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潮汐的特点及江南地区的差异

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:潮汐是沿海地区习见的自然现象,有其自身的变化规律。天文潮汐动力影响最稳定,与太阳、月球的运行轨迹有关,因此具有较稳定的周期性,其周期性主要表现为日周期及半月周期。[8]对于潮汐的这些特点,人们早有认识。这是潮汐变化的基本规律,除此之外,影响江南地区的潮汐主要存在着以下几方面的差异:上游径流淡水流量与河口潮汐力量的对比是决定长江口地区潮水盐度变化的主要因素。

潮汐的特点及江南地区的差异

潮汐是沿海地区习见的自然现象,有其自身的变化规律。我国拥有漫长的海岸线生活在沿海的人民在长期的生活实践中,对海边经常发生的潮汐现象积累了十分丰富的知识,也留下了大量宝贵的文献资料。[7]江南地区滨海临江,深受潮汐影响。影响潮汐的因素众多,除了太阳月球天文引潮力外,潮汐活动主要受径流和潮流控制,其他影响因子包括河口形状、河道水系格局、风力风向、海平面变化等。

天文潮汐动力影响最稳定,与太阳、月球的运行轨迹有关,因此具有较稳定的周期性,其周期性主要表现为日周期及半月周期。潮汐在长江口外为正规半日潮,长江口内由于受陆地河口的影响,为不正规半日潮,以上海地区为例,每24小时48分内,有涨潮、落潮过程各两次。日周期表现在农历每月的初一(朔)、十五(望)日,正当日、月、地球三者约在同一直线上,这时日、月对地球的引潮力较大,形成大潮;初七、八(上弦)和二十三(下弦)日,日、月、地球三者在相对位置约成直角时,这时引潮力较小。但在实际中,海底、河床地貌对潮流的阻滞延缓作用,往往使大潮汛日期推迟到朔、望之后两三天,故该地区每月大潮汛多发生在农历的初三、十八两天,此时潮汛最大;小潮汛则多发生于上弦、下弦后两三天的初十、廿五两天,每天的涨潮和落潮时间都比前一天推迟约48分钟。[8]对于潮汐的这些特点,人们早有认识。江南地区的文献与方志中广泛地记载有当地的潮候表,其形式多样,比如明代娄元礼《田家五行》中每半月逐日潮候时就有诗诀云:“午未未申申寅寅卯卯辰辰巳巳午午,半月一遭轮。夜潮相对起,仔细与君论。卜三、廿七名曰‘水起’,是为大汛,各七日;二十、初五名曰‘下岸’,是为小汛,亦各七日。谚云:初一月半午时潮;又云:初五二十下岸潮,天亮白遥;又云:下岸三潮登大汛。凡天道久晴,虽大汛,水亦不长。谚云:晴干无大汛,雨落无小汛。”[9]

也有人以民谣的形式、形象的语言总结了潮汐的规律:“初一十五子午潮,初三廿七潮长日出,初五六潮来煮夜粥,初八廿三真小信,潮来直到五更头,十一、十二吃饭不及,初三潮十八水,一霎时没了嘴。”[10]

表3-1 清代黄浦江潮候分四时表

资料来源:嘉庆《松江府志》卷八一《拾遗志》,清嘉庆二十三年刻本。

潮汐月周期的变化也相当明显,由于月球围绕地球运行,在一年之中的春分秋分两天位于近地点,当地球、月球和太阳几乎在同一直线上时,天文引潮力最大,形成一年之中春、秋两次高潮;夏秋时节,江南地区易受到热带气旋(尤其是台风)的影响,出现风暴增水。如果两者在时间上重合的话,极易出现高潮位。故而其变化规律是秋季最大,“潮汛冬最小,春夏渐盛,秋为极盛”[11]。这是潮汐变化的基本规律,除此之外,影响江南地区的潮汐主要存在着以下几方面的差异:

