2018年长江口枯季盐度监测与分析

施思 骆政 徐昕

摘要：为服务长江口周边地区经济社会发展，有效应对盐水入侵，依据2018年枯季在长江口进行的定点盐度、潮位监测资料，对长江口南北支河段盐度在时空变化上进行了分析。研究结果表明：①盐度日变化过程显示，大潮期间，各测点盐度变化受潮位变化影响较为明显;小潮期间，只有灵甸港（二）、连兴港2个测点盐度受潮位变化影响较大。②盐度月变化过程显示，各测点半月盐度变化与大小潮有较为复杂的关系，不同测点的盐度月变化情况差异较大。③北支水体盐度要远高于南支水体盐度;北支的盐度分布在纵向上由口门向上游呈递减趋势;大潮期间，南支4个测点盐度出现高-低-高的分布;小潮期间，南支水流受到径流主导，盐度较低。

关键词：盐度监测;盐水入侵;天文大潮;长江口

中图法分类号：P731.12文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.10.014

文章编号：1006 - 0081（2021）10 - 0075 - 06

0 引 言

河口是内河与海洋连接的过渡地带，该水域处于咸淡水混合区域，水体盐度受径潮流影响会发生变化，有学者认为盐水入侵是河口最为明显的特征[1]。在河口地区，当内河含盐量超过一定标准，水体变咸即形成咸潮。咸潮入侵会对饮用水源地、工农业生产带来不利影响，进入20世纪，在气候变化大背景下，海平面上升使得沿海地区潮水沿河上溯加强[2]，高海平面期间同时叠加天文大潮、风暴潮增水等，进一步加剧咸潮入侵程度[3]。

目前围绕河口盐水入侵展开的研究方法主要包括现场观测、数值模拟、统计分析等[4]。乔红杰等[5]基于长江口北支实测潮位和盐度资料，分析了北支盐度分布特征和盐水倒灌影响区域及其强度变化趋势。高敏等[6]通过在长江口北槽河道现场定点观测数据，对盐水入侵影响水流结构及泥沙运动过程进行了分析，同时对北槽河道盐淡水混合与悬沙输运进行了研究。肖莞生等[7]应用物质输运机理对珠江三角洲河口区盐度净输运进行分析，对比了各动力因子对盐度净输运贡献的大小。许丹等[8]基于平面二维水动力盐度模型， 对钱塘江河口的水动力及盐水入侵过程进行了数值模拟研究。裘诚等[9]通过数值模拟结果和观测资料，分析了长江河口盐度分布的时空变化规律，提出长江河口盐度监测站点布局的思路。李文善等[10]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，分析了长江口咸潮入侵的变化特征及其影响因素。Cai等[11]基于数值模型开展了长江口咸潮入侵研究。朱建荣和鲍道阳[12-14]从不同角度系统分析了近60 a来长江河口河势变化及其对水动力和盐水入侵的影响。除此以外，对不同河口地区盐度入侵过程及其影响也有学者进行了较为细致的研究分析[15-17]。

长江口河段是盐淡水交混最为剧烈的水域，同时由于河口地区汊道众多，各汊道河槽形态、过水能力与分流量差异较大，导致盐度入侵方式非常复杂，长江口河段盐度变化在时空上也各具特点。同时，由于近年来长江口地区开展了一系列重大工程，导致了长江口河势发生了重大的变化。为服务长江口周边地区经济社会发展，需要解决的关键问题之一就是有效应对盐水入侵。其中，掌握盐度相关资料，并探究盐水入侵的规律是解决这一问题的重要手段。因此，考虑到长江口地区盐水入侵复杂的时空变化情况以及长江口重大工程的影响，在长江口地区开展长期盐度监测与分析工作具有重要意义。

