黃浦江中上游潮位變化及其成因分析

摘要：黃浦江中上游潮位變化直接影響城市防洪安全?；邳S浦江中上游代表站1980～2021年高、低潮位及1956～2021年流量數(shù)據(jù)，研究了黃浦江中上游潮位和來(lái)水量的變化，并對(duì)成因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：黃浦江中上游高潮位和低潮位都呈上升趨勢(shì)，2001～2021年多年平均高潮位相比1980～2000年上升16 cm，低潮位上升16 cm；2001～2021年多年平均上游全年來(lái)水量相比1956～2000年增加了65億m3，其中汛期增加了53%，非汛期增加了65%。黃浦江潮位變化主要受土地利用變化、流域骨干工程和城市防洪工程建設(shè)、圩區(qū)整治，以及下游潮汐頂托作用的綜合影響。

關(guān)鍵詞：潮位變化； 高潮位； 低潮位； 黃浦江中上游； 感潮河流

中圖法分類號(hào)：TV871

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.11.002

文章編號(hào)：1006-0081（2024）11-0017-04

0 引 言

近年來(lái)，黃浦江潮位呈現(xiàn)相對(duì)明顯的上升趨勢(shì)［1］。2021年受“煙花”臺(tái)風(fēng)影響，上海遭遇“風(fēng)、暴、潮、洪”四碰頭，黃浦江干、支流數(shù)站水位均創(chuàng)歷史新高；黃浦江沿線堤防尤其是中上游段堤防漫溢或潰堤風(fēng)險(xiǎn)也將越來(lái)越大，城市防洪安全將遭受嚴(yán)重威脅。厘清黃浦江中上游潮位變化趨勢(shì)并分析原因，對(duì)上海市防洪安全具有重要意義。前人已對(duì)黃浦江中上游潮位的變化及成因進(jìn)行了一定分析。徐建成等［2］系統(tǒng)分析了“麥莎”臺(tái)風(fēng)期間黃浦江上游潮位變化規(guī)律，并運(yùn)用水文學(xué)和水力模型從水利工程建設(shè)、水閘運(yùn)行、上游來(lái)水、潮汐作用和降水等方面進(jìn)行計(jì)算及原因分析，發(fā)現(xiàn)多種因素綜合作用造成黃浦江干流米市渡江段水位超歷史記錄，其中，大范圍強(qiáng)降雨是潮位抬升主要原因。李彤等［3］基于米市渡站1970～2019年年最高潮位及太湖流域降水量等數(shù)據(jù)，研究了近50 a來(lái)黃浦江上游年最高潮位的變化趨勢(shì)、變異特性、發(fā)生頻率變化和潮位變化的驅(qū)動(dòng)因子。易文林等［4］研究了2021年臺(tái)風(fēng)“煙花”期間黃浦江上游洪水過程和高水位特征，利用產(chǎn)匯流模型計(jì)算分析了黃浦江上游洪水下泄過程、高水位時(shí)空分布特征及其成因。

本文基于長(zhǎng)系列水文資料，分析了黃浦江中上游高潮位、低潮位和上游來(lái)水的變化規(guī)律，以及黃浦江水位變化的影響因素，旨在為城市防洪工作提供參考。

1 研究區(qū)域概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)域概況

黃浦江屬太湖流域水系，流經(jīng)上海市區(qū)，兼有飲用水源、防洪除澇、航運(yùn)、生態(tài)、景觀、旅游等綜合功能。黃浦江地理位置特殊，易受上游來(lái)水、下游潮汐和本地降水等多方面影響，尤其是風(fēng)暴潮的影響，導(dǎo)致黃浦江洪澇災(zāi)害頻繁。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

選用黃浦江干流市區(qū)段黃浦公園站、黃浦江干流上游米市渡站、黃浦江上游支流太浦河金澤站1980～2021年的高、低潮位資料開展潮位變化情況分析。選用黃浦江上游控制站松浦大橋站1956～2021年的流量資料開展黃浦江上游來(lái)水變化分析。各代表站位置見圖1。

2 潮位變化

21世紀(jì)以來(lái)，黃浦江中上游水情發(fā)生了深刻變化，尤其是米市渡站，年最高潮位不斷突破。1997年，受“9711”號(hào)臺(tái)風(fēng)影響，年最高潮位達(dá)到4.27 m；2005年受“麥莎”臺(tái)風(fēng)影響，年最高潮位達(dá)到4.38 m，2013年受“菲特”臺(tái)風(fēng)的影響，年最高潮位達(dá)到了4.59 m；2016年受流域洪水影響，最高潮位達(dá)到“9711”號(hào)臺(tái)風(fēng)下的年最高潮位；2021年受“煙花”臺(tái)風(fēng)影響，年最高潮位達(dá)到4.79 m。

