2022年長(zhǎng)江口北支咸水倒灌傳播特征分析

喬 紅 杰，劉 大 偉，聞 衛(wèi) 東，王 玨，張 東 鋒

(長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局 長(zhǎng)江口水文水資源勘測(cè)局，上海 200136)

0 引 言

2022年入夏以來(lái)長(zhǎng)江流域發(fā)生歷史罕見(jiàn)的流域性枯水，長(zhǎng)江干流及主要支流來(lái)水量較常年同期偏少5～7成。長(zhǎng)江大通水文站9月份平均流量?jī)H為11 600 m3/s，較常年同期偏少近7成。受長(zhǎng)江來(lái)水偏少和2022年第11號(hào)“軒嵐諾”、12號(hào)“梅花”、14號(hào)“南瑪都”等臺(tái)風(fēng)的連續(xù)疊加影響，9月以來(lái)，長(zhǎng)江口地區(qū)水源地遭遇咸潮入侵，徐六涇以下河段的瀏河水庫(kù)、陳行水庫(kù)等6處水源地均遭受?chē)?yán)重的咸潮影響，供水安全受到嚴(yán)重威脅。

長(zhǎng)江口北支為長(zhǎng)江入海的4條通道之一，北支咸水倒灌主要發(fā)生在11月至次年4月的冬春枯水季節(jié)，而2022年9月時(shí)即發(fā)生較強(qiáng)的北支咸水倒灌，較為罕見(jiàn)。北支高含鹽水體倒灌南支是南支及南、北港上段咸潮入侵的主要來(lái)源之一[1]。當(dāng)大通站流量低于14 000 m3/s時(shí)，北支進(jìn)口大潮期存在較強(qiáng)的鹽水倒灌現(xiàn)象，而小潮期則相對(duì)較弱[2]。北支海水倒灌是影響崇頭鹽度超標(biāo)的唯一入侵源，南支崇頭高鹽水下移，可以影響陳行取水口、青草沙水庫(kù)[3]。研究認(rèn)為20世紀(jì) 70年代至今長(zhǎng)江河口鹽水入侵逐漸趨弱，隨著長(zhǎng)江流域上游水庫(kù)群的建成和北支進(jìn)一步萎縮，長(zhǎng)江口鹽水入侵將繼續(xù)減弱[4]，面對(duì)特殊水情疊加極端氣象條件下，長(zhǎng)江口鹽水入侵機(jī)理異常復(fù)雜，有必要進(jìn)一步深化研究。

針對(duì)2022年9月以來(lái)發(fā)生的長(zhǎng)江口咸水入侵，本文基于長(zhǎng)江口歷年枯季、2022年9月以來(lái)實(shí)測(cè)鹽度、潮汐資料以及同期大通站、徐六涇站徑流量成果，分析了2022年北支咸水倒灌的特點(diǎn)及與其他年份的差異，結(jié)合流域來(lái)水及極端天氣事件，探討了北支咸水倒灌的影響因素，分析了北支咸水倒灌的強(qiáng)度、傳播特征及其對(duì)水源地的影響程度，大致掌握了北支咸水倒灌的傳播路徑。

1 資料及方法

本文主要采用了崇明洲頭站2014～2021年的枯季實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，崇明洲頭站、白茆、楊林站共3處長(zhǎng)期站9～11月初的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，以及蕩茜、太倉(cāng)石化、瀏河水庫(kù)取水口和陳行水庫(kù)取水口共4站10～11月初的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；7個(gè)站的儀器均采用固定安裝方式，因長(zhǎng)江口漲落潮潮差較大，采樣位置大致為水體表層或中上層。3處長(zhǎng)期站同時(shí)采集潮位、電導(dǎo)率數(shù)據(jù)，其余4站僅收集電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。鹽度監(jiān)測(cè)站的位置見(jiàn)圖1。

圖1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置Fig.1 Arrangement of surveillance points

潮位采用浮子式水位計(jì)，電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀，潮位及電導(dǎo)率均采用在線采集的方式。電導(dǎo)率與鹽度之間的轉(zhuǎn)換采用現(xiàn)場(chǎng)率定的公式推求，不同電導(dǎo)率儀進(jìn)行率定時(shí)，建立某一溫度下標(biāo)準(zhǔn)海水的鹽度與電導(dǎo)率的關(guān)系，進(jìn)而推求該站的逐時(shí)鹽度。

