长江河口盐水入侵锋研究

根据１９５９－１９８８年部分年份长江口南港南槽、南港－北槽－北港和北支共２２个纵向测次资料，计算分析各入海通道向盐水入侵锋的伸退区域及其特征。利用密度佛氏数Ｆ＇ｘ的计算结果，提出确定盐度锋迁移范围和滞流点的判据。研究结果表明，盐度锋对河口量大浑浊带主要有两大贡献：锋区含盐有利于泥沙絮凝；锋面附近形成的重力环流，有利于泥沙富集，形成最大浑浊带。     

冬季北风风速对长江河口盐水入侵的影响

本文应用三维数值模式ECOM-si,研究冬季不同北风风速对长江河口盐水入侵和青草沙水库取水的影响。数值实验结果表明,北风驱动苏北高盐水向南往长江口输运,在埃克曼输运作用下,长江河口形成北港进南港出水平环流,加剧北港盐水入侵。在枯季平均径流(11 900 m3/s)条件下,当北风风速超过10 m/s,北港口门水通量朝陆净输运,当风速超过11 m/s,北港盐水倒灌至南港。无风时,北港半月平均盐度仅为0.97,北港口门半月平均水位仅为0.13 m;当风速增加到14 m/s时,盐度和水位分别增长到27.4和0.42 m。北风减少了青草沙水库的取水天数。无风时青草沙水库30 d内可取水天数共有29.7 d;当风速高于10 m/s,30 d内可取水天数降为0 d。北风风速增强能够显著增加北港盐水入侵,不利于青草沙水库取水。     

长江径流变化对南港盐水入侵影响分析

根据长江大通站长系列流量资料，按不同频率把枯季流量划分为丰，平，枯，特枯四类，并与吴淞，高桥氯化物进行对比分析，表明南港河段每年受到盐水入侵的影响，但入侵强度各年相差甚远，主要受控于径流量的丰竭，三峡工作兴建后对长江口咸潮影响，既有不利的一面，又有有利的一面，建议水库调蓄方式根据实际情况调整。     

近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响Ⅲ.盐水入侵

本文应用本系列论文Ⅱ中建立的长江河口水动力和盐水入侵三维数值模式,模拟长江河口20世纪50年代、70年代和2012年盐水入侵,定量分析不同年代河势下盐水入侵状况和变化程度及其原因。在北支,不同年代盐水入侵的变化是由分流比和潮差共同作用造成的。50年代北支盐水入侵较强,70年代大幅下降,中上段出现淡水,2012年盐水入侵极为严重,整个北支被高盐水占据,上段出现强烈的盐度锋面。50年代和2012年,北支盐水倒灌南支,大潮期间远大于小潮期间,2012年远强于50年代,70年代没有北支盐水倒灌南支现象。在南支,50年代、70年代南支大部分为盐度都小于0.45的淡水,在2012年大潮期间由于出现了强烈的北支盐水倒灌,南支上段出现盐度大于0.45的盐水。在南北港,在50年代盐水入侵最严重;大潮期间,北港净分流比南港大21.6%,北港盐度小于南港盐度,外海盐水主要通过南港入侵,出现南港盐水倒灌进入北港的现象。至70年代,南支主流转向南港,南港净分流比增大,比北港大10.4%,南港盐度明显小于北港盐度;南北港盐水入侵较弱。在2012年,南支主流再次转向北港,北港分流比比南港大10.4%,南港的盐水入侵再次强于北港。小潮期间,50年代由于南港分流比相比于大潮时更小,南港盐水上溯距离更远,上段盐度比更大;至70年代,北港分流比减少,盐水入侵减弱;至2012年,由于大潮时期北支倒灌的盐水在小潮期间到达北港,北港净盐通量比大潮时期大。由于潮动力减弱,小潮期间各年代垂向盐度分层更明显,盐水入侵变化与大潮期间一致。     

河口环流和盐水入侵Ⅱ--径流量和海平面上升的影响

本文利用本序列上篇论文建立的理想河口数值模式,研究径流量和海平面上升对河口环流和盐水入侵的影响.在径流量增大的情况下,口门内表层向海的流速增大,底层向陆的密度流减弱,滞流点下移.口门外侧向口门的密度流增大,上升流趋于增强.口门内盐水入侵减弱,口外盐度减小、冲淡水扩展范围增大.在口门上游北岸底层盐度下降明显,口门处南岸表层盐度下降明显.径流量变化对盐水入侵影响十分巨大.在海平面上升的情况下,拦门沙区域向陆的密度流增强,滞流点上移,表层向海的流动增大.口门内盐水入侵增强,口外盐度增大,冲淡水扩展范围减小.海平面上升对盐水入侵影响十分明显,北岸底层盐度增大尤为特出.     

