新形勢(shì)下長(zhǎng)江口咸潮入侵的特點(diǎn)與解決措施

1、新形勢(shì)下長(zhǎng)江口咸潮入侵的特點(diǎn)與解決措施1 2014 年長(zhǎng)江口咸潮入侵1.1 基本情況2014 年農(nóng)歷新年伊始，適逢長(zhǎng)江口天文大潮的出現(xiàn)。 上海正經(jīng)受歷史上持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的長(zhǎng)江口咸潮影響，自 2 月 3 日 19 時(shí)開(kāi)始，上海供水水源地陳行水庫(kù)、青草沙水庫(kù)取水口氯化物濃度持續(xù)超過(guò)國(guó)家地表水標(biāo)準(zhǔn)的 250mg/L,最高超過(guò) 3 000mg/L.本次咸潮入侵影響歷時(shí) 19 天， 打破了 2004 年 2月歷時(shí) 9 天 19 小時(shí)的歷史最高紀(jì)錄。 水務(wù)部門(mén)采取多種措施應(yīng)對(duì)，包括青草沙原水系統(tǒng)向閘北、吳淞水廠切換等，但陳行水庫(kù)出庫(kù)水還是出現(xiàn)了氯化物階段性超標(biāo)現(xiàn)象， 并在一定程度上影響了飲用水的口感，影響人

2、口約 200 萬(wàn)人 1 . 三峽水庫(kù)增加 1 000m3/s 下泄流量后，咸潮入侵才有所緩解。本次咸潮入侵具有外海海水正面侵襲與北支海水倒灌相疊加、以正面侵襲為主的特點(diǎn)，且前后兩次咸潮入侵相互銜接，使陳行水庫(kù)水域氯化物含量連續(xù)超標(biāo)，為陳行水庫(kù)建庫(kù)以來(lái)罕見(jiàn)， 對(duì)長(zhǎng)江口水源地正常運(yùn)行產(chǎn)生較大影響。1.2 咸潮入侵成因及特點(diǎn)1.2.1 影響咸潮入侵的因素影響長(zhǎng)江口咸潮入侵的因素主要包括上游徑流、外海潮汐、區(qū)域性氣象因子以及工情等 4 個(gè)方面。 上游徑流和外海潮汐是影響咸潮入侵的決定性因素。 咸潮與徑流呈負(fù)相關(guān)，與潮汐強(qiáng)弱呈正相關(guān)。 徑流和潮汐共同決定著長(zhǎng)江口咸潮入侵的范圍和強(qiáng)度。氣象因素對(duì)咸潮的影響

3、主要體現(xiàn)在降水和風(fēng)兩個(gè)方面。 長(zhǎng)江流域的降水直接或者間接地改變了長(zhǎng)江來(lái)水的流量， 在一定程度上影響了咸潮入侵的強(qiáng)度。另一方面，大氣降水是一種淡水資源，尤其是長(zhǎng)江口區(qū)的降水對(duì)咸潮有不可忽視的沖淡作用，可減弱咸潮的影響。 風(fēng)對(duì)咸潮的影響表現(xiàn)為風(fēng)可以改變表層水體的流向，由于密度分層的作用，表層水體主要為氯化物含量較低的淡水，表層水體流向的改變對(duì)氯化物含量的空間分布有一定的影響。在工情方面，受上游來(lái)沙量的變化和工程影響而導(dǎo)致的長(zhǎng)江口形態(tài)的變化和河口區(qū)域水下地形的趨勢(shì)性改變，對(duì)外海咸水向長(zhǎng)江口入侵的路徑和強(qiáng)度產(chǎn)生了一定影響。 有關(guān)研究 2 表明，近 30 年長(zhǎng)江口整體上表現(xiàn)為略微沖刷，其中北港區(qū)為持續(xù)沖

