域水庫群的建成導(dǎo)致枯季徑流量顯著增加，尤其2016—2020年期間1—3月徑流量增加更為明顯，鹽水入侵更弱.在2014年，青草沙水庫取水口不宜取水天數(shù)達(dá)到了30d，主要是由當(dāng)年2月發(fā)生的長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)強(qiáng)北風(fēng)造成的.

從1974—2013年長(zhǎng)江口衛(wèi)星遙感圖顯示的河勢(shì)變化看，20世紀(jì)70年代北支還是開闊的河道，隨著永隆沙、興隆沙、新村沙的相繼圈圍并岸，以及北支下段南側(cè)灘涂的圍墾，北支明顯變窄，納潮量減小，導(dǎo)致在長(zhǎng)時(shí)間尺度上北支鹽水倒灌逐漸減弱.這也從北支河勢(shì)變化上說明了20世紀(jì)70年代鹽水入侵嚴(yán)重，之后尤其是21世紀(jì)以來鹽水入侵趨弱的原因.

從長(zhǎng)時(shí)間尺度上看，20世紀(jì)70年代至今長(zhǎng)江河口鹽水入侵逐漸趨弱，原因在于流域大量水庫的建成導(dǎo)致枯季徑流量增加和北支逐漸變窄變淺，致使導(dǎo)致北支倒灌減弱.隨著長(zhǎng)江流域上游擬建水庫的建成和北支進(jìn)一步萎縮，長(zhǎng)江口鹽水入侵將繼續(xù)減弱，這對(duì)河口水源地取水是有利的.

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