闽江河口盐水楔活动的研究

闽江河口丰水大潮期盐水入侵过程中可见到盐水楔。通过对１９９２年大潮丰水期一个潮同期的氯度监测资料分析,探讨了闽江口盐水楔的形成,发展和消退过程,并分析了盐水楔活动对闽江口水质,河口水文环境,以及河口沉积的影响。     

近60年来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响I.河势变化

河势是影响河口水动力和盐水入侵基本因子。本文利用20世纪50和70年代长江河口海图,数值化岸线和水深,结合2012年长江河口实测水深资料,分析长江河口自50年代以来的河势变化。长江河口为分汊河口,50年代仅为二级分汊,至70年代才形成三级分汊,四口入海的河势格局。70年代相比于50年代,北支淤浅严重,其上、中、下段容积变化分别为-64.13×106、-306.60×106和-639.27×106 m3,对应的变化率分别为-16.30%、-22.74%和-25.69%,均显著减小;南支的上、中、下段容积变化分别为-28.61×106、-35.69×106和126.43×106 m3,相应的变化率分别为-1.30%、-2.12%和4.36%;北港由于崇明浅滩和横沙浅滩的淤浅,下段容积明显减小,其上段和下段容积变化分别为109.21×106和-797.14×106 m3,对应的变化率分别为5.01%和-15.25%;南港上段由于河道淤浅容积减小,下段北由于铜沙浅滩被冲开形成北槽,导致水深变深、容积增加,其上段、下段北和下段南容积变化分别为-238.95×106、203.58×106和153.34×106 m3,对应的变化率分别为-8.96%、6.85%和3.26%。2012年相比于70年代,北支由于大量淤浅和围垦容积大幅减小,其上、中、下段容积变化分别为-199.06×106、-504.61×106和-654.12×106 m3,对应的变化率分别为-60.45%、-48.44%和-35.38%;南支的上、中、下段容积变化分别为92.34×106、193.01×106和-163.62×106 m3,相应的变化率分别为4.24%、11.73%和-5.40%;北港上段青草沙水库的围垦和下段横沙东滩的围垦造成面积和容积减小,其上段和下段容积变化分别为-154.64×106和-511.79×106 m3,对应的变化率分别为-6.75%和-11.55%;南港由于上段河道刷深而下段九段沙以及南汇边滩淤浅、围垦,导致其容积上段增加,下段减小,上段、下段北和下段南容积变化分别为136.39×106、-658.28×106和-1266.11×106 m3,对应的变化率分别为5.62%、-20.73%和-26.06%。     

海南岛南渡江河口的盐水入侵

南渡江是海南岛最大的河流,河口长度较短(约25 km),口外濒临琼州海峡。南渡江的盐水入侵近年来呈加剧趋势,急需对其过程与机理进行研究。本研究运用FVCOM模型,采用2009年枯季的实测数据对模型进行了验证。根据模型计算结果分析了枯季和洪季南渡江河口的流速和盐度的时空分布及盐水入侵的变化,探讨了河口不同位置驱动盐分向陆输运的机制。研究结果表明:枯季小潮时的河口环流强度大于大潮时,而洪季河口环流在大潮时更加发育,洪枯季都表现出大潮期的盐度分层(表底层盐度差)大于小潮期;口门附近,潮汐振荡输运在总的向陆盐分输运通量中占主导,而向上游方向,稳定剪切输运则表现得更重要。主河道内损失的盐分主要通过海甸溪的盐分输入进行补充。     

长江河口浮泥形成机理及变化过程

1976年以来，在长江河口盐水楔和最大浑浊带活动的河道进行了20余次现场观测，本文在现场观测资料基础上，确认长江河口浮泥由细颗粒泥沙组成，中值粒径在8－11.5um,小于2um的粘土占28.18%-36.39%,长江河口浮泥是悬沙在盐水混合环境中絮凝沉降于近义廾风暴潮再悬浮泥沙形成的高浓度浑水层，在成因类型上分为憩流浮泥，盐水楔浮泥和风暴潮浮泥，第1种在涨或落潮转流期低流时形成，规模大，厚度薄，第2种在盐水楔发育时形成，规模较小，厚度较大，第3种在大风后形成，规模大，厚度薄，第2种在盐水楔发育时形成，规模较小，厚度较大，第3种在大风后形成，规模大，范围广，若三者相遇，则浮泥厚度和范围最大，浮泥具有枯季，大小潮秽暴周期变化规律，长江河口河道多的浮泥层，浮泥层的变化与河口拦门沙的冲淤有良好的正相关。     