2 水文氣象條件

影響長(zhǎng)江口咸潮入侵的因素主要包括流域來(lái)水、天文潮汐、區(qū)域氣象條件等方面。流域來(lái)水和潮汐是影響咸潮入侵的決定性因素。

2.1 流域來(lái)水

羅小峰等[5]利用平面二維鹽度數(shù)學(xué)模型，探討了長(zhǎng)江口鹽度與徑流潮流的關(guān)系，認(rèn)為上游徑流量越少，咸水上溯距離越遠(yuǎn)，在徑流相同的情況下，隨著潮差的增大，鹽水入侵距離就越遠(yuǎn)。

2.1.1上游徑流量對(duì)比分析

大通水文站距離長(zhǎng)江入?？诩s624 km，是長(zhǎng)江河口的潮區(qū)界，是長(zhǎng)江干流下游泥沙、流量的代表水文站，本次收集了該站1950年以來(lái)連續(xù)的實(shí)測(cè)系列水文資料。徐六涇水文站位于長(zhǎng)江流域長(zhǎng)江下游干流河口段，距上游大通水文站約500 km，是控制長(zhǎng)江下游干流長(zhǎng)江口河段徑流、潮流水情的水文站；該站自2005年起開(kāi)展逐時(shí)潮流量資料整編。

統(tǒng)計(jì)顯示：2022年7月份開(kāi)始，長(zhǎng)江流域來(lái)水較往年正常偏少；大通水文站8月份月平均流量較多年平均偏少約51%，9月份月平均流量較多年平均偏少約69%。長(zhǎng)江流域出現(xiàn)了“汛期反枯”現(xiàn)象，長(zhǎng)江中下游來(lái)水偏枯，大通站日平均流量，自8月17日時(shí)回落至20 000 m3/s以下(僅19 700 m3/s)，9月時(shí)月平均流量?jī)H相當(dāng)于往年1月時(shí)，長(zhǎng)江流域提前3個(gè)月進(jìn)入枯水期。

2022年5～9月，徐六涇站月平均流量比大通站低1.0%～7.5%。5～8月，兩站的差值逐步擴(kuò)大，8月份徐六涇站月平均流量比大通站低約1 500 m3/s(見(jiàn)表1)。分析原因，隨著進(jìn)入夏季，氣溫逐步升高，疊加流域性降水異常偏少，受大通至徐六涇河段沿江眾多支流、引江口門(mén)和調(diào)水工程等的引、排影響，區(qū)間引水量較高，導(dǎo)致進(jìn)入長(zhǎng)江口的流域來(lái)水量進(jìn)一步減小。較低的徑流量，沒(méi)有足夠的淡水壓減咸水，將加劇長(zhǎng)江口咸潮入侵強(qiáng)度。

表1 2022年大通站、徑六涇站月平均流量對(duì)比統(tǒng)計(jì)Tab.1 Comparison statistics of average monthly discharge of Datong Station and Xuliujing Sation in 2022

2.1.2三峽水庫(kù)壓咸補(bǔ)淡應(yīng)急調(diào)度

為有效緩解長(zhǎng)江口地區(qū)咸潮上溯影響，在水利部的統(tǒng)一指揮下，長(zhǎng)江水利委員會(huì)啟動(dòng)以三峽為核心的水工程壓咸補(bǔ)淡應(yīng)急調(diào)度。10月2日起調(diào)度三峽水庫(kù)增加下泄水量，日均下泄流量由7 000 m3/s加大至12 800 m3/s左右并在12 000 m3/s以上持續(xù)8 d，累計(jì)向下游補(bǔ)水40.6億m3，協(xié)同大通以下主要引調(diào)水工程壓減取水，有效增加了長(zhǎng)江中下游干流沿線水量補(bǔ)充。三峽水庫(kù)的補(bǔ)水調(diào)度，10月6日開(kāi)始影響大通站，最大增加大通站日均流量約4 000 m3/s，大通站流量最大漲至日均13 700 m3/s(10月15日)，12 000 m3/s以上流量持續(xù)時(shí)間達(dá)9 d左右。三峽水庫(kù)壓咸補(bǔ)淡應(yīng)急調(diào)度，顯著降低了10月16～23日間長(zhǎng)江口水體的鹽度，為長(zhǎng)江口水源地創(chuàng)造了取水窗口。

2.2 臺(tái)風(fēng)及寒潮大風(fēng)情況

吳輝[6]認(rèn)為偏北風(fēng)的作用使得北港鹽水入侵加強(qiáng)，而南港及其以下河段的鹽水入侵有所減弱，對(duì)北港鹽水入侵的加劇程度從大到小依次為正北風(fēng)、西北風(fēng)、東北風(fēng)。

