长江口咸潮入侵影响与青草沙水源工程规划

由于流域环境的巨大变化和流域重大工程、河口大型工程的实施，人类活动对长江口的持续影响显著。影响长江口咸潮入侵的重大工程主要有：三峡工程、南水北调工程、深水航道工程、沿江引水工程和大规模的围海造地工程等。2005年7月编制完成的《青草沙水源地工程重大问题研究成果综述报告》对长江流域重大工程对长江口咸潮入侵影响进行了较为系统的研究，主要综述分析了三峡工程、南水北调工程、深水航道工程对长江口咸潮入侵的影响。

3.1.5.1 三峡工程

三峡大坝坝顶高程185m，正常蓄水位175m，防洪限制水位145m。三峡工程设计调度方式为：水库每年5月末至6月初腾出防洪库容，降至汛期防洪限制水位145m；汛期6月中旬至9月底，水库一般维持防洪限制水位145m运行，下泄流量与上游来水相等，遇大洪水根据防洪要求，水库拦洪蓄水，洪峰后水位仍降至145m运行；汛末10月水库开始蓄水，下泄量有所减少，水位逐步由145m均匀充蓄至175m，只有出现枯水年，蓄水过程将延续到11月；11月一般维持在正常蓄水位175m运行，以后如来水不满足电站保证出力（499万kW）需要，则水库逐步消落。12—4月，水库尽量维持在较高水位，电站按电网调峰要求运行。1—4月，当水库流量低于电站保证出力的流量要求时，则动用调节库容，此时出库流量大于入库流量。5月底，水库应维持水位不低于155m；6月10日，水库水位应降至145m。

（1）三峡工程对长江下游径流情势的影响 三峡工程的主要任务是防洪、发电和航运。按照这些任务的要求，运用其水库对长江来水进行调节，从而改变了大坝以下长江的径流情势。三峡工程建成后，对于长江口的入海流量将起到削峰填谷的作用。1—3月大通站月平均流量相应增加840～1310m3／s。

三峡建坝后枯水、中水和丰水年大通站流量变化见表3-9。由表可见，枯水年10月和11月大通站流量分别减少32.4％和18.2％，大通站流量降至11349m3／s和13332m3／s。枯季的其他月份，大通站流量有所增加或者保持不变。中水和丰水年10月，大通站流量分别减少20.3％和16.9％，大通站流量仍在30000m3／s以上。

表3-9 三峡建坝后大通站流量变化表

注：“＋”表示增加，“－”表示减少。

显然，三峡大坝建成后，枯水年的10月和11月将对长江口咸潮入侵产生不利影响，1—3月大通站流量有所增加，对减轻长江口咸潮入侵有利处；12月和4月流量变化不大，对长江口咸潮入侵的影响可不予考虑。

（2）三峡工程对盐水入侵情况影响的分析

①对长江出口与东海接合部位盐度的影响。该部位盐度以长江口引水船站情况为代表。根据该站盐度和大通站月平均流量资料建立相关式，以三峡工程建库前后流量的变化进行盐度计算，结果表明：在丰、平、枯不同典型年的10月，引水船站的盐度较之建坝前增加0.149％～0.271％。由于10月的盐度本底值较低，因此即便是典型枯水年，水库泄量减少，对引水船站盐度的影响也不大，建坝前为1.165％，建坝后为1.436％。在丰、平、枯不同典型年的2月，由于下泄量增加，引水船站的盐度较之建坝前减少0.052％～0.122％。枯水年其盐度值建坝前为2.113％，建坝后下降为1.992％，对高盐度具有一定的冲淡作用。如对多年平均情况而言，10月平均流量较建库前减少8400m3／s，引水船站的盐度值相应增加0.227％。

