中国主要入海河口咸潮入侵变化特征

长江口、钱塘江口和珠江口是受咸潮影响较为严重的区域。本文利用全国沿海海平面变化影响调查、沿海水文观测等数据,分析了近十年长江口、珠江口和钱塘江口咸潮入侵的变化特征及影响。分析结果表明:(1) 2009-2018年,长江口咸潮入侵次数和持续时间均呈减少趋势,该时段长江口共监测到约48次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年5月,其中3月和11月入侵次数较多,分别为12次和7次。(2)钱塘江口咸潮入侵过程受沿海季节性海平面影响显著,12月至翌年3月为钱塘江口季节性低海平面期,4-7月上旬径流量较大,上述两个时期钱塘江口受咸潮入侵的影响均较小,7月下旬至11月上旬,钱塘江口处于季节性高海平面期,是咸潮影响的集中时段。(3) 2009-2018年,珠江口共监测到约57次咸潮入侵过程,发生时间集中在9-10月至翌年3-4月,其中1月、2月和10月咸潮入侵次数较多,均超过10次,2015年至今咸潮持续时间明显增加。(4)咸潮入侵次数和持续时间与基础海面和径流量等密切相关,咸潮入侵影响三大河口沿线水厂供水以及工农业生产取水,给沿岸城市的居民生活、工农业生产和渔业养殖等造成一定不利影响。     

长江口咸潮入侵变化特征及成因分析

本文基于海洋站潮位观测数据、海平面变化影响调查信息以及长江口水文站径流量数据等，重点分析了2009?2018年长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素，分析结果表明:(1)长江口咸潮入侵季节变化特征明显。咸潮一般从每年的9?10月开始入侵，翌年4?5月结束。3月咸潮入侵次数最多，达12次。2009?2018年，长江口咸潮入侵次数和咸潮持续时间均呈下降趋势，2009年长江口咸潮入侵次数最多，达13次，时间均发生在10月至翌年的4月；咸潮持续时间年际变化较大，2011年咸潮入侵持续时间最长，累计为55 d。2015?2018年，咸潮入侵次数和入侵持续时间均明显减少，2018年没有监测到咸潮入侵过程。(2) 1?4月，长江口处于季节性低海平面期，且同期径流量少，但是受东亚季风影响，持续的增水过程使得增减水?径流量综合影响指数明显偏高，其中1月、2月、3月的影响指数分别为1.5、1.9和1.6，该时段长江口的咸潮入侵过程主要受增减水的影响。5?7月，长江口径流量明显增加，海平面?径流量综合影响指数均小于0，径流的作用强于海水上溯。8月，长江口径流量开始下降，虽然季节海平面较高，但是长江口呈现明显的减水过程，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数分别为0.1和?1.6，基本不会发生咸潮入侵。9月，长江口处于季节高海平面期，并且以增水为主，海平面?径流量和增减水?径流量的综合影响指数较大，分别为1.2和1.0，易发生咸潮入侵。10月、11月长江口海平面?径流量的综合影响指数分别为1.5和0.8，径流影响弱于海水上溯，易发生咸潮入侵。(3) 2009?2018年发生的48次咸潮入侵过程有2/3恰逢天文大潮。在某些年份长江口沿海基础海平面偏高，若持续增水恰逢天文大潮，则加剧咸潮入侵的影响程度。     

2007-2008年冬季珠江三角洲强咸潮事件

根据2007-2008年冬季大、小潮时对珠江河口的走航和定点同步观测资料,分析了虎门水道、横门水道和磨刀门水道的盐度、流场特征以及各口门咸水入侵的程度,探讨了影响各口门与水道咸潮的因素.分析结果显示,该季度咸潮入侵现象严重,对珠海、广州等地的供水造成影响;咸潮的入侵受潮汐、径流和风的共同作用,各因素对各个口门的影响程度不同;磨刀门的咸潮活动有较独特的规律和动力机制.     

基于WebGIS的长江口咸潮入侵预报系统的设计及应用

长江河口的咸潮入侵灾害严重影响了当地居民生活和工农业生产,咸潮入侵的监测及预报尤为重要。基于ArcGISEngine,使用Fortran和C#联合编程,完成了咸潮入侵预报服务系统建设。该系统集成咸潮入侵数值预报和经验模型预报,实现了咸潮入侵实时监测数据发布及历史数据查询、数值预报产品及咸潮入侵过程动态展示、单点盐度查询、咸潮预报动态发布等功能,为相关业务部门的咸潮入侵预报及政府部门的决策提供科学依据。     