2022年第11號(hào)臺(tái)風(fēng)“軒嵐諾”為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，9月3～5日間，影響長(zhǎng)江口地區(qū)；第12號(hào)臺(tái)風(fēng)“梅花”為強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，9月15日夜間登陸上海，9月12～15日間，影響長(zhǎng)江口地區(qū)；第14號(hào)臺(tái)風(fēng)“南瑪都”為超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，9月17～19日間，其外圍影響長(zhǎng)江口地區(qū)。10月4日，10月17日出現(xiàn)兩次寒潮過(guò)程，以4日風(fēng)力最強(qiáng)。

2.3 潮汐動(dòng)力變化

潮差隨下游天文潮汐強(qiáng)弱變化而規(guī)律變化，潮汐越強(qiáng)，潮差越大，反之，則潮差減小。自2022年9月初長(zhǎng)江口出現(xiàn)咸潮入侵開(kāi)始，統(tǒng)計(jì)了9～11月初崇明洲頭站的漲潮潮差(見(jiàn)圖2)，9月15日(農(nóng)歷八月二十)，受臺(tái)風(fēng)“梅花”過(guò)境影響，漲潮潮差最大，為4.44 m，高于9月11日(農(nóng)歷八月十六)。9月27日、10月10日及10月27日3個(gè)大潮期，潮汐動(dòng)力基本相當(dāng)。

圖2 崇明洲頭站逐日漲潮潮差Fig.2 Daily rising tidal range of Chongming Zhoutou Station

農(nóng)歷八月十六前后的天文大潮為一年內(nèi)潮汐動(dòng)力最強(qiáng)的時(shí)間段。長(zhǎng)江流域遭遇特枯水情，疊加3次臺(tái)風(fēng)的影響，北支咸水倒灌與外海咸水正面襲擊相疊加，導(dǎo)致了2022年罕見(jiàn)的持續(xù)久、強(qiáng)度高的咸潮入侵現(xiàn)象發(fā)生。

3 結(jié)果與探討

3.1 咸水倒灌狀況分析

長(zhǎng)江口咸潮入侵是枯水季節(jié)經(jīng)常發(fā)生的一種自然現(xiàn)象，當(dāng)河口的實(shí)測(cè)鹽度值高于0.45‰時(shí)，即認(rèn)為發(fā)生了咸潮入侵。在歷史上的特枯水文年，長(zhǎng)江河口經(jīng)常發(fā)生嚴(yán)重的咸水入侵[7]。長(zhǎng)江口北支咸水是否倒灌南支，可通過(guò)崇明洲頭站的實(shí)測(cè)鹽度數(shù)據(jù)判斷，根據(jù)白茆、楊林等站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，可判斷咸水對(duì)南支右岸的影響程度。

根據(jù)崇明洲頭站實(shí)測(cè)鹽度資料，9月1日至11月3日間，共發(fā)生7次北支咸水倒灌現(xiàn)象(見(jiàn)表2)。

表2 2022年9～11月初北支咸水倒灌情況統(tǒng)計(jì)Tab.2 Situation of saltwater intrusion in north branch from September to early November in 2022

(1) 9月2日，為第一次咸水倒灌。持續(xù)時(shí)間短，強(qiáng)度弱，伴隨北支漲潮流，咸水進(jìn)入南支，影響時(shí)長(zhǎng)約3 h，崇明洲頭站最大鹽度為0.925‰。

(2) 9月5～6日，為第二次咸水倒灌，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約21 h，崇明洲頭站最大鹽度為1.703‰，日平均鹽度為0.56‰。與第一次相同，白茆站、楊林站鹽度未超標(biāo)。

(3) 9月9～17日，為第三次咸水倒灌。受臺(tái)風(fēng)“軒嵐諾”影響，南支右岸的楊林站遭受顯著的咸潮入侵。此次咸水倒灌持續(xù)時(shí)長(zhǎng)達(dá)9 d，崇明洲頭站最大鹽度為2.637‰，期間平均鹽度為1.176‰；楊林站最大鹽度為2.149‰，期間平均鹽度為0.844‰；而白茆站鹽度未超標(biāo)。

(4) 9月19日 17：00至9月20日 1：00，為第四次咸水倒灌。受寒潮偏北大風(fēng)影響，咸水倒灌持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約9 h，崇明洲頭站最大鹽度為2.604‰，期間平均鹽度為2.270‰；白茆站、楊林站鹽度未超標(biāo)。