4、刷，崇明東灘和橫沙淺灘南側(cè)、 九段沙東側(cè)和南側(cè)的 5m 淺區(qū)域以垂向沖刷為主。 河底的下切影響淡水下泄路徑，此外，長(zhǎng)江口深水航道工程等改變了長(zhǎng)江口區(qū)徑流和潮流的流態(tài)。 這幾種因素相互疊加，影響著徑潮流在各分流汊道的分流比， 對(duì)咸潮入侵的路徑和強(qiáng)度產(chǎn)生了較大的影響。1.2.2 咸潮入侵途徑長(zhǎng)江口咸潮入侵途徑包括直接入侵、 北支鹽水倒灌、鹽水橫向交換等幾種形式（見(jiàn)圖 1）。（1）直接入侵。長(zhǎng)江口有北支、北港、北槽和南槽四條通道分流入海，鹽水通過(guò)這四條通道直接入侵，是咸潮入侵的主要途徑，但各個(gè)通道入侵的強(qiáng)度不同。一般來(lái)講，南北槽和北港的徑流量大，受徑流頂托，鹽水直接入侵距離不大，而北支徑流量小，鹽水

5、直接入侵的距離很遠(yuǎn)，經(jīng)常能達(dá)到南北支分汊口附近。（2）北支鹽水倒灌。分汊河口水域存在平面環(huán)流是引起咸潮倒灌的基本原因。 20 世紀(jì) 50 年代以后，由于大面積的圍墾和封堵， 南、 北支河勢(shì)發(fā)生了較大的變化，北支入口與長(zhǎng)江主流幾乎呈直角相交，北支的分流比顯著減少。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1917 年北支占長(zhǎng)江總徑流量的 23%,1959 年北支占長(zhǎng)江總徑流量的 8.7%0.7%,而 1971 年北支徑流僅為 7.5%. 北支水、沙、鹽倒灌入南支大約自 1959 年開(kāi)始，是咸潮入侵南支的又一形式。 由于北支上段逐年自然淤積，下泄徑流減少，潮流作用相應(yīng)增強(qiáng)，北支向南支的咸潮倒灌屢有發(fā)生。（3）鹽水橫向交換。

6、這種情況主要發(fā)生在南北槽水體之間，以及河道深泓與兩側(cè)淺灘之間。由于鹽度在河口區(qū)橫向分布上存在著差異， 一般是淺灘水域鹽度較小，深泓鹽度較大，漲潮時(shí)，深泓高鹽水體流向淺灘，落潮時(shí)，淺灘低鹽水體歸入深泓。 在這個(gè)過(guò)程中，二者水體發(fā)生交換，存在高鹽水體向邊灘區(qū)域的入侵現(xiàn)象。1.2.3 本次咸潮入侵原因探析根據(jù)本次咸潮入侵前后長(zhǎng)江徑流、天文潮、氣象等因素，筆者認(rèn)為，本次咸潮入侵與長(zhǎng)江上游來(lái)水偏少、咸潮期間恰逢天文大潮，以及長(zhǎng)江口區(qū) 1 月份雨量偏少這三個(gè)因素有關(guān)。一般認(rèn)為，當(dāng)大通流量低于 10 000m3/s 時(shí)，長(zhǎng)江口容易發(fā)生咸潮入侵。 根據(jù)有關(guān)研究 3 ,徐六涇日流量過(guò)程較大通滯后 46d,而徐六

7、涇的流量當(dāng)天就能影響咸潮入侵， 因此大通流量會(huì)在約 5d 以后開(kāi)始影響到長(zhǎng)江口。 從大通站 12 月的流量過(guò)程來(lái)看（見(jiàn)圖 2），1月 30 日和 31 日的流量相對(duì)較小，分別只有 10800m3/s和 10 900m3/s. 而在約 5d 之后的 2 月 3 日，長(zhǎng)江口確實(shí)出現(xiàn)了較嚴(yán)重的咸潮入侵現(xiàn)象。 同時(shí)，2 月 3 日是農(nóng)歷正月初四，正是長(zhǎng)江口天文大潮期，這兩個(gè)因素疊加在一起，使長(zhǎng)江口咸潮入侵更加嚴(yán)重。 大通流量更低的時(shí)段出現(xiàn)在 2 月 9 日11 日， 期間平均流量?jī)H9 897m3/s,5d 之后的農(nóng)歷日期為正月十五正月十七，恰好又是天文大潮期，使得長(zhǎng)江口再次出現(xiàn)了嚴(yán)重的咸潮入侵。 因此

