长江口咸潮入侵的影响因素分析

研究表明，影响长江口咸潮入侵的因素十分复杂，上游径流量、口外潮汐、风应力、混合、口外陆架环流和河势变化等均对咸潮入侵起着不同程度的作用。受大通径流量大小、外海潮动力强弱以及风力、风向、河势等因素的影响，长江河口咸潮入侵强弱以及不同区域水体氯化物浓度存在明显差异。长江河口枯季咸潮入侵强弱主要受上游径流量和外海潮汐强弱的影响，径流量大咸潮入侵弱，潮汐强咸潮入侵强。

2.2.2.1 长江径流的影响

1）径流

长江发源于青藏高原唐古拉山主峰格拉丹东的西南侧，向东流经11个省、市、自治区，在上海市注入东海，全长超过6300km，其流域总面积180万km2。受季风气候影响，流域降雨多集中在夏季，而在冬季一般少雨有雪，长江河道径流在年内存在明显的季节性变化，而不同年份也存在一定的年际差异。根据大通站径流资料统计，径流量在年内存在明显的季节性变化：汛期5—10月，占全年的70.9％，其中主汛期（7—9月）占全年的39.4％；枯季11月至次年4月占全年的29.1％，其中12月至次年3月仅占全年的15.6％；多年平均流量为28300m3／s，多年平均年径流量为9004亿m3，最大年径流量为13590亿m3（1954年），而最小年径流量为6760亿m3（1978年），两者之比约为2.0∶1，径流年际变化情况见图2-3。

图2-3 大通站年平均流量过程线

2）径流对咸潮入侵的影响

长江口水体氯化物浓度的年内、年际变化与长江径流关系甚为密切。据资料综合分析，大通站流量在10000m3／s以下时，长江口各站的氯化物浓度都普遍较高，如1978年、1979年、1984年、1987年、1993年的非汛期；大通站流量在13000m3／s以上时，河口氯化物浓度普遍较低，如1982年、1983年、1989年等；大通站非汛期流量在15000m3／s以上时，吴淞口、高桥基本免遭咸潮侵袭，其余各站氯化物浓度也大幅度下降，如1990年、1991年、1995年。1978年长江流域持续干旱，适逢太湖流域大旱，长江枯季径流量特枯，1979年初大通站最小流量仅4620m3／s（1月31日），长江口咸潮严重入侵，崇明岛被盐水包围近5个月之久。图2-4为长江口高桥站氯化物浓度与长江径流关系情况。

图2-4 长江口高桥站氯化物浓度与大通流量的关系

研究成果表明，长江河口水体氯化物浓度（以吴淞水文站为例）与大通水文站的年径流量具有良好的相关关系，径流量大则咸潮入侵弱，径流量小则咸潮入侵强。统计资料表明，丰水年（平均流量大于20000m3／s）高桥以上河段氯化物浓度多在100mg／L以下，咸潮入侵时间短而少；平水年（平均流量15000～20000m3／s，占统计年份47％），咸潮入侵以1—3月较严重，但持续时间（连续不可取水天数）不太长。枯水年份长江口咸潮入侵强度增加，受咸历时延长，氯化物浓度超标次数及持续时间增加，如1998年冬至1999年春，陈行水库取水口、青草沙水域氯化物浓度大于250mg／L（不宜取水连续）天数分别达25d和38d。

2.2.2.2 潮汐强度及河口地形的影响

潮汐是天体引力引起海面的升降运动，具有明显的日和半月周期性变化，日周期约为24h50min，在一日内存在两涨两落。同时半月存在大小潮周期性变化，农历初一和十五为大潮，初八和二十三为小潮。此外，潮汐还有月（29.5d）、年及多年（19.61年）的周期变化，但潮汐在月、年以及多年的周期变化差异不明显。

长江口为中等强度的潮汐河口，口外为正规半日潮，外海潮波进入长江口后，因水深变浅及径流作用的加大，潮波逐渐发生变形，浅水分潮明显增大，发展为非正规半日浅海潮，每天两涨两落，日潮不等现象较为明显。在一个太阴日（即24h50min）内，有各不相等的两次高潮和两次低潮。本区域地处中纬度，潮汐日不等现象较明显，主要表现为高潮不等，从春分到秋分，一般夜潮大于日潮，从秋分到翌年春分，日潮大于夜潮。(www.xing528.com)

潮流进入长江口以后受河岸的约束和长江径流的顶托，演变为每天两次的周期性涨落的往复水流。由于水位和流速均随时间变化，属于不恒定流。潮流在进入河口之前，潮位和流速的时间过程基本保持一致，即涨潮流最大流速出现在高潮附近，落潮流最大流速出现在低潮附近，进入河口后，相应的水位和流速随时间变化不再同步，存在相位差，一般分为4个阶段：涨潮落潮流、涨潮涨潮流、落潮涨潮流、落潮落潮流。

潮波变形程度越向上游越大，导致潮位、潮差和潮时沿程发生变化，潮位越往上游越高，潮波越往上游越小，潮时自河口向上游涨潮历时缩短，落潮历时延长。长江口沿程各站的潮差及历时充分体现了这一特征，见表2-1。

表2-1 长江口潮汐要素特征值

注：潮差单位：m；涨落潮历时单位：h，min。

北支河段潮波变形较大，多年平均潮差大于南支。年最高潮位一般发生在8—10月，最低潮位出现在12月至翌年2月。北支河段潮差较大，一般下游潮差大于上游潮差，历史最高潮位均出现在1997年8月18—19日，其时11号台风引起的台风浪和风暴潮影响该地区。北支各潮位站中，青龙港站一个显著特点是涨潮历时短，瞬时潮差大。青龙港、三条港实测资料统计出的潮汐特征值见表2-2。

表2-2 青龙港站、三条港站潮位特征值

北支是典型的喇叭形河口，下段口门处河宽达13～16km，而上段河宽仅2.5km左右，导致口外传入的潮波发生强烈变形，潮汐运动具有如下特点：

（1）自下向上，涨潮流历时与落潮流历时的差值不断增大。一般越向上游，涨潮历时越短，而落潮历时延长。

（2）大、中潮期涨潮流速一般大于落潮流速。

（3）由于北支的潮波变形远较南支激烈，南支、北支的潮波特性相差大。尤其在大、中潮期，北支的高潮位高于南支高潮位，低潮位低于南支低潮位。同时，北支的涨潮历时小于南支，而落潮历时大于南支，因此在高、中潮位时北支潮流流向南支，而在低平潮位时南支水流流向北支。

长江河口的进潮量巨大，在上游径流接近多年平均流量、口外潮差近于多年平均潮差的情况下，河口最大进潮流量达266000m3／s，为年平均流量的9倍。潮汐强度与咸潮入侵的关系是显然的，潮差越大，咸潮入侵越强。实测资料和数学模型计算分析结果表明，非汛期大潮北支咸潮严重倒灌南支是导致南支上段水域氯化物浓度大幅升高的主要因素，并且对南支河段氯化物浓度分布有着十分重要的影响。吴淞以上水域的氯化物浓度的空间分布主要受北支咸潮倒灌的控制；吴淞以下南北港水域的氯化物浓度的空间分布则受北支咸潮倒灌和南支口外咸潮入侵的共同控制。