本文通过2018年11月15日至12月15日在长江口进行的多站点定点盐度、潮位监测， 收集了监测资料，分析了长江口地区盐度时空变化趋势。

1 研究区域

长江口是一个多级分汊的三角洲河口，自徐六泾以下，河槽呈现三级分汊、四口入海、拦门沙浅滩发育的地貌格局[4]，见图1。长江口水域受径流、潮汐的共同作用，径流有明显的洪、枯季变化，汛期流量较大，非汛期较小。长江口属于中等强度潮汐河口，为不正规半日潮[10]。在长江口水域，咸潮入侵情况较为复杂，水体盐度的时间变化除了潮周期变化外，还体现在大、小潮变化和洪、枯季变化。一般而言，高潮前后盐度高，低潮前后盐度低;大潮期盐度高， 小潮期盐度低;枯季盐度高，洪季盐度低。在空间上，长江口盐水入侵路径为南支咸潮直接入侵、北支咸潮倒灌间接入侵和盐水横向交换，长江口外海高盐度海水经由河口向上入侵，由于受到各汊道的河床形态、径流、潮流、风浪和口外海流等因子的作用，長江口盐度存在着复杂的时空变化。

2 监测方法及资料来源

2.1 监测时段

长江口咸潮入侵季节变化特征明显，一般从每年的9～10 月咸潮开始入侵，翌年4～5 月退出三角洲。考虑到长江口易在11～12月份遭受咸潮入侵，本次监测时段为2018年11月15日至12月15日。

2.2 站点布置

根据实际情况，本次监测将盐度仪安装在潮位站内，一共布设7个盐度监测站点，具体位置为白茆、杨林、六滧、崇明洲头、灵甸港、连兴港、共青圩7个长期潮位站，见图1。监测站点选址主要基于以下4点原因。

（1）监测站点分布范围较广，遍布长江口干流、南北支和南北港，有助于监测盐度在长江口空间上的分布。

（2）监测站点依托长期潮位站进行监测，地址基本固定，有利于监测的稳定性和保证盐度数据的连续性和长期性。

（3）7个监测站点均由长江水利委员会水文局长江口水文水资源勘测局负责，管理上较为统一，能够保证对仪器进行长期维护与保养。

（4）由于盐度受径流、潮汐等因素影响，潮位站可以在分析盐度数据时提供相应的潮位资料。因此，在上述7个长期潮位站设立盐度监测点具有较大优势，可以为长江口盐度监测、盐度现状分析与中长期盐度预报提供有力支撑。

2.3 资料来源

2.3.1 潮位资料

2018年11月15日至12月15日各测点逐时潮位数据由长江口水文水资源勘测局提供[18]。期间大通水文站平均流量为20 783 m3/s。

2.3.2 盐度资料

2018年11月15日至12月15日各测点盐度资料通过温盐深测量系统自动监测获得，数据成果整理在《2020长江水利委员会水文局水文资料整理成果》中[18]，系统内盐度数据按以下步骤计算：

（1）计算现场水样测得的电导率与盐度为35%，水温为15℃，压强为0 kPa 时的标准海水电导率的比值R为

[R=CCs]        （1）

式中：C为现场测得的电导率，mS/cm;Cs为标准海水的电导率，mS/cm。

（2）计算标准海水温度在T时与其在15℃时的电导率比值[rT] 为

[rT=C0+C1T+C2T2+C3T3+C4T4] （2）

式中：T为海水温度，℃;C0 = 0.676 609 7;C1 = 2.005 64 × 10-2;C2 = 1.104 259 × 10-4;C3 = -6.969 8 ×10-7;C4 = 1.003 1 × 10-9。

（3）计算现场测得的电导率与同一样品在相同温度和p=0 条件下的电导率比值Rp为

[Rp=1+（A1+A2p+A3p2）p1+B1T+B2T2+（B3+B4T）R] （3）

式中：p为现场测得的压强，kPa; A1 = 2.070×10-6;A2 = -6.370×1012;A3 = 3.989×10-18;B1 = 3.426×10-2;B2 = 4.464×10-4;B3 = 4.215×10-1;B4 = -3.107×10-3。

如果没有进行压强测量，并且传感器安装水深较浅（水深<10 m），Rp取值1。

（4）经压力、温度修正后的电导率比值RT 为

[RT=RRp·rT]    （4）

（5）计算盐度S为

[S=i=05aiRi2T+i=05biRi2T（T-15）/[1+K（T-15）]]