(5) 9月20日至10月16日，為第5次咸水倒灌。此次持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，強(qiáng)度大，范圍廣；持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約27 d，最上游影響至白茆站所在水域；崇明洲頭站最大鹽度為10.328‰，期間平均鹽度為2.227‰；楊林站最大鹽度為3.632‰，期間平均鹽度為1.592‰；白茆站在高平潮附近短時(shí)超標(biāo)，最大鹽度為2.785‰，期間平均鹽度為0.257‰。若按天文潮劃分，此次咸水倒灌可劃分成兩個(gè)時(shí)間段，分別為9月20日～10月4日和10月5日～10月16日兩個(gè)時(shí)間段。

(6) 10月17日 14：00至10月17日22：00，為第6次咸水倒灌。受寒潮偏北大風(fēng)影響，咸水倒灌持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約9 h，崇明洲頭站最大鹽度為1.984‰，期間平均鹽度為1.792‰；白茆站鹽度未超標(biāo)、楊林站平均鹽度為0.466‰。

(7) 10月24日至11月3日，為第7次咸水倒灌，此為三峽水庫(kù)壓咸補(bǔ)淡調(diào)度實(shí)施后發(fā)生的首次北支咸水倒灌；持續(xù)時(shí)長(zhǎng)約11 d，最上游影響影響至白茆站水域；崇明洲頭站最大鹽度為4.671‰，期間平均鹽度為1.961‰；楊林站最大鹽度為1.859‰，期間平均鹽度為1.021‰；白茆站在高平潮附近短時(shí)超標(biāo)，最大鹽度為0.990‰，期間平均鹽度為0.214‰。

依據(jù)2022年9～11月初的鹽度觀測(cè)數(shù)據(jù)，初步分析了長(zhǎng)江口發(fā)生的咸潮入侵狀況。9月20～29日，為北支咸水倒灌疊加外海咸水上溯正面襲擊時(shí)段，其余時(shí)間段均表現(xiàn)為以北支倒灌為主導(dǎo)，但9月中旬外海正面上溯的高濃度咸水受上游徑流的沖淡需要一定過(guò)程，10月份南支中下段持續(xù)受到外海上溯咸水的影響，隨著時(shí)間推移，其強(qiáng)度逐步減弱。潮位、鹽度變化過(guò)程線見(jiàn)圖3。

圖3 潮位、鹽度變化過(guò)程線Fig.3 Process line of tidal level and salinity

3.2 咸水倒灌特點(diǎn)分析

根據(jù)9～11月初的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，長(zhǎng)江口出現(xiàn)的咸潮入侵以北支咸水倒灌最為頻繁，受流域來(lái)水變化、臺(tái)風(fēng)及寒潮偏北大風(fēng)等因素共同影響，不同時(shí)間段存在明顯的差異，2022年9月以來(lái)的長(zhǎng)江口咸潮入侵大致存在以下特點(diǎn)：

(1) 北支咸水倒灌出現(xiàn)時(shí)間較往年顯著提前。根據(jù)2014～2018年監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，汛期后至當(dāng)年12月份，崇明洲頭站均未出現(xiàn)鹽度超過(guò)0.45‰；2019年11月下旬時(shí)，僅在漲潮期出現(xiàn)短暫的北支咸水倒灌，鹽度最大值為1.40‰；2020年11月至2021年4月，未出現(xiàn)北支咸水倒灌。而2022年在9月初即出現(xiàn)北支咸水倒灌，較往年早近3個(gè)月，極為罕見(jiàn)。

(2) 隨著上游來(lái)水減弱，北支咸水倒灌強(qiáng)度呈逐步增強(qiáng)趨勢(shì)(見(jiàn)表2)。前5次鹽度峰值，由9月2日時(shí)的0.925‰提高至10月4日的10.328‰。從天文潮汐的半月周期看，9月1日至10月16日間共經(jīng)歷3次大潮期，在不考慮氣象因素影響時(shí)，大潮期的北支咸水倒灌的鹽度峰值分別為2.637‰(9月15日)、3.828‰(9月29日)、4.582‰(10月12日)。分析原因，大通日平均流量由8月31日時(shí)的15 100 m3/s回落至10月5日時(shí)的9 000 m3/s，9月時(shí)僅相當(dāng)于往年1月時(shí)水平，在潮動(dòng)力基本相當(dāng)?shù)那闆r下，上游來(lái)水的減少，北支咸水倒灌強(qiáng)度增大。