水文气象条件变化对长江口盐水入侵影响研究

分析论述了长江口盐水入侵的研究现状、影响因素、入侵变化规律及时空分布特征,将三维数值模式EFDC应用于长江口及其邻近海域,对长江口、杭州湾及邻近海区的水动力特性及盐度进行数值计算,研究结果表明,北港的盐水入侵强度高于北槽,北槽的盐水入侵强度又高于南槽,并且北港淡水往外冲淡的强度也高于南、北槽.在模拟长江口水动力特征和盐...     

Impact of the eastern water diversion from the south to the north project on the saltwater intrusion in the Changjiang Estuary in China

The south to the north project(WDP) on the saltwater intrusion in the Changjiang Estuary is studied by the improved three-dimensional(3D) numerical model.The net unit width flux in the Changjiang Estuary as well as the sectional salt flux is calculated in the North Branch(NB),the South Branch(SB),the North Channel(NC),the South Channel(SC),the North Passage(NP) and the South Passage(SP),respectively.The net seaward water flux in the SB is reduced,and the net water flux spilling over from the NB to the SB is enhanced after the eastern WDP.Under the mean river discharge condition in the dry season,the net salt flux spilling over from the NB to the SB is increased by 2.09 t/s and 0.52 t/s during the spring and neap tides,respectively,due to the eastern WDP.The saltwater intrusion in the Changjiang Estuary is enhanced by the eastern WDP.Compared with that during the spring tide,the net water diversion ratio during the neap tide in the NC is smaller,and thus the enhancement of the saltwater intrusion by the eastern WDP is smaller in the NC,and larger in the NP and the SP.The tidally averaged surface salinity at the water intakes of the Dongfengxisha Reservoir,the Chenhang Reservoir and the Qingcaosha Reservoir rises both during the spring and neap tides.     

风和径流量对长江口缺氧影响的数值模拟

受自然和人类活动的影响,海洋缺氧现象日益严重,威胁着海洋生态环境,海洋缺氧问题已经引起了人们的广泛关注。本文应用区域海洋模式并耦合生态模式,对东海的生态系统进行了数值模拟和分析研究。与观测数据比较显示,该模型能较好地模拟长江口外生态变量的分布趋势。另外本文通过设置不同敏感性实验,探讨风和径流量对长江口底层缺氧现象的影响,结果分析表明,风和径流量对长江口外缺氧区的形成有显著的影响。径流量变化虽然对长江口外缺氧区的季节变化影响并不显著,但是对缺氧区域面积却存在显著的影响。径流量增加,水体层化增强,表层叶绿素浓度增加,最终导致缺氧区域范围扩展;径流量减小,水体层化减弱,表层叶绿素浓度减小,缺氧区域范围缩小。风向和风速的改变不仅影响长江口外缺氧区的季节变化,还影响缺氧区域面积。     

长江河口潮波特征的年内变化分析

对于径流变化明显的大型河口,其入射潮波受到径流季节性变化的显著影响。以往多关注洪枯季的特征对比,对年内变化过程的讨论还不充分。本文以长江河口潮波为例,基于潮区界以下多站位年内连续的实测逐时潮位资料,分析了潮差及其衰减速率、涨落潮历时等参数的时空变化特征,认识到长江河口潮波沿程特征除洪枯季差异外,还存在显著的逐月变化差异,重点关注镇江到江阴的过渡段,认识到三江营到魏村闸段在低径流月份的平均潮差衰减速率远低于其相邻上下段,仅为其三分之一。涨潮历时从河口段向近口段的递减存在拐点,到了江阴附近后,不再线性减小。并从典型径流量、沿程差异、河宽束窄等角度分析原因。     

长江口北支异常强盐水入侵观测与分析

长江口北支由于径流分流比很小,盐水入侵较强,特别是枯季大潮期盐水甚至倒灌进入南支,影响上海市和江苏省的水源地水质。为了进一步研究北支盐水入侵的规律及影响因素,2014年1月1-9日在北支进行了大小潮同步水文观测。本次观测到了北支异常强盐水入侵:小潮期发生强盐水入侵,且强度大于大潮期。小潮期强盐水入侵导致中下游河段被高浓度盐水控制,盐度从下游B01到中游B02几乎没有变化,且盐度的涨落潮变化几乎消失。分析认为,小潮观测期间长江入河口流量较小、河口潮差不是太小,加上强偏北风,三者的叠加是导致强盐水入侵的主要原因。     