（5）

式中：a0 = 0.008 0;a1 = -0.169 2;a2 = 25.385 1;a3 = 14.094 1;a4 = -7.026 1;a5 = 2.708 1;K = 0.016 2;b0 = 0.000 5;b1 = -0.005 6;b2 = -0.006 6;b3 = -0.037 5;b4 = 0.063 6;b5 = -0.014 4。

2.3.3 监测方法

水温、盐度项目的监测采用SBE 37-SM 型温盐深测量系统进行自动化监测。SBE 37-SM 型温盐深测量系统（CTD）安装在测井内，进行实时监测，每10 min采集一次数据。采集后依据长江口水文水资源勘测局相关技术规定进行数据整编。

2.3.4   质量控制

为确保测量的准确度，保证数据质量。需要进行仪器比测、仪器检查、仪器校准、数据处理等工作内容。

（1）定期对仪器进行比测，比测的周期为每月一次。比测内容包括温度比测与盐度比测两部分，比测精度不够时，应及时检查仪器，必要时更换仪器传感器。

（2）定期检查仪器。每月对传感器进行一次清洗，避免残留盐粒和污物。

（3）按照JJG763-2002《温盐深测量仪》的要求送有资质的单位进行检定。如传感器不能以规定的精度运行，仪器应返回仪器公司校准。

（4）当温度或盐度比测符合测量准确度要求时，则采用仪器的测量数据。当温度或盐度比测不符合测量准确度要求时，应分析产生误差的原因，如果确认是由于仪器出厂太久（2 a以上）而产生的偏移，则应对数据进行修订，修订值按仪器读数值线性插补。

3 盐度变化特征

3.1 盐度日变化

长江口内潮汐为非正规半日潮，长江口河段一个完整潮周期一般在26～30 h，潮位有两高两低的变化，考虑到盐度变化一般相对于潮位变化有滞后性，为了能完整体现盐度在一个潮周期内的变化规律，本节大小潮潮位及盐度数据历时均为48 h。

从图2～5可以看出，各测点在大潮期间盐度变化受潮位变化影响较为明显，其中灵甸港（二）、连兴港、六滧和共青圩4个测点盐度变化与潮位变化基本同步但有所滞后，一个完整潮周期内呈现两涨两落的变化。灵甸港（二）测点盐度峰值出现在高潮位后约2～4 h，盐度最小值出现在低潮位后约1～2 h;连兴港测点没有明显盐度峰值，在长时间内保持一个较高的盐度，盐度最小值出现在低潮位后1～2 h;六滧测点与共青圩测点盐度峰值出现在高潮位后1～3 h，潮位较低时，两测点盐度值均处于0.6‰以下，没有明显的盐度最小值。

在小潮期间，灵甸港（二）测点盐度变化与潮位变化基本同步且有所滞后，盐度峰值出现在高潮位后3～5 h，盐度最小值出现在低潮位后2 h左右;连兴港测点盐度变化过程线锯齿状较为明显，盐度变化与潮位变化在趋势上基本保持一致且滞后，但是盐度峰值与最小值与高低潮位关系不明显;其余5站由于小潮期间盐度较小，盐度在0.14‰～0.23‰之间浮动，變化幅度较小且与潮位变化没有密切关系。

从表1可以看出，六滧、共青圩测点受大小潮影响较大，大潮期间两测点盐度值较高且盐度变化与潮位变化较为同步;小潮期间，这两测点盐度较小，基本稳定在0.17‰～0.18‰。除此以外，表1也显示出大潮期间各站盐度基本均大于小潮期间盐度，这主要是由于大潮进潮量大，海水与淡水混合后，使各测点大潮盐度相对小潮盐度处于一个更高的水平，同时大潮潮差大，使得大潮期间盐度极差大于小潮期间盐度。