②对吴淞水域氯化物浓度的影响。上海市工农业用水和生活用水主要取自黄浦江，以位于黄浦江内距吴淞口1.7km的吴淞水厂的资料为代表对盐水入侵进行影响分析。按照10月、11月及2月吴淞水厂历史上月均氯化物浓度出现最高值121mg／L、539mg／L、1732mg／L时（20世纪80年代资料，出现在1978年冬至1979年春）的相应流量为标准，即10月、11月采用16000m3／s，2月采用8000m3／s，根据三峡水库建库后小于此流量出现天数的变化，10月及11月平均各增加1.5d左右，2月则减少约4d，可见建库后因水库调节，大通站流量减少期实际影响河口氯化物浓度的天数是不多的，而增水期则有较明显的冲淡效果。分析表明：三峡建坝后，丰、平、枯不同典型年的枯水期由于下泄量的增加，使吴淞水厂出现氯度大于250mg／L的小时数较之建坝前均有所减少，可不同程度地减少吴淞水域受咸潮入侵的时间。

③对宝钢水库氯化物浓度的影响。宝钢水库位于南支河段南岸水域，也是上海市的重要水源地。根据20世纪80年代以来的咸潮入侵资料，采用相关分析与多元回归分析计算三峡建库后宝钢水域受咸潮入侵的影响。计算结果表明：三峡建库后，在丰、平水年宝钢水域咸潮入侵不严重。对于典型枯水年，水库充水期的10月，大通站下泄流量为18399m3／s，咸潮入侵程度较轻，在潮差较大时，氯化物浓度峰值最大为775mg／L，本底值较低，较初始值增加504mg／L，因此影响不大。在丰、平、枯水年的1—3月，则峰值有不同程度的削减，减少量为47～651mg／L，幅度为8.3％～51.3％，且以2月削减量最大，达651mg／L，改善作用是明显的。在丰、平、枯水年的1—3月，可使含氯度大于250mg／L的持续天数减少1～6d。

④对北支水域的影响。北支盐度居四条入海通道之首，其平均含盐度为1.2％～1.3％，约为南支的十几倍。目前，长江来水进入北支的径流量很少，加上河槽淤积，北支江段已形成为一个以涨潮流占绝对优势的涨潮河段，水体含盐度高。

从北支的河势演变分析可知，北支将不断淤积萎缩。因此，三峡工程建成前后，河口径流量的增减不致影响到北支的咸潮入侵发生明显的变化，且随着北支的萎缩，其对南支的倒灌影响也会随之减弱。

⑤对南支浏河口水域的影响。从实测资料可知，12—3月也是浏河口水域的高盐期，且浏河口实测最大氯化物浓度为1210mg／L，出现在1979年2月。三峡工程运行后，枯季1—3月下泄流量增大，对缓解浏河口水域的高盐期的咸潮入侵是有利的。10月三峡工程蓄水，下泄流量减少，可能会对浏河口水域的咸潮入侵产生一定程度的影响。但由于10月不是高盐期，且浏河口水域的咸潮入侵没有宝钢水域严重，因而不会对浏河口水域的水资源利用产生影响。

综合上述分析，三峡工程对改善长江口咸潮入侵的作用是明显的。具体表现为：枯季下泄流量增加后，河口水体中氯化物浓度峰值将有所削弱，连续取不到合格氯化物浓度水的天数有所减少，使咸潮入侵日期提前结束。对河口咸潮入侵的不利影响仅出现在特枯水年的10月蓄水期。具体表现为：当枯水年的10月（少数年份蓄水延至11月）下泄流量减少后，河口段咸潮入侵时间将提前，但平均每月仅增加1～2d，故影响不大。另外，10月盐度的本底值较低，南支宝钢水库和吴淞水厂又都采取“避咸蓄淡”方式来满足工业和人民生活用水需要，三峡水库蓄水后的10月份流量的变化对南支河段重要水源地的水体氯化物浓度影响不大。因此，总体而言，三峡工程对遏制长江口盐水入侵是有利的。