长江河口青草沙水库盐水入侵来源

应用改进的三维数值模式ECOM-si,从模式计算的盐度和流向的变化过程、涨憩和落憩时刻盐度等值线和淡水区域的变化,分析在一般动力条件下青草沙水库取水口盐水入侵来源。计算结果表明,小潮后中潮、大潮、大潮后中潮和小潮期间北支倒灌占青草沙水库取水口表层盐水入侵比例分别为69.5%、89.3%、98.5%和99.5%,占底层盐水入侵比例分别为34.9%、88.9%、98.5%和99.5%。除了小潮后中潮期间底层盐水入侵来源主要来自下游外海(占65.1%),青草沙水库取水口表层和底层盐水入侵来源主要来自北支盐水倒灌,尤其是大潮后中潮和小潮期间几乎全部来自北支盐水倒灌。     

长江河口下扁担沙水域最长连续不宜取水时间

长江河口已建成陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库,提供了约80%的上海用水。但随着社会和经济的发展,用水缺口仍然存在。下扁担沙位于南北港分汊口上游,大潮落潮期间滩涂露出。本文利用研究组长期研发和应用的长江河口盐水入侵三维数值模式,计算在1978-1979年特枯径流量条件下该水域的盐水入侵和连续最长不宜取水时间,了解下扁担沙水域能否作为备用水源地。本文采用2017年2月19日到3月1日北支8个站位的观测资料,结果表明表层和底层盐度模拟值和实测值之间相关系数、均方根误差和技术分数的平均值分别为0.85、1.82和0.82,模式计算盐度和实测值吻合良好,能较好地模拟长江河口盐水入侵。模式计算表明,下扁担沙模式输出点最长连续不宜取水时间为13.79 d,盐水入侵在大潮后期和大潮后中潮主要源自上游北支倒灌,小潮后中潮主要源自下游正面入侵,且前者影响比后者大。能取水时段就出现在小潮后中潮,淡水是南支上游南侧随落潮流平流过来的。下扁担沙水域的最长连续不宜取水时间远比青草沙水库和东风西沙水库的短,表明下扁担沙水域淡水资源远比南支上游和下游水域充足,是个极为优越的备用水源地。     

Porewater-derived dissolved inorganic carbon and nutrient fluxes in a saltmarsh of the Changjiang River Estuary

Saltmarshes are one of the most productive ecosystems, which contribute significantly to coastal nutrient and carbon budgets. However, limited information is available on soil nutrient and carbon losses via porewater exchange in saltmarshes. Here, porewater exchange and associated fluxes of nutrients and dissolved inorganic carbon(DIC) in the largest saltmarsh wetland(Chongming Dongtan) in the Changjiang River Estuary were quantified. Porewater exchange rate was estimated to be(37±35) cm/d during December 2017 using a radon(~(222)Rn) mass balance model. The porewater exchange delivered 67 mmol/(m~2·d), 38 mmol/(m~2·d) and 2 690 mmol/(m~2·d) of dissolved inorganic nitrogen(DIN), dissolved silicon(DSi) and DIC into the coastal waters,respectively. The dominant species of porewater DIN was NH_4~+ (99% of DIN). However, different with those in other ecosystems, the dissolved inorganic phosphorus(DIP) concentration in saltmarsh porewater was significantly lower than that in surface water, indicating that saltmarshes seem to be a DIP sink in Chongming Dongtan. The porewater-derived DIN, DSi and DIC accounted for 12%, 5% and 18% of the riverine inputs, which are important components of coastal nutrient and carbon budgets. Furthermore, porewater-drived nutrients had obviously high N/P ratios(160–3 995), indicating that the porewater exchange process may change the nutrient characteristics of the Changjiang River Estuary and further alter the coastal ecological environment.     

长江河口北支倒灌盐水输送机制分析

基于三维数值模式ECOM-si,采用通量机制分析的方法,对长江河口北支倒灌盐水的输送机制进行了定量研究.模式计算了南北支分叉口和南支河段的潮平均单宽盐通量、各叉道上10个断面的潮平均盐通量和上述两者的机制分解项.基于计算结果讨论了北支倒灌盐水输送的动力机制,发现Lagrange余流输送和潮泵输送在倒灌盐水的输送中起主导作用.讨论了南支各叉道输送倒灌盐水的数量关系,给出了北支盐水倒灌输送的主要路径.