8、長(zhǎng)江來(lái)水流量偏低與外海天文大潮的疊加效應(yīng)的小概率事件， 是引起 2014 年初較嚴(yán)重的咸潮入侵的最主要因素。此外，長(zhǎng)江口區(qū) 1 月份雨量偏少，對(duì)本次咸潮入侵起了推波助瀾的作用。 比如，高橋站 1 月份雨量?jī)H18.5mm,遠(yuǎn)低于該站 1 月份多年平均雨量 50.2mm. 同樣，堡鎮(zhèn)站 1 月份雨量 20mm 也低于該站 1 月份多年平均雨量 51.2mm. 大氣降水是淡水資源，對(duì)咸潮有沖淡作用，可有效減弱咸潮入侵。 長(zhǎng)江口 1 月份至 2 月初雨量偏少，無(wú)疑更有利于咸潮的入侵。2 典型年份長(zhǎng)江口咸潮入侵概覽從歷史監(jiān)測(cè)成果來(lái)看，長(zhǎng)江口咸潮入侵比較嚴(yán)重的有三次， 分別是 19781979 年、198

9、7 年、20062007年。 下面分別就這幾次咸潮入侵作一概括說(shuō)明。2.1 19781979 年咸潮入侵1978 年長(zhǎng)江流域汛期出現(xiàn)了高溫少雨氣候，旱情持續(xù)到 1979 年春季，中下游河道節(jié)節(jié)減少，加上各地區(qū)沿江抽水，導(dǎo)致長(zhǎng)江口遭咸潮嚴(yán)重入侵。 資料顯示，無(wú)論氯化物濃度還是持續(xù)時(shí)間、 入侵距離均為歷史罕見(jiàn)， 其中 1979 年 23 月長(zhǎng)江河口內(nèi)的鹽度相當(dāng)于百年一遇。 自 1 月 2 日開(kāi)始，持續(xù)到 3 月 27 日，共 85d,高橋站氯化物連續(xù)大于 250mg/L（見(jiàn)圖 3）。2.2 1987 年咸潮入侵據(jù)大通流量資料分析，1987 年屬于長(zhǎng)江徑流特枯年，水量保證率為 93%,由于上游來(lái)水較

10、少，長(zhǎng)江口區(qū)出現(xiàn)了較嚴(yán)重的咸潮入侵。自 2 月 5 日始至 3 月 25 日，共 49d,高橋站氯化物連續(xù)大于 250mg/L（見(jiàn)圖 4）。2.3 20062007 年咸潮入侵由于 2006 年夏季長(zhǎng)江上游遭受罕見(jiàn)伏旱天氣，自 7、8 月以來(lái)，長(zhǎng)江上游洪水季節(jié)來(lái)水屢創(chuàng)新低，致使長(zhǎng)江口提前遭受咸潮的入侵。 2006 年 9 月2007年 3 月，長(zhǎng)江口總共發(fā)生了 14 次咸潮入侵，影響較大的有 11 次， 其中有 8 次發(fā)生在天文大潮期間，具體見(jiàn)表 1.與上述幾次咸潮入侵相比，本這次咸潮入侵無(wú)論從入侵次數(shù)，還是持續(xù)時(shí)間，都不算是很?chē)?yán)重的，但是卻造成了較廣泛的社會(huì)影響，筆者認(rèn)為與長(zhǎng)江口水源地供水范