3.1.5.2 南水北调工程和大通以下沿江抽引水工程

南水北调东线工程和大通以下沿江抽引水工程，是在原有引水量的基础上再进一步扩大，其增加的引水量将会减少长江枯水期的入海流量。

（1）南水北调工程 南水北调有东、中和西三线，西线调水工程尚处于规划阶段，西线调水反映在三峡水库的下泄流量上。

中线工程由于汉江丹江口水库加高，水库由年调节提升为多年调节；从丹江口水库调水，汉江中下游流量，特别是中游流量明显减小。丰水期、平水期长江流量大，汉江调走的流量占长江总流量比例较小，汉江下游还有鄱阳湖等湖泊的调节作用，对下泄到长江口的流量影响甚小；在枯水期为满足汉江中下游水质、航运和灌溉的需要，要保证汉江500m3／s的下泄流量，在特枯季节，汉江下泄流量还稍有增加。总体来说，中线调水对青草沙水库影响甚小。

东线工程在长江下游江都抽水站取水，三期工程的取水量按规划为800m3／s。东线调水，特别是枯季调水，直接引起长江口入海水量变化。

（2）大通以下沿江抽引水工程

①现状分析。大通站以下长江两岸引排水工程众多，引江水量处于增长过程中。在相关研究中，已初步估算了沿江取水量。20世纪80年代以前，大通以下沿江取水量约30亿m3／年，1994—1999年约为56亿m3／年；考虑引江水量的增长趋势，按照年取水100亿～150亿m3，枯季减小流量300～450m3／s。

1978—1979年长江流域遭遇特大干旱，长江全流域干旱与下游区干旱相遇，长江流域和淮河流域干旱相遇，出现了大通站创纪录的最小流量4620m3／s。根据大通站实测流量分析，1973—1987年连续15年间，涵盖长江流域来水量偏多、平水、偏枯和特枯情况，因此选取1973—1987年15年间长江流域大通以下沿江引水资料，分析大通沿江以下引水、排水和净引排水量状况。

长江大通以下沿江引水包括苏南片、苏北片、安徽片和江都抽水站四个区域。安徽省大通以下各支流河道下泄径流量很小，可以不考虑。统计显示，最大年引水量和净引水量分别为193.92亿m3和185.27亿m3，出现在1978年；最小年引水量为42.98亿m3，出现在1987年，当年为净排水51.87亿m3。出现净排水的年份还有1980年和1985年。(www.xing528.com)

多年平均净引水量为33.29亿m3，相当于流量106m3／s；多年平均引水量为95.43亿m3。图310为1973—1987年的引水、排水和净引排水量。

图3-10 长江大通以下年引排水量统计（1973—1987年）

一般全年1—3月引排水量占大通流量比重大。统计显示：1973—1987年，1—3月最大的引水量和净引水量分别为28.08亿m3和27.13亿m3，分别相当于引水流量361m3／s及349m3／s，出现在1979年。

1—3月多年平均引水量为7.65亿m3，相当于98m3／s。1973—1987年1—3月的引水、排水和净引排水量如图3-11所示。

图3-11 长江大通以下1—3月引排水量统计（1973—1987年）

1973—1987年共15年的引排水量统计表明，大通站以下引江水量的年际变化十分明显，最大年引江水量可达最小年引江水量的4.5倍。净引江水量变化更大，最大年净引水量达185.3亿m3，最小年净引水量为净排水量51.87亿m3。净引江水量的大小取决于长江大通以下沿江两岸尤其苏北地区降雨量大小。降雨量小的年份，特别是农业用水量大的季节遇到干旱，净引水量大。太湖流域及沿江两岸降雨量大，则可能出现净排水。

②沿江引水趋势展望。20世纪90年代以来，长江大通以下又新建南水北调、安徽巢湖引江工程，泰州引江工程及引江济太工程等引水工程，上述引江工程的兴建，使引江水量处于增长过程中。