上游径流淡水流量与河口潮汐力量的对比是决定长江口地区潮水盐度变化的主要因素。长江径流有明显的季节变化,每年冬春枯水季节,大潮时涨潮流可到达口门以上230千米的扬中太平洲附近,枯水期又逢特大潮时,潮流侵入上游的距离将会超过太平洲,若两者与风暴潮叠加,上溯的距离会更远;在夏秋丰水期,长江径流形成的淡水舌,最远可直冲韩国济州岛附近。潮水盐度的变化与径流变化的关系是:径流量大,盐度低;径流量小,盐度高。据罗小峰等人的研究:每年11月以后,长江径流减弱,海潮作用增强,江水含盐量增大,12月至次年4月为高盐期,2月份盐度最高,可称为“高盐季”,最高可达3‰~9‰;6~10月为汛期,江水含盐极小,7月份最低,为“淡盐季”;5月和11月盐度不高不低,为“盐淡交替季节”。[12]

这种变化从史料中可得到验证,崇明地区的方志明确记载:“每清明后,江水上发,卤潮下退,得滋灌溉,民赖耕植,是以崇沙之在南区者,颇产五谷,以江流余脉,其水淡也。”[13]史书所载的几次比较严重的咸潮入侵,大多是发生在冬春枯水期,如乾隆五十一年(1786),“春二月,卤潮从浦口入(松江)府城,市河水如卤,两旬始退”。据史料统计,16世纪以来,上海地区较严重的咸潮入侵有6次,其情况如下表。

表3-2 上海地区历代咸潮侵害统计表(www.xing528.com)

即使在现在,咸潮入侵仍集中于这个时段,最为严重的情况出现在1978年11月至1979年5月,黄浦江咸潮持续达208天,吴淞水厂出现最高含盐度为7.16‰,相当含氯度为3950毫克/升,超过影响最远到达闵行水厂,对工农业生产、人民生活都造成了严重影响。[14]1979年长江大通站在1月3日的最小流量为4620立方米/秒,为历史最小流量纪录,正反映出长江流量与咸潮影响之间的密切关系。

当然,咸水入侵也受多种因素制约,比如夏季时由于台湾暖流的影响,外海盐度高,若恰遇大旱、径流减少时,咸潮也有可能影响到内河;而冬季受黄海冷水团控制,盐度相对较低,咸潮的影响也可能不甚严重。

涨潮时,海潮顶托径流沿河道回溯,根据潮水所含盐分的差别,可以将其分为淡潮和咸潮。[15]根据上海市自来水公司的咸潮入侵标准,以水中氯化物含量大于或等于100毫克/升为标准。[16]长江年输沙量4.5亿吨左右,因海水盐分对泥浆的絮凝作用,使泥沙大多沉淀堆积在河口地带。[17]河口地区的盐水楔,借助于海潮的冲击,卷起水底的泥沙涌入内河,形成浑潮。由于受重力及摩擦作用的影响,泥沙往往在搬运途中沉淀下来,搬运距离达不到潮汐的最大影响范围,所以冈身以西地区的潮水含沙量较小,这就有了浑潮与清潮之别。

早在宋代时,人们已经认识到潮水挟带泥沙淤塞河道。明清时由于长江流域开发的加强,潮水的泥沙含量增大,人们称之为浑潮:“江南并海之河江港汊通潮汐者,土人谓之浑潮。来一日,泥加一箬叶厚。故河港常须疏浚,不然淤塞不通舟楫,旋成平陆,不能备旱涝矣。”[18]足见泥沙淤积影响的普遍与剧烈。浑潮所挟的泥沙受重力作用,加之河床的摩擦、河流分流导致潮流的力量减弱,故冈身以西的感潮区较少受到浑潮的影响。大致以松江府附近的顾会浦(大致即今天的通波塘)为分界:“顾会以西,去湖尚近,故水清而深;顾会以东,分流绝少,浑潮易于倒灌。”[19]顾会浦西面的青浦县就表现得很明显,“青界之潮,幸犹未浊”[20]。浑潮带来的泥沙最终沉淀在河道中,每年倒灌入黄浦江泥沙量就达700万立方米(合1190万吨)。河口的长兴、横沙岛上的河港,每年河底淤高可达30~50厘米,即使到了黄浦江上游受影响较轻的松江县,通潮河港每年淤高亦达20厘米。[21]