11、圍廣，受影響的人口多有密切的關(guān)系。3 新形勢(shì)下長(zhǎng)江口咸潮入侵的特點(diǎn)3.1 咸潮入侵的趨勢(shì)性變化近年來(lái)，長(zhǎng)江口咸潮入侵有加劇趨勢(shì)，主要表現(xiàn)在：秋冬季第一次咸潮入侵時(shí)間提前。20 世紀(jì) 90 年代以前，咸潮入侵主要發(fā)生在 12 月次年 3 月，進(jìn)入21 世紀(jì)之后，咸潮入侵在 10 月前后就會(huì)出現(xiàn)。 單次咸潮入侵時(shí)間延長(zhǎng)，入侵次數(shù)增多，特別是近幾年咸潮入侵次數(shù)有增多的趨勢(shì)。 咸潮入侵程度加重，咸水上溯距離加大。進(jìn)入 21 世紀(jì)以來(lái)， 長(zhǎng)江口較嚴(yán)重咸潮入侵發(fā)生的頻率略有增加。 例如，1987 年的咸潮入侵，距19781979 年的咸潮入侵有 9 年時(shí)間，2006 年咸潮入侵距 1987 年有 19 年

12、時(shí)間， 但本次咸潮入侵距 2006年，只有不到 8 年時(shí)間。 這預(yù)示著由于多種因素的綜合影響，長(zhǎng)江口咸潮入侵有可能更加頻繁。3.2 工程調(diào)度與人類(lèi)活動(dòng)的影響南水北調(diào)是對(duì)長(zhǎng)江口水資源量影響較大的取水工程，其東線(xiàn)工程年供水總規(guī)模 186×108m3,中 線(xiàn)工程調(diào)水規(guī)模 220×108m3, 西 線(xiàn)工程年平均調(diào)水量為145195×108m3. 三者合計(jì)調(diào)水量將達(dá)到 448×108m3,占長(zhǎng)江全部水資源量的 4.67%. 此外，長(zhǎng)江沿岸小規(guī)模取水工程，數(shù)量眾多，引水規(guī)模超過(guò) 3 000m3/s,均會(huì)導(dǎo)致進(jìn)入長(zhǎng)江口水資源量略有減少。三峽工程和金沙江下游梯級(jí)

13、樞紐等水電站工程的調(diào)度運(yùn)行，使長(zhǎng)江口來(lái)水量的年內(nèi)分配發(fā)生改變，在豐水期通過(guò)蓄水減少下泄量， 在枯水期通過(guò)向下游放水，增加長(zhǎng)江口來(lái)水量。 這些工程對(duì)于遏制長(zhǎng)江口咸潮入侵是有利的， 但前提條件是要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)調(diào)度。金沙江下游河段的烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩四個(gè)大型水利樞紐，是西電東送的重要電源基地。隨著這些樞紐工程的投入運(yùn)行，特別是與三峽、葛洲壩梯級(jí)水利樞紐實(shí)施聯(lián)合調(diào)度運(yùn)行以后， 對(duì)長(zhǎng)江中下游水資源量的年內(nèi)分配也會(huì)有一定影響 4 - 5 .三峽工程、南水北調(diào)、金沙江下游梯級(jí)樞紐等工程在實(shí)施后，長(zhǎng)江口機(jī)場(chǎng)碼頭水域含鹽度會(huì)有所增加（見(jiàn)表 2），其中 10 月和 11 月增加較多，預(yù)示著如果不對(duì)上述