长江口规划工程影响下的咸潮入侵数值模拟

基于无结构网格数值模型FVCOM建立了长江口三维盐水输运模型,模型经充分验证后能够合理刻画长江口水动力和盐度输运过程,并成功对2010—2014年多次咸潮倒灌过程进行后报模拟,计算结果与实测吻合较好。以2014-01—02咸潮入侵事件为背景模拟三峡运行后河口规划工程对长江口咸潮入侵和倒灌的影响。结果表明河口规划工程整体上减弱南支咸潮入侵和倒灌,但使口门地区盐度增大,北支下段咸潮上溯稍有增强。规划工程减弱青草沙水库和陈行水库受咸潮入侵的影响,但使东风西沙水库取水口盐度增大,尤其在南支规划工程的作用下盐度最大值和平均值均有所增大,这主要是受扁担沙护滩潜堤的阻流作用影响而使入侵和倒灌的盐水团落潮不畅形成滞留。未来十年随着长江口规划工程的推进、上游水沙条件变异及其引起的地形冲淤变化,需进一步开展系统的咸潮入侵演变和影响研究。     

咸潮入侵理论预报模式的分析及其在西江三角洲的应用

基于不同要求的咸潮入侵理论模式较多。本文在河道地形概化的基础上, 综合考虑流量、潮汐、盐淡水混合类型及地形等因子, 建立起一个可以快速预报各水道日最大氯度及咸潮最大影响范围的模式, 并用于西江三角洲咸潮入侵的模拟和预报。结果表明, 模式可以很好地模拟西江三角洲各水道日最大氯度及咸潮入侵范围, 预报结果良好, 同时该模式也能较好地预报磨刀门水道剧烈的地形变化及其它要素，如流量、潮汐对咸潮活动的影响程度。今后仍需更多的实测资料或数学模型对其他因子进行更深入的定量化研究, 用来修正该预报模式, 以进一步提高模式的精度及可预报性。     

珠江出海口咸潮数值模拟技术

珠江三角洲是中国经济发展速度最快的地区之一,但珠江出海口咸潮上溯的情况日益严重,已经严重影响珠江口的取水安全;对每年枯水期珠江口咸潮上溯的情况进行预警预报,从而采取相应的抑咸措施具有重大意义。文章通过建立珠江三角洲的二、三维嵌套水流盐度数学模型,采用2005年1月的枯水期实测潮流盐度资料对模型进行率定,数学模型的计算结果与实测拟合较好,说明该模型运用于珠三角咸潮数值模拟的可靠性,为咸潮预警预报技术的下一步研究奠定基础。     

极端干旱条件下珠江口东江三角洲咸潮上溯响应规律研究

2021年珠江东江流域遭遇1956年以来最严重干旱,上游控制断面博罗站年均径流较多年平均减少了64.5%。在此极端干旱条件下,2021－2022年枯水期珠江口东江三角洲遭遇了有记录以来的最强咸潮上溯,严重威胁到区域供水安全。本文基于2009－2022年东江三角洲各水厂含氯度数据,利用交叉小波和小波相干分析识别了咸潮上溯与径流、潮汐、外海含氯度及海平面波动等影响因素间的相位关系与共变周期,揭示了极端干旱条件下东江三角洲咸潮上溯的主控因素及含氯度峰值交替变化的原因。研究发现,2021－2022年枯水期东江三角洲咸潮上溯主要影响因素为潮汐与伶仃洋湾内含氯度,其次为外海海平面波动,三种因素对东江三角洲咸潮上溯影响的时间尺度相互交织。5~9 d的周期变化主要受外海海平面波动影响;14.8 d的变化周期主要由大小潮及伶仃洋湾内含氯度控制;28~32 d的周期变化主要影响因素为伶仃洋湾内含氯度。东江三角洲含氯度峰值交替变化的原因主要为伶仃洋湾内含氯度与潮汐间存在相位差 （相关系数r=0.73,显著性水平P<0.01）,并叠加外海海平面波动上升的影响（r=0.31,P<0.01）。本文可为东江三角洲咸潮预报及流域调度提供一定借鉴。     

特大咸潮对珠江入海河段环境要素的影响

2004年底至2005年初珠江三角洲流域发生了40a以来的特大咸潮，对珠江人海河段的环境要素产生较为明显的影响。在广州市区河段至伶仃洋的珠江主航道上共设置17个站进行取样分析。结果表明，咸潮上溯使人海河段的盐度大幅提升，而且入侵到广州市区河段。广州下游河段的硝化过程被很大程度地抑制，硝酸盐、亚硝酸盐和铵盐含量仅表现为随人海方向逐步稀释，与历史资料相比差异明显。从营养盐含量来看，与2004年的数据对比显示无机氮和硅酸盐有较大程度的下降，磷酸盐含量则有一定程度的上升。N／P值显著下降，虎门以下河口站点下降了近30倍，变化趋势也由沿人海方向递增转为递减；N／Si值则升高为原来24倍，市区河段更高。水体中营养盐结构变化显著。溶解氧含量增加，表观耗氧量降低，其平衡点上移了18km；受输入减少及咸潮稀释等作用的影响，广州下游入海河段的COD含量有一定程度的下降，但严重污染的广州市区河段水体中的COD含量仍保持在很高的水平。存在明显的贫氧现象。     

