2001~2017年長江口南北港水文要素變化分析

劉傳杰 李保 李昌生 邵宇陽 唐詩月

摘要： 為了探究長江口南北港水文要素變化情況，基于長江口區(qū)域2001～2017年實測水文資料，對南港和北港的含沙量、分流比及分沙比的年際變化進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：① 南港洪季漲、落潮含沙量呈下降趨勢，洪季落潮含沙量下降趨勢較枯季更明顯;② 北港洪季漲、落潮平均含沙量呈減小趨勢，枯季漲潮含沙量呈增加趨勢，而落潮含沙量略有減小趨勢;③ 南港落潮分流比基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，落潮分沙比有減小趨勢;④ 南港漲潮分流比大于落潮分流比，漲潮分流比在55.0%上下波動，漲潮分沙比大于分流比。研究成果可為該水域的綜合開發(fā)及管理提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：含沙量; 分流比; 分沙比; 南港; 北港; 長江口

中圖法分類號：P333.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2022.04.004

文章編號：1006 - 0081（2022）04 - 0027 - 04

0 引 言

長江河口屬于海陸雙向性河口，上游徑流和潮汐動力相互作用，徑潮流動力強(qiáng)勁，灘槽演變復(fù)雜。河段平面呈喇叭形，具有三級分汊、四口入海的布局特點： 一級分汊為北支和南支;二級分汊為北港和南港;三級分汊為北槽和南槽[1]。徐六涇以下，崇明島將長江分成南支和北支。南支在吳淞口附近由長興島和橫沙島將河道分為南港和北港，南港自中央沙頭至南北槽分汊口長約31 km，北港自中央沙頭至攔門沙外長約80 km，南、北港皆為順直河槽。南港在橫沙島尾附近由九段沙分為南槽和北槽兩個汊道，從而形成北支、北港、北槽、南槽4個入海通道。

以往不少學(xué)者對長江口南北港水沙變化和河勢響應(yīng)進(jìn)行分析研究。嚴(yán)以新等[2]研究了長江口南港泥沙運(yùn)動的水動力條件，應(yīng)用流體運(yùn)動最小阻力原理導(dǎo)出了分流角發(fā)育的理論計算公式。楊忠勇等[3]通過定點水沙資料，分析了南港水動力及懸沙的時空分布特征。朱文武等[4]分析了三峽水庫蓄水?dāng)r沙后南港河道泥沙特性的變化。嚴(yán)超等[5]重點研究了長江口北港水域的水文泥沙特征。長江口南北港分汊口河段是長江口水域河勢變化最頻繁的區(qū)域之一，也吸引了眾多學(xué)者的關(guān)注[6-8]。

隨著流域內(nèi)人類活動的增強(qiáng)，全球河流入海泥沙通量不斷減少[9-13]。近年來，隨著長江流域大規(guī)模水利工程的建設(shè)，尤其是2003年三峽水庫蓄水?dāng)r沙以后，長江流域來沙明顯減少[14]，長江口南北港河勢變化也有了新的特點[15-18]。本文基于長江口區(qū)域相關(guān)實測水文資料，對南港和北港水沙特性進(jìn)行分析研究，為該水域的綜合開發(fā)及管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 監(jiān)測位置及水文要素

本文采用2001～2017年長江口區(qū)域相關(guān)實測水文資料，在長江口南支河段南港和北港關(guān)鍵位置選取相關(guān)測站和控制斷面，統(tǒng)計含沙量、分流比、分沙比3個水文要素，監(jiān)測點位、控制斷面情況見表1和圖1。其中：南港和北港斷面位于長興島中部附近區(qū)域，南港斷面位于新瀏河沙東側(cè)的南港中部順直河段，北港斷面位于北港中部順直河段。兩斷面完整承接了南港和北港河道的落潮流和漲潮流的水沙通量。NG0和BG0兩個定點觀測點位分別位于南港和北港斷面的河道主槽內(nèi)。

2 結(jié)果分析

結(jié)合南北港監(jiān)測斷面和監(jiān)測垂線的實測資料進(jìn)行分析，采用線性趨勢分析法對南港和北港水文要素年際變化進(jìn)行分析。

2.1 含沙量變化

圖2和圖3統(tǒng)計了歷年南港NG0固定垂線洪枯季大潮含沙量數(shù)據(jù)。南港NG0固定垂線監(jiān)測結(jié)果表明：總體而言，洪季和枯季大潮期間，漲潮含沙量大于落潮含沙量，這表明南港含沙量不僅受徑流影響，還受潮流、風(fēng)浪等多種因素共同作用。2001～2003年南港漲、落潮含沙量變化趨勢大致相當(dāng)，漲、落潮均有沙峰出現(xiàn)，平均含沙量在0.400 kg/m3上下波動。2003年后隨著上游來沙的減少[19]，漲、落潮含沙量均有一定程度的下降。洪季，2003年前后NG0漲潮平均含沙量分別為0.613，0.323 kg/m3，落潮平均含沙量分別為0.595，0.322 kg/m3，漲、落潮含沙量減幅分別為47.3%和45.9%;枯季，2003年前后NG0漲潮平均含沙量均為0.465 kg/m3;落潮平均含沙量分別為0.402，0.379 kg/m3，漲潮含沙量維持不變，落潮含沙量減幅為5.7%。2003年前后，洪季南港漲、落潮含沙量均呈減小趨勢，且漲潮減小幅度大于落潮減小幅度;枯季南港漲潮含沙量維持不變，落潮含沙量呈減小趨勢。2006年和2011年為長江流域特枯水年[20]，枯季漲潮含沙量為歷年來的峰值。