14、工程進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，則未來(lái)咸潮入侵有可能加劇，或者入侵時(shí)間提前 6 .綜合來(lái)看，南水北調(diào)等取水工程會(huì)造成進(jìn)入長(zhǎng)江口水資源量實(shí)際上的減少， 對(duì)咸潮入侵有潛在的不利影響； 三峽工程和金沙江下游梯級(jí)樞紐等工程會(huì)導(dǎo)致來(lái)水量年內(nèi)分配的變化， 對(duì)咸潮入侵的影響幾乎完全依賴(lài)于工程如何調(diào)度運(yùn)行。 只有三峽工程等充分考慮下游長(zhǎng)江口對(duì)淡水資源的需求， 調(diào)度運(yùn)行更加科學(xué)合理，才有可能彌補(bǔ)取水工程帶來(lái)的不利影響，并進(jìn)而有可能減弱長(zhǎng)江口咸潮入侵。4 咸潮入侵對(duì)策措施長(zhǎng)江口咸潮入侵是經(jīng)常發(fā)生的問(wèn)題， 目前技術(shù)條件下只能想辦法減弱其影響。 從水源地格局來(lái)講，陳行、寶鋼、青草沙，以及正在建設(shè)的東風(fēng)西沙水庫(kù)等，水質(zhì)好，供水范圍廣

15、，使本市對(duì)長(zhǎng)江口原水的依賴(lài)性日益增大，對(duì)咸潮入侵的敏感性也日益提高。 當(dāng)發(fā)生足以影響供水的咸潮入侵之后， 所造成的社會(huì)影響也更加廣泛。 為了避免本市供水對(duì)長(zhǎng)江口原水的高度依賴(lài)性， 要進(jìn)一步增強(qiáng)黃浦江上游水源地和長(zhǎng)江口水源地的調(diào)配能力，形成多源供水、多源互補(bǔ)的供水格局，在必要的時(shí)候可以實(shí)現(xiàn)水源的切換，提高供水保證率。從技術(shù)層面來(lái)講，一般認(rèn)為陳行水庫(kù)、寶鋼水庫(kù)等上游水庫(kù)之所以頻頻受咸潮影響，乃是由于受北支咸潮倒灌。 筆者認(rèn)為，應(yīng)考慮在北支選一合適的岸段，建設(shè)促淤工程，通過(guò)逐步促淤，漸次減小斷面流量，最終斷絕與南支的水沙鹽交換。 通過(guò)建設(shè)促淤工程來(lái)逐漸斷絕與南支的水沙鹽交換，相比修建擋潮閘，在技術(shù)上

16、更有可行性。從管理層面來(lái)講，要完善長(zhǎng)江口各水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度機(jī)制和應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制。 具體包括：充分利用青草沙水庫(kù)，必要時(shí)向閘北水廠、吳淞水廠供水；充分發(fā)揮陳行水庫(kù)與寶鋼水庫(kù)的聯(lián)動(dòng)作用；調(diào)整完善供水企業(yè)之間的調(diào)度方案，發(fā)揮一網(wǎng)調(diào)度、一網(wǎng)運(yùn)行作用，通過(guò)東西聯(lián)動(dòng)、南北互補(bǔ)，做好水量調(diào)配。 要加強(qiáng)長(zhǎng)江口咸潮入侵的中長(zhǎng)期預(yù)報(bào)，加強(qiáng)水文氣象預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作，做到早發(fā)現(xiàn)，早應(yīng)對(duì)。 此外，要加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)有效地為水庫(kù)的搶水、補(bǔ)水服務(wù)。從長(zhǎng)江水量分配來(lái)講，要加強(qiáng)流域一體化水資源管理， 特別是加強(qiáng)長(zhǎng)江中下游的統(tǒng)一規(guī)劃和合理調(diào)配，統(tǒng)籌調(diào)度重大工程，確保上游來(lái)水足以抵御咸潮入侵 7 . 若長(zhǎng)江中下游發(fā)生干旱，一方面要降低三峽水庫(kù)蓄水速度， 另一方面南水北調(diào)工程要采取 避讓;措施，減少抽江水量。 目前大通站以下長(zhǎng)江沿岸有數(shù)百個(gè)引水口和抽水站， 也需要加強(qiáng)水資源的統(tǒng)一管理。5 結(jié)語(yǔ)長(zhǎng)江口咸潮入侵是長(zhǎng)江口水域枯水期經(jīng)常發(fā)生的一種