70—80年代，江都取水站已经全面建成，江苏沿江两岸有引江水闸20多座，近年来又新增加引江能力近30％，今后20年还有可能再增加引江能力20％。

基于这个考虑，近期引江水量以70—80年代的130％计算，未来20年引江水量以70—80年代的150％计算。

按上述比例推算，多年平均的净引江量从70—80年代33.29亿m3，近期增加为43.28亿m3，未来20年增加为49.93亿m3；平均净引江流量从106m3／s，分别增加为137m3／s和158m3／s。如遭遇1978—1979年型的特枯年，年净引江量将从185.27亿m3，分别增加为240.85亿m3和277.91亿m3；年平均引江流量将从587m3／s，分别增加为764m3／s和881m3／s。

70—80年代枯季1—3月的年平均引江量为7.65亿m3，按上述比例推算，近期枯季1—3月年平均引江量为9.94亿m3，未来20年将增加为11.47亿m3；枯季1—3月的年平均引江流量将从98m3／s，分别增加为127m3／s和147m3／s。1979年出现的枯季净引水量为27.13亿m3，如果近期再出现这样的枯水年，平均净引水量将增加为35.27亿m3，未来20年枯季净引水量将增加为40.7亿m3；枯季平均引水流量将从349m3／s，分别增加到454m3／s和524m3／s。

此外，长江大通以下沿江城市众多，各城市自来水原水的引江量是一个相当可观的数字，70—80年代沿江自来水原水引江量为800万～900万m3／d。自来水使用后大部分以污水或处理过的尾水返回江中，假定原水的三分之一将被消耗掉，则70—80年代自来水原水实际引江量为300万m3／d（35m3／s）。近年来自来水原水引江量增加的比例大于水闸和泵站引江量增加的比例，现在自来水原水引江量为70—80年代的1.5倍，自来水原水实际引江量为450万m3／d（52m3／s）。考虑未来20年自来水引江量将为70—80年代的1.8倍，自来水原水引江量将增加为540万m3／d（63m3／s）。

综上所述，在不计安徽片少量引水、安徽沿江河道排水以及淮河入江水道排入长江流量的情况下，沿江水闸、泵站引江量加上自来水原水引江量，大通以下净引江情况列于表3-10。

表3-10 大通以下净引江量变化表

未来20年，大通以下多年平均引江量达到69.8亿m3，相应流量221m3／s。其中，枯季1—3月，引江量16.37亿m3，相应流量210m3／s。

特枯年引江量更大，全年引江量达到299.78亿m3，平均流量为944m3／s。其中，1—3月，引江量达到45.56亿m3，相应流量为587m3／s。

3.1.5.3 长江口深水航道工程

长江口深水航道整治工程位于长江口的南港北槽，按第四代集装箱全天候进港和10万t散货船满载乘潮进港的要求设计，航道设计水深12.5m，为双航道，航道底宽为300～400m。整个工程分三期完成，一期工程已经于2001年上半年完成，航道水深8.5m；二期主要完成剩余的导堤和丁坝工程，并将航道自8.5m水深全部疏浚到10.0m水深；三期是将航道全部疏浚到12.5m水深。

长江口深水航道工程全部建成后，在长江口拦门沙上形成一条贯通的深槽，可能会造成外海咸潮入侵上溯的加剧。同时，双导堤将封堵横沙东滩串沟和江亚北槽，拦截部分漫滩水流，改变河口的河道阻力，使得涨落潮的水流流态发生变化，也将会对咸潮入侵产生一定的影响。

采用荷兰Delft水力研究所研制开发的Delft 3d数学模型对长江口在1987年枯季水文条件下的水流及氯化物浓度的分布进行了工程前后的模拟计算分析，研究结果表明：

（1）工程后长江口北槽上段的氯化物浓度增加明显，中段以下的氯化物浓度特性已基本接近口外，变幅不大。

（2）工程后长江口南港的氯化物浓度有所增加，但越向上游增加值越小，递减较快，吴淞以上增加值已经非常小了，可见长江口深水航道工程有可能增强南港的咸潮入侵。

（3）工程后北港氯化物浓度变化不大。

（4）工程后南支河段的七丫口、宝钢、堡镇、南门等地氯化物浓度几乎无变化，说明长江口深水航道工程对南支河段的咸潮入侵不会产生明显的影响。