圖4和圖5統(tǒng)計了歷年北港BG0固定垂線洪枯季大潮平均含沙量數(shù)據(jù)，北港固定垂線BG0監(jiān)測表明：洪季絕大部分測次落潮含沙量大于漲潮含沙量;枯季正好相反，絕大部分測次漲潮含沙量大于落潮含沙量。洪季，2003年前后，BG0漲潮平均含沙量分別為0.577，0.328 kg/m3，落潮平均含沙量分別為0.583，0.364 kg/m3，漲、落潮含沙量減幅分別為43.2%和37.6%;枯季，2003年前后BG0漲潮平均含沙量分別為0.399，0.444 kg/m3，落潮平均含沙量分別為0.425，0.374 kg/m3，其中，漲潮含沙量增幅為11.3%，落潮含沙量減幅為12.0%。

2.2 分流比、分沙比變化

統(tǒng)計南北港斷面歷年漲、落潮分流、分沙比變化，見圖6～8。

南港落潮分流、分沙比的變化總體可以分為3個階段：

（1） 2001年2月至2003年8月，南港落潮分流比和分沙比總體均呈上升趨勢，分流比由2001年2月的49.6%上升至2003年8月的56.5%，平均為53.1%;分沙比由2001年2月的49.0%上升至2003年8月的56.8%，平均為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、分沙比達(dá)到最高值之后略呈下降趨勢，平均分別為50.2%，52.0%。2004年2月以來，南港落潮分流比基本在50.0%上下波動，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趨于穩(wěn)定，歷年均在50.0%以下波動，2008年至今平均穩(wěn)定在48.2%;分沙比洪季波動比較大，而枯季分沙比呈先增大后減小趨勢，平均為48.0%。

綜上所述，南港落潮分流比、分沙比變化基本保持一致，總體上分流比增加，分沙比也會隨之增加。相較于21世紀(jì)初，目前南港落潮分流比處于基本穩(wěn)定中，分流比大約為48.0%，而落潮分沙比波動較大。

南港漲潮分流比大于落潮分流比，近年來均大于50.0%。2006年2月至2011年8月漲潮分流比、分沙比平均分別為55.8%，57.5%，分沙比大于分流比約2%。

3 結(jié) 論

基于2001～2017年長江口區(qū)域相關(guān)水文實測資料，分析了長江口南、北港漲、落潮含沙量和分流、分沙比的變化，得出如下結(jié)論：

（1） 含沙量變化。2001～2003年南港漲、落潮含沙量變化趨勢大致相當(dāng)，漲、落潮均有沙峰出現(xiàn);2003年以后隨著上游來沙的減少，洪季漲、落潮含沙量均呈一定的下降趨勢，落潮含沙量洪季比枯季下降更明顯;北港漲、落潮平均含沙量比較接近，2001～2003年漲潮含沙量大于落潮，2003年后兩者差異明顯減少。

（2） 分流比變化。2001年2月至2003年8月，南港落潮分流比總體呈上升趨勢;2003～2008年，南港分流比呈下降趨勢;2008年8月至2017年7月，南港落潮分流比小于50%，約為48%，目前南港落潮分流比處于基本穩(wěn)定中。近年來，南港漲潮分流比大于落潮分流比，漲潮分流比55%上下波動。

（3） 分沙比變化。2001年2月至2003年8月，南港落潮分沙比總體呈上升趨勢;2003～2008年，南港分沙比呈下降趨勢;2008年8月至2017年7月，南港落潮分沙比有減小的趨勢。近年來南港漲潮分沙比大于分流比，2006年2月至2011年8月漲潮分流比、分沙比平均分別為55.8%，57.5%，分沙比大于分流比約2%。

（4） 在2014年后，隨著中央沙圈圍工程、新瀏河沙護(hù)灘工程和南沙頭通道潛堤工程等的建設(shè)，目前南北港分流口較穩(wěn)定。南港漲、落潮分流比總體大于分沙比，且趨于穩(wěn)定。對于2016年7月南北港的分流分沙比波動較大的原因有待進(jìn)一步研究。后續(xù)仍需加強(qiáng)對南北港分流口河段河床地形觀測，以便采取相關(guān)工程措施以維護(hù)南北港分流口及下游河段現(xiàn)狀河勢的穩(wěn)定。

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（編輯：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