对于潮汐成分的咸淡差异,古人有着清晰的认识:“潮有江海之分,味有咸淡之别。江水淡,可以灌田而不可以煮盐;海水咸,宜于煮盐,而不宜于耕牧。”[22]但影响太湖流域的潮水的成分以江潮为主,海潮来时,“潮长则江水与之俱长,潮退则江水与之俱退,故自崇沙以西,江阴嘉宝以东,皆江水无海水”[23],即潮水的成分主要是长江的径流受顶托回溯形成的,“(江水)时而击沙返奔,或横截海潮,则辄回漩于海岸之外,故濒海居民资以汲引灌溉者,皆江水,非海水也”[24]。只有当径流枯水期,力量减弱时,或天文大潮、风暴增水时,海洋咸水才有可能进入内河,“间于江水稍弱时,或有一二日咸潮,是谓海水盗入,民戒弗汲,田禾亦忌之。惟飓风大作,潮决海塘,始有海潮泛涨之患,若平时则皆江水之去来也”[25]。根据李从先等人的研究,依据水文、沉积物和生物埋葬群,可以把长江镇江以下河段划分为四部分:扬中太平洲以上为陆相感潮河段;太平洲至江心沙完全受河流淡水控制,为淡水潮汐河段;江心沙至河口受径流淡水和海洋咸水交叉影响,为半咸水潮汐河段,河口以外则完全受海洋咸水的控制。[26]

潮水的成分,主要取决于径流与潮流的力量对比,江南地区北临长江,南滨钱塘江,由于两者的径流量相差甚远,加上不同的自然条件,导致了两地潮汐存在地域上的差异。以南汇角为分界,“汇北海水皆淡,滩地亦少盐质,一过汇角而南,水皆咸苦,地亦斥卤不毛”[27]。其原因在于“江流浩瀚,远过于浙流”,长江口地区“南则黄浦、吴淞江,北则刘家河,又北则大江注焉,半天下之水皆洄沿洑激涤荡于数百里之内,故与南北独异耳”[28],其潮水以江潮为主,“水势湍急,拦截海潮,潮长则江水与之俱长,潮退则江水与之俱退,故自崇沙以西,江阴嘉宝以东,皆江水无海水”,时人称这里的水面为“淡水洋”。现代水文数据也印证了这种差异,长江多年平均径流量约9500亿立方米,尤其是在夏秋丰水期,可以在很大程度上抵制海洋咸水的入侵;钱塘江多年平均的径流量仅为348亿立方米左右,而杭州湾强烈的涌潮流量是其200倍左右,潮水与径流的力量对比过于悬殊,河口的盐水入侵在枯水期可上溯到杭州市以上,其沿岸水域的盐度,枯水期最大值为21.3‰,即使在河流汛期也有10‰,这使得杭州湾基本上全年为盐水所控制。[29]

因此,同样遭受潮灾,在杭州湾和长江口沿岸可能造成完全不同的后果,杭州湾沿岸受咸潮影响,禾稼枯萎是必然结果;长江口沿岸受淡潮影响,反而可以作为灌溉水源以缓解旱情。清代松江府地区记载:“如近年华家角以西石塘漏入海水,华亭柘一等图及奉贤境内六七图全荒,此其明证。或谓本年宝山近海各区正当亢旱,忽遭海溢,禾棉得受滋灌,倍形丰茂。不知宝山洪口正是吴松、黄浦合流之处,仍倒壅淡水入内耳,非海水可以灌田也。”[30]华亭、奉贤等县正在杭州湾之北,宝山县则位于长江口南岸,境内在宋元时(时宝山未从嘉定分出)有江湾、大场、青浦等盐场,但由于海岸线的变迁,江口外延,至明清时期,该地区由于水淡早已经不再进行盐业生产,“今盐场悉在奉贤、南汇界内,邑境并无灶户煮晒,尤是为江水之明证”[31]。正是由于这一地域差异,杭州湾沿岸至迟在宋代就修筑了海塘来防御潮汐,并且完全截断了通海港浦,至清代形成了中国沿海海塘中建筑规格最高、工序最复杂的“鱼鳞石塘”。与之相应,长江口沿岸的海塘修筑较晚,并且多留有通江港浦,或置闸坝控制,以供引淡潮灌溉和排水的需要。