3.2 盐度月变化

长江口河段在一个月中出现两次大潮和两次小潮，各测点半月盐度变化与大小潮有较为复杂的关系，不同测点的盐度月变化情况差异较大。

从图6可以看出，崇明洲头、杨林、白茆3个测点整月盐度变化幅度较小，且盐度含量较低，一般处于0.14‰～0.23‰之间，受大小潮影响较小。但是从图6白茆和崇明洲头测点盐度过程线方框处可以看出，第二次大潮期间（12月7～12日）北支有少量盐水倒灌进南支，体现在大潮期间盐度有小幅度的上升。第一次大潮期间（11月24～28日）盐度几乎没有涨幅，这主要是受上游径流变化影响，第二次大潮期间上游来水量小于第一次大潮期间来水量。

灵甸港（二）与连兴港测点盐度月变化过程较为强烈，受大小潮影响较大，主要体现在，大潮期间盐度明显高于小潮期间盐度，且变化幅度较为明显。但两测点之间盐度变化又有所不同，灵甸港（二）测点可以明显看到两高两低的盐度变化，但是连兴港测点在一个月中只有两高一低的盐度变化，这主要是由于连兴港在灵甸港（二）测点下游，海水上溯至北支口后，向下退去需要一段时间，导致连兴港测点的盐度变化周期相比灵甸港（二）更長。

六滧、共青圩测点特征较为明显，两测点盐度变化有较强的同步性，即大潮期间两测点有明显的盐度增长过程，小潮期间两测点盐度保持在较低水平。造成这样现象的原因主要是两测点大潮期间盐度主要来自外海，导致两测点盐度较大;小潮期间，由于测验时段两测点主要受径流控制，且北支倒灌量极少，因此，六滧、共青圩两各测点处盐度较低。

3.3 盐度沿程变化

此次盐度监测期间，由于北支受涨潮流影响较大，盐水入侵较为严重，因此北支水体盐度要远高于南支水体盐度，见图7。从表2可以看出，连兴港测点盐度在21.64‰～35.74‰之间，灵甸港（二）测点在0.70‰～3.61‰之间，崇明洲头测点盐度在0.18‰左右，北支的盐度分布在纵向上由口门向上游呈递减趋势。

由表2可知，大潮期间，南支4个测点盐度出现高-低-高的分布，即上游白茆测点盐度略高于其下游的杨林测点，杨林测点盐度低于六滧、共青圩两个测点。这种分布是由于白茆测点受到白茆沙漫滩盐度的影响，同时大潮期间发生少量北支倒灌，提高了白茆盐度;白茆向下由于有区间径流的汇入，在杨林测点出现盐度下降的现象;六滧、共青圩测点在大潮期间受外海盐水影响，共青圩测点相比六滧测点更靠近长江口门，因此共青圩测点要高于六滧测点，两测点大潮期间日平均盐度分别为0.44‰和1.26‰。小潮期间，南支水流受到径流主导，4个测点盐度均较小，在沿程分布上没有明显特点。

4 结 论

本文主要依据2018年11月15日至12月15日在长江口进行的多站点定点盐度、潮位观测资料，分析和阐述了该时段长江口盐度入侵的时空变化特征和影响因素。分析结果表明：

（1）从盐度日变化过程来看，大潮期间各测点盐度均大于小潮期间盐度。大潮期间，各测点盐度变化受潮位变化影响较为明显，其中灵甸港（二）、连兴港、六滧和共青圩4个测点盐度变化与潮位变化基本同步但有所滞后，一个完整潮周期内呈现两涨两落的变化;小潮期间，只有灵甸港（二）、连兴港两测点盐度随潮位变化。

（2）从盐度月变化过程来看，长江口河段在一个月中出现两次大潮和两次小潮，各测点半月盐度变化与大小潮有较为复杂的关系，不同测点的盐度月变化情况差异较大。

（3）北支水体盐度要远高于南支水体盐度。北支的盐度分布在纵向上由口门向上游呈递减趋势。大潮期间，南支4个测点盐度在空间上会出现高-低-高的特殊分布，这主要是由于白茆测点受到白茆沙漫滩盐度的影响，同时大潮期间发生少量北支倒灌。

参考文献：

[1] 沈焕庭， 茅志昌， 朱建荣.  长江河口盐水入侵[M].  北京： 海洋出版社， 2003.