統(tǒng)計(jì)黃浦江中上游主要潮位站黃浦公園、米市渡和金澤站2000年前后兩個(gè)時(shí)期高低潮位的變化情況（表1～2，圖2～4）。黃浦江中上游潮位2000年以后（2001～2021年）較2000年之前（1980～2000年）存在不同程度的抬升，多年平均年最高潮位平均值抬升了21 cm，高潮位上升16 cm；年最低潮位平均值抬升了21 cm，平均低潮位上升16 cm。黃浦江干流上游高潮位抬升幅度最大的是米市渡站。米市渡站多年平均年最高潮位從3.78 m抬升到了4.10 m，增加了0.32 m；多年平均年最低潮位從1.08 m抬升到了1.43 m，增加了0.35 m。

3 上游來(lái)水變化

黃浦江上游有斜塘、園泄涇和大泖港3條主要支流，這3條支流分別承泄太湖、江蘇陽(yáng)澄淀泖區(qū)和浙江杭嘉湖地區(qū)的大部分來(lái)水。上游3條支流在松浦大橋附近的上游方向匯合，流量開始集中，不僅形成黃浦江干流，而且使這一地區(qū)的河道成為主要控制凈泄流量的咽喉。因此，若分析黃浦江中上游潮位抬升原因，分析黃浦江上游干流控制站松浦大橋站年徑流的年際變化是關(guān)鍵。從年平均流量資料來(lái)看（圖5），松浦大橋站的凈泄量從21世紀(jì)70年代開始逐漸增大，特別是2000年后上升趨勢(shì)顯著。

通過計(jì)算松浦大橋站流量資料發(fā)現(xiàn)，2000年以后（2001～2021年）較2000年之前（1956～2000年），松浦大橋站多年平均年凈泄水量從106.3億m3增加到171.1億m3，增加了約65億m3；汛期（6～9月）多年平均凈泄水量從32.9億m3增加到50.2億m3，增加了53%；非汛期（1～5月和10～12月）凈泄水量從73.4億m3增加到120.9億m3，增加了65%。另外，統(tǒng)計(jì)松浦大橋多年來(lái)水量月分配發(fā)現(xiàn)，2000年前后松浦大橋非汛期凈泄水量占全年凈泄水量的比例有所增加，從69.8%增加到了71.3%。

4 潮位變化成因分析

上海位于太湖流域東南端，黃浦江是太湖流域洪水東排通道，黃浦江的高水位除了受下游潮汐影響以外，同時(shí)也受太湖流域下泄水量影響。

4.1 土地利用變化影響

隨著近年來(lái)城鎮(zhèn)化快速發(fā)展，太湖流域內(nèi)土地利用方式發(fā)生了較大變化，呈現(xiàn)耕地向建設(shè)用地快速轉(zhuǎn)換的態(tài)勢(shì)，建設(shè)用地大幅增加，耕地明顯減少［5］。受土地利用方式等下墊面變化綜合影響，流域產(chǎn)匯流特性發(fā)生改變，產(chǎn)水量增加、匯流速度加快，遭受強(qiáng)降雨時(shí)河網(wǎng)水位呈現(xiàn)出漲水快、漲幅大、水位高等新特點(diǎn)。據(jù)分析，土地利用方式變化后，遇流域100 a一遇設(shè)計(jì)洪水，流域最大30 d降雨設(shè)計(jì)洪量增加約3.2億m3，增幅約2%；另外，匯流時(shí)間由原來(lái)的3～4 d縮短為1～2 d［5］。

4.2 流域骨干工程建設(shè)

通過太湖流域兩輪治理，黃浦江上游骨干河道太浦河、攔路港、紅旗塘等開通，使得流域東排黃浦江的水量明顯增大，同時(shí)伴隨著河網(wǎng)水位整體抬升。2021年“煙花”臺(tái)風(fēng)期間，黃浦江上游的下泄水量為5.35億m3，比上月同期增加62%，米市渡站水位達(dá)到4.79 m，創(chuàng)下歷史最高紀(jì)錄［6］。

4.3 城市防洪工程建設(shè)

為保障各城市防洪除澇安全，上海已形成14個(gè)控制片區(qū)，同時(shí)對(duì)黃浦江干流兩岸支河進(jìn)行了建閘控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)狀上海市沿黃浦江中上游主要支流布置的主要水閘總寬度共932 m，排澇泵站流量共600 m3/s。隨著黃浦江兩岸支流口門的控制，可保障上海市防潮防洪除澇安全，但也減少了黃浦江兩岸支流的納潮能力，一定程度上推動(dòng)了黃浦江干流潮位抬升。