风是影响潮汐的重要因素。不同的风力和风向直接影响潮流的推进速度,若风向与之一致可以加快其推进速度,扩大其影响范围,反之则否;风力在一定程度上决定着潮水力量的大小,但风力风向在不同地区造成的效果是极不相同的。

江南地区多属亚热带季风气候,夏季盛行东南风,冬季多西北、东北风。长江入海口段正好呈西北—东南走向,故而“南风、西风潮至不盛,东风稍盛,北风大盛,西北次之,东北风最盛,谓之风潮,潮水上田可一二十里,非惟田禾悉被淹没,庐舍亦有漂去者,土人谓之潮漫”[32]。长江口以内的浏河口地区,“东北大海……东北风一起,将二水之势折向西南,奔腾而来。而海潮之入,由东南而来。中间恰有崇明之隔,二水冲激汇涌,进口风助水势,水趁风威。此何如其猛劲哉?故东南风无害也,正东风亦无害也,所最可患者东北风耳”[33]。冬季西北方向吹来的寒潮,则对潮水起抵消作用,“若严冬冱寒,名冻杀潮,往往不至,是以潮河各乡运米上仓极为劳苦”[34]。夏季时该地区又常受西太平洋的台风侵袭,当台风自东南向长江口附近移动并登陆时,其影响风向正为偏北风,若与正常的涨潮相重合,则威力倍增,民间称之为“风潮”,影响最为严重。对此,明清江南的地方文献中多有记载,比如《清嘉录》记载:“七八月间,大风陡至,先有海沙云起者,谓之风潮。蔡云《吴歈》云:‘裂残火伞作罗纹,萧飒声来退暑氛。又恐风潮坏棉稻,东南莫起海沙云。’”[35]袁景澜《吴郡岁华纪丽》载:“风之起也,调刁吹万,怒吼土囊,农愁伤稼。先有海沙云起,谓之风潮。因其声汹涌如潮,行舟为之断渡也……《庄谐杂志》云:‘吴中七八月间,大风陡起,一二昼夜不息,名为风潮,万窍怒号,扬沙走石……’”[36]尤以徐光启的《农政全书》记载最为详细:“夏秋之交大风,及有海沙云起,俗呼谓之风潮,古人名之曰飓风。言其具四方之风,故名飓风。有此风,必有霖淫大雨同作,甚则拔木偃禾,坏房室,决堤堰。”[37]在滨海地区,风潮的影响更为明显,除了影响径流与排水外,也影响到对潮水资源的利用。上海地区的《江东志》云:“其水之咸淡,因风而异,遇东风与西北风则江水南流,味常淡。若连日东南风,则海水北流,咸潮涌入。农人恐伤田禾,禁止灌溉。”冬春枯水期若遇连续几天的东南风,潮水含盐量会迅速上升,而夏季的台风,影响更为猛烈,“风遇朔望潮大信则猛,七月望、八月朔尤猛。稻初秀者遇之则粃。木棉初结铃,则脱无遗”,甚至可能“挟潮骤涨,漂没田庐”。[38]民国时期东南大学所做的调查也证实,滨海的南汇县地区,“惟海水有咸有淡,必遇西北风,江水渐涨,始可引以灌溉;若遇东南风起,海潮汹涌,即失排水之作用”[39]。直到今天,该地区仍然每年都会受到台风的影响而造成重大损失,台风影响之严重不言自明。

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