[2] PETERSON D， CAYAN D， DILEO J， et al. The role of climate in estuarine variability[J].  American Scientist， 1995， 83（1）： 58-67.

[3] NICHOLLS R J， CAZENAVE A. Sea-level rise and its impact on coastal zones[J].  Science，2010，328（5985）： 1517-1520.

[4] 陈敏建， 胡雅杰，马静，等.  长江口咸潮入侵扩散响应函数及初步应用[J]. 水科学进展，2017，28（2）：203-212.

[5] 乔红杰， 卜东平， 张志林，等.  长江口北支枯季盐水倒灌变化趋势分析[J].  人民长江，2018，49（增2）： 17-20.

[6] 高敏， 李占海， 张国安，等. 长江河口北槽近期盐淡水混合与悬沙输运研究[J]. 人民长江，2017，48（14）： 12-18.

[7] 肖莞生， 陈子燊.  珠江河口区枯季咸潮入侵与盐度输运机理分析[J].  水文， 2010， 30（3）： 10-14，21.

[8] 许丹， 孙志林， 祝丽丽，等.  钱塘江河口盐度数值模拟[J].  海洋与湖沼， 2013， 44（4）： 829-836.

[9] 裘诚， 顾圣华，李琪.  长江河口盐度监测布局研究[J].  华东师范大学学报（自然科学版），2015（4）：7-16.

[10] 李文善， 王慧， 左常圣，等.  长江口咸潮入侵变化特征及成因分析[J].  海洋学报， 2020， 42（7）： 32-40.

[11] CAI H， SAVENIJE H H G， ZUO S， et al. A predictive model for salt intrusion in estuaries applied to the Yangtze estuary[J].  Journal of Hydrology，2015（529）：1336-49.

[12] 朱建榮， 鲍道阳.  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[J].  海洋学报， 2016， 38（12）： 11-22.

[13] 鲍道阳， 朱建荣.  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Ⅱ. 水动力[J].  海洋学报， 2017， 39（2）： 1-15.

[14] 鲍道阳， 朱建荣.  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[J].  海洋学报， 2017， 39（4）： 1-15.

[15] 胡溪， 毛献忠.  珠江口磨刀门水道咸潮入侵规律研究[J].  水利学报， 2012， 43（5）： 529-536.

[16] 卢陈， 袁丽蓉， 高时友，等.  潮汐强度与咸潮上溯距离试验[J].  水科学进展， 2013， 24（2）： 251-257.

[17] 毛兴华.  2014年长江口咸潮入侵分析及对策[J].  水文， 2016， 36（2）： 73-77.

[18] 长江口水文水资源勘测局.  2020长江水利委员会水文局水文资料整理成果[R].  上海： 长江口水文水资源勘测局， 2020.

（编辑：李 晗）

Monitoring and analysis of salinity in Yangtze River Estuary in 2018 dry season

SHI Si，LUO Zheng，XU Xin

（Changjiang River Estuary Bureau of Hydrological and Water Resources Survey，Bureau of Hydrology， Changjiang Water Resources Commission，Shanghai 200136，China）

Abstract：In order to serve the economic and social development of the surrounding areas of the Yangtze River Estuary and effectively respond to saltwater intrusion，  this paper analyzes the temporal and spatial variation of salinity in the South and North branches of the Yangtze River Estuary according to monitored stationary data of salinity and tidal level. The findings show that：① during spring tide， the daily variation of salinity at each measuring point is obviously affected by the change of tide level; during neap tide， only Lingdian port （2） and Lianxing port are greatly affected by the change of tide level. ② For the monthly variation process of salinity ， there is a complex relationship between the semimonthly salinity variation and spring and neap tides， and the monthly variation of salinity at different stations is quite different. ③The salinity of the North Branch is much higher than that of the South Branch; the salinity distribution of the North Branch shows a decreasing trend from the entrance to the upstream; during spring tide， the salinity of the four measuring points in the South Branch appears a high-low-high distribution; during neap tide， the flow of the South Branch is dominated by runoff and the salinity is relatively low.

Key words：salinity monitoring;saltwater intrusion;  astronomicalspring tide;Yangtze River Estuary