渤黄海沿海2月份海平面异常偏高成因分析

使用1980—2010年的水位、气温、海温、气压和风场资料,对中国渤黄海沿海2月份的海平面变化特征以及异常偏高成因进行了探讨,分析结果表明:近30年,渤黄海沿海2月份海平面呈现明显的上升趋势,2009年和2010年2月份的海平面达到近30年的高值,冬季高海平面导致全年平均海平面偏高。近两年2月份海平面处于多个长周期振动的高位重合期,各振幅叠加的结果近100 mm,对海平面起了明显的抬升作用。高海平面使得辽宁、河北以及山东等沿岸地区的海水入侵距离和土壤盐渍化程度均有所增加,海岸侵蚀加重;上海在2009—2010年连续2年2月份发生了近年较严重的咸潮入侵。2009年和2010年2月份,气压较常年同期显著偏低,冬季季风显著偏弱,是海平面上升的主要原因之一。     

Investigation of saltwater intrusion and salinity stratification in winter of 2007/2008 in the Zhujiang River Estuary in China

Saltwater intrusion is a serious environmental problem in the Zhujiang River Estuary(ZRE),which threatens the water supply of fifteen million people.The hydrological observations as well as meteorological and tidal forcing in the winter of 2007/2008 were analyzed to examine the saltwater intrusion in the ZRE.The observational results suggest that the maximum vertical difference of salinity can reach 10 in the Humen Channel during neap tide,but is very small in the Hengmen Channel.The vertically averaged salinity from time series stations during spring tide is higher than that during neap tide.A three-dimensional finite difference model was developed based on the environmental fluid dynamic code(EFDC) to study the mechanism of saltwater intrusion and salinity stratification in the ZRE.By analyzing the salt transport and the temporal variation of saltwater intrusion,the authors found that the net salt transport due to the estuarine circulation during neap tide was more than that during spring tide.This caused salt to advance more into the estuary during neap tide.However,saltwater intrusion was stronger during spring tide than that during neap tide because the spring-neap variation in salt transport was small relative to the total length of the saltwater intrusion.The physical mechanism causing this saltwater intrusion was investigated by a series of sensitivity experiments,in order to examine saltwater intrusion in response to river discharge and winds.The freshwater source was a dominant influencing factor to the saltwater intrusion and controlled salinity structure,vertical stratification and length of the saltwater intrusion.The prevailing northeast monsoon during winter could increase the saltwater intrusion in the ZRE.Though the southwest wind was unfavorable to saltwater intrusion during spring tide,it could increase stratification and saltwater intrusion during neap tide.     

长江河口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间

应用河口海岸三维数值模式, 计算区域包括大通至长江河口及其邻近海域, 设计高分辨率网格, 数值模拟和分析不同潮型下长江河口盐水入侵对大通径流量变化的响应时间。计算结果表明, 不同潮型期间大通径流量的增加, 河口盐度响应的时间在4.0～6.2 d之间, 但小潮期的响应时间明显长于其他潮型期的响应时间。本文给出了长江河口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间, 可为河口水文、泥沙和环境等研究中取何时径流量提供了依据。     

东南沿海台风风暴潮特点及其变化规律

本文收集了1949-1990年的台风及相应验潮站的实测潮位资料，计算分析了连云港至汕头之间沿海港口的热带气旋增水，得出了东南沿海各港口的增水特征。该海域风暴潮强度较大，易形成特大潮灾，各港口最大增水出现时间不一，有的在热带气旋登陆前，有的在热带气旋登陆后，多数在热带气旋登陆前后0-6h。台风及风暴潮易造成舰船、码头等损坪，形成非战斗力减员。     

A numerical study on the impact of tidal waves on the storm surge in the north of Liaodong Bay