4.4 圩區(qū)整治情況

隨著上海市除澇標(biāo)準(zhǔn)的提高，圩區(qū)大規(guī)模治理，圩區(qū)的排澇動(dòng)力激增，導(dǎo)致圩外河道水位上漲迅速，抬高了骨干河道水位，降低了已建骨干防洪工程的能力，造成洪澇水風(fēng)險(xiǎn)由圩內(nèi)轉(zhuǎn)向圩外、由支河轉(zhuǎn)向干河 ［7］。2019年“利奇馬”臺(tái)風(fēng)期間，上海市青浦區(qū)127個(gè)圩區(qū)總排澇流量達(dá)634 m3/s，圩外代表站青浦南門最高水位3.61 m，而圩區(qū)內(nèi)平均水位僅2.39 m，各圩區(qū)最高水位平均為2.71 m［8］。

4.5 潮汐頂托作用

黃浦江為開敞式感潮河流，下游潮汐頂托作用一定程度上也導(dǎo)致了潮位的抬升，尤其是遇到天文大潮時(shí)，會(huì)造成高潮位的陡增。2021年“煙花”臺(tái)風(fēng)期間，松浦大橋站7月23～26日的日均流量依次為140，84.6，-573，364 m3/s，天文大潮疊加持續(xù)較高的風(fēng)暴潮增水，黃浦江河口的潮汐頂托使得黃浦江中上游潮流下泄受阻，從而使黃浦江中上游潮位壅高。風(fēng)暴潮增水影響最大期間，干流米市渡站最高低潮位創(chuàng)歷史最高，高于天文潮高潮位。

5 結(jié) 論

本文基于長(zhǎng)系列水文資料，分析了黃浦江中上游高潮位、低潮位和上游來(lái)水的變化及原因，得到結(jié)論如下。

（1） 近年來(lái)，黃浦江潮位不斷突破，屢創(chuàng)新高，尤其是黃浦江上游抬升幅度最大。目前，黃浦江上游潮位抬升趨勢(shì)依然存在。

（2） 黃浦江中上游潮位2000年以后較2000年之前，多年平均年最高潮位抬升了21 cm，多年平均高潮位上升16 cm；多年平均年最低潮位抬升了21 cm，低潮位上升16 cm。

（3） 根據(jù)松浦大橋流量資料，黃浦江2001～2021年多年平均上游全年來(lái)水量相比1956～2000年增加了65億m3，其中汛期增加了53%，非汛期增加了65%。

（4） 下墊面變化和流域區(qū)域的各項(xiàng)水利工程建設(shè)，對(duì)黃浦江的水情產(chǎn)生了一定的影響。其中，建設(shè)用地大幅增加，使得產(chǎn)水量增加、產(chǎn)匯流時(shí)間變短；太浦河等骨干工程的開通，既加快了洪水下泄，也利于潮水上溯；支流口門和圩區(qū)的控制，增加了片區(qū)內(nèi)向骨干河道的排水能力。另外，若遇天文大潮疊加風(fēng)暴潮增水，更會(huì)造成黃浦江潮位陡增。

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［7］ 劉克強(qiáng)，楊洪林.平原河網(wǎng)地區(qū)圩區(qū)建設(shè)與規(guī)劃的幾點(diǎn)思考［C］∥中國(guó)水利學(xué)會(huì)河口治理與保護(hù)專業(yè)委員會(huì).中國(guó)水利學(xué)會(huì)2007學(xué)術(shù)年會(huì)人類活動(dòng)與河口分會(huì)場(chǎng)論文集.北京：中國(guó)水利學(xué)會(huì)，2007.

［8］ 上海市水文總站.第9號(hào)臺(tái)風(fēng)“利奇馬”上海水情分析報(bào)告［R］.上海：上海市水文總站，2019.

（編輯：江 文）

Tidal level change and cause analysis in middle and upper reaches of Huangpu River

LI Qi，WEI Hao，MAO Xinghua

（Shanghai Hydrology Station，Shanghai 200232，China）

Abstract：

The changes of tidal level of middle and upper reaches of Huangpu River directly affects the defense capacity of urban flood.Based on the long series of high and low tidal level from 1980 to 2021 and flow data from 1956 to 2021 of the representative stations in middle and upper reaches of Huangpu River，we analyzed the change trend of tidal level and inflow of it and explored the causes.The results showed that the high tide level and low tide level of Huangpu River displayed upward trends.The multi-year average high tidal level and low tidal level from 2001 to 2021 both increased 16 cm higher compared with that from 1980 to 2000.The multi-year average annual inflow of upstream river from 2001 to 2021 increased by 6.5 billion cubic meters compared with that of 1956 to 2000，with an increase of 53% in flood season and 65% in non-flood season.The tidal level of the Huangpu River was mainly affected by the land use change，the construction of watershed backbone projects and urban flood control projects，the comprehensive management of polder areas，and the downstream tidal backwater effect.

Key words：

tide level change； high tide level； low tide level； middle and upper reaches of Huangpu River； tidal river