A storm surge is an abnormal sharp rise or fall in the seawater level produced by the strong wind and low pressure field of an approaching storm system.A storm tide is a water level rise or fall caused by the combined effect of the storm surge and an astronomical tide.The storm surge depends on many factors,such as the tracks of typhoon movement,the intensity of typhoon,the topography of sea area,the amplitude of tidal wave,the period during which the storm surge couples with the tidal wave.When coupling with different parts of a tidal wave,the storm surges caused by a typhoon vary widely.The variation of the storm surges is studied.An once-in-a-century storm surge was caused by Typhoon 7203 at Huludao Port in the north of the Liaodong Bay from July 26th to 27th,1972.The maximum storm surge is about 1.90 m.The wind field and pressure field used in numerical simulations in the research were derived from the historical data of the Typhoon 7203 from July 23rd to 28th,1972.DHI Mike21 is used as the software tools.The whole Bohai Sea is defined as the computational domain.The numerical simulation models are forced with sea levels at water boundaries,that is the tide along the Bohai Straits from July 18th to 29th（2012）.The tide wave and the storm tides caused by the wind field and pressure field mentioned above are calculated in the numerical simulations.The coupling processes of storm surges and tidal waves are simulated in the following way.The first simulation start date and time are 00：00 July 18th,2012; the second simulation start date and time are 03：00 July 18th,2012.There is a three-hour lag between the start date and time of the simulation and that of the former one,the last simulation start date and time are 00：00 July 25th,2012.All the simulations have a same duration of 5 days,which is same as the time length of typhoon data.With the first day and the second day simulation output,which is affected by the initial field,being ignored,only the 3rd to 5th day simulation results are used to study the rules of the storm surges in the north of the Liaodong Bay.In total,57 cases are calculated and analyzed,including the coupling effects between the storm surge and a tidal wave during different tidal durations and on different tidal levels.Based on the results of the 57 numerical examples,the following conclusions are obtained：For the same location,the maximum storm surges are determined by the primary vibration（the storm tide keeps rising quickly） duration and tidal duration.If the primary vibration duration is a part of the flood tidal duration,the maximum storm surge is lower（1.01,1.05 and 1.37 m at the Huludao Port,the Daling Estuary and the Liaohe Estuary respectively）.If the primary vibration duration is a part of the ebb tidal duration,the maximum storm surge is higher（1.92,2.05 and 2.80 m at the Huludao Port,the Daling Estuary and the Liaohe Estuary respectively）.In the mean time,the sea level restrains the growth of storm surges.The hour of the highest storm tide has a margin of error of plus or minus 80 min,comparing the high water hour of the astronomical tide,in the north of the Liaodong Bay.     

基于GOCI静止水色卫星数据的长江口及邻近海域Kd(490)遥感反演及其在机载激光测深预评估中的应用

长江口水下三角洲地形地貌对于长江口航道安全、生态环境、海岸带工程等均具有重要意义,本次研究拟采用世界上第一颗静止水色卫星GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)开展长江口Kd(490)的季节和潮汐变化规律研究,以期为采用机载激光测深提供预评估信息。研究得到结论如下:长江口及邻近海域水体为典型的二类水体,悬浮泥沙含量最高可由杭州湾内几千mg/L迅速降低至10 mg/L以下,因此,分段式的漫衰减系数反演算法适用于研究区域;Kd(490)反演结果表明长江口及邻近海域的Kd(490)值的季节变化特征表现为冬高夏低,春秋居中,长江冲淡水流量和季风是影响其季节变化的主要因素,而在一个潮周期内,Kd(490)值总体表现为低潮期低于高潮期,悬浮泥沙浓度和潮水的潮位是长江口及邻近海域的Kd(490)值的重要影响因素;研究指出,长江口及杭州湾内激光可探测深度约在5~22 m范围内,夏季退潮低潮位最适合激光雷达观测。由此可见,GOCI 8景/d,1景/h的分辨率可以实现Kd(490)的动态变化监控,而且可以实现在相同潮位下更为合理地描述Kd(490)值的季节变化,为机载激光雷达探测的进一步开展提供了技术支持。     

长江口北支盐水倒灌南支对青草沙水源地的影响

自1978年以来，在长江口的几个关键岸段（例青龙港、新建、高桥、堡镇等）设置盐度观测站；1992－1994年的枯季、在青草沙水源地的南、北两侧各抛测量船一般，在一个完整的大、中、小潮期间、连续逐时观测流速、流向、水深、盐度等，同时在青龙港等处设置6个岸边观测点同步取样；1995－1996年在船站位置各设置氯离子自动监测仪一台；1996年3月又进行了一次大规模的长江口水文测验。本文对大量的现场资料作了分析计算。研究结果表明，青草沙水源地盐水来源主要有北支倒灌咸水团和外海咸水入侵。前者的特征为，氯度的半月变化是小潮期（或小潮后的寻常潮）的氯度反高于大潮期，氯度的潮周日变化是日最高值出现在落憩附近，日最低值出现在涨憩附近，氯度的垂向分层不明显。这与外海盐水入侵引起的氯离子浓度在半月和潮周日内的变化特征正好相反。     

天津沿海风暴潮灾害概述及统计分析

经分析研究，表明天津沿海是世界上风暴潮最频发区和最严重的区域之一，风暴潮灾一年四季均有发生，除夏季有台风风暴潮灾害发生外，春、秋、冬季均有灾害性温带风暴潮发生。本文分析了天津沿海风暴潮的统计特征，概要介绍了几次严重的潮灾案例，并计算了不同重现期风暴潮和高潮位，所做工作对改善天津沿海的风暴潮预报和防潮减灾工作有所裨益。