(3) 在臺(tái)風(fēng)的影響下，外海高鹽度海水沿南支上溯正面襲擊長(zhǎng)江口，并影響南支上段白茆沙水域。受9月中上旬3次臺(tái)風(fēng)的影響，9月20～26日間，楊林站的鹽度顯著高于崇明洲頭站，白茆站短時(shí)鹽度也高于崇明洲頭站。期間，楊林站最大鹽度為3.632‰(9月24日)，白茆站最大鹽度為2.785‰(9月24日)，顯示出該時(shí)段高濃度咸水來(lái)自于南支下游，而非來(lái)自北支咸水倒灌。

(4) 在寒潮偏北大風(fēng)影響下，北支咸水倒灌強(qiáng)度顯著增大(見(jiàn)表3)。當(dāng)發(fā)生寒潮時(shí)，在偏北大風(fēng)的影響下，北支會(huì)出現(xiàn)顯著的咸水倒灌，根據(jù)9月以來(lái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，共出現(xiàn)3次寒潮過(guò)程。在偏北大風(fēng)的助力下，北支漲潮流攜帶大量高濃度咸水倒灌入南支，以10月4日影響最為強(qiáng)烈，崇明洲頭站最大鹽度為10.328‰，期間平均鹽度為8.439‰，持續(xù)約9 h。

表3 偏北大風(fēng)期間崇明洲頭站鹽度統(tǒng)計(jì)Tab.3 Salinity of Chongming Zhoutou Station during the northerly wind

(5) 北支咸水倒灌存在與潮汐類(lèi)似的周期性變化趨勢(shì)，其強(qiáng)度與天文潮汐動(dòng)力呈正相關(guān)。北支咸水倒灌一般開(kāi)始于中潮向大潮過(guò)渡期，隨著潮差增大，倒灌強(qiáng)度振蕩增大，大潮時(shí)倒灌咸水的鹽度到達(dá)峰值，大潮后潮差變小，倒灌強(qiáng)度開(kāi)始振蕩減弱；在倒灌咸水的濃度持續(xù)升高過(guò)程中，當(dāng)水體鹽度達(dá)到2‰左右時(shí)，開(kāi)始并逐步影響南支右岸的白茆至陳行水庫(kù)一帶水域(見(jiàn)圖3～5及表2)。

(6) 長(zhǎng)江口咸潮入侵機(jī)理十分復(fù)雜，存在北支咸水倒灌，也存在外海咸水通過(guò)南支上溯正面襲擊，并疊加共同影響長(zhǎng)江口地區(qū)，制約因素有流域來(lái)水、天文潮汐、臺(tái)風(fēng)暴潮及風(fēng)力等。

3.3 對(duì)水源地的影響

朱建榮等[9]根據(jù)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，認(rèn)為北支倒灌的鹽水團(tuán)從南北支分汊口附近的崇頭到達(dá)陳行水庫(kù)需要2～3 d時(shí)間。趙捷等[10]認(rèn)為南支鹽度的大小較北支小一個(gè)量級(jí)，其變化較北支復(fù)雜，尤其是在落潮時(shí)段鹽度短時(shí)間內(nèi)明顯增加。

2022年9月后的長(zhǎng)江口咸潮入侵，長(zhǎng)江口地區(qū)的各大水源地均遭受了不同程度的影響。當(dāng)水源地取水口處的鹽度高于0.45‰時(shí)[11]，水庫(kù)不宜取水，根據(jù)實(shí)測(cè)鹽度數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了北支口、南支右岸共3處水源地最大不宜取水天數(shù)。受影響最大的為圩角河水源地，其次為瀏河水庫(kù)和陳行水庫(kù)，兩個(gè)月內(nèi)，不宜取水天數(shù)最大為49.5 d(見(jiàn)表4)。

表4 水源地不宜取水天數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.4 Statistics of days of inadequacy for water intake in water source area reservoirs d

在以北支咸水倒灌為主導(dǎo)的情況下，3處水源地在小潮期存在短期的取水窗口。

9月上旬，為北支咸水倒灌為主；9月中下旬，徐六涇以下的各處水源地均遭受?chē)?yán)重的影響，北支口的圩角河水源地是受北支咸水倒灌的影響，瀏河水庫(kù)及陳行水庫(kù)取水口同時(shí)受北支咸水倒灌及外海咸水上溯的影響，青草沙水庫(kù)取水口則受外海咸水沿北港上溯影響。10月份，前期外海正面上溯的高濃度咸水仍未完全消退，青草沙水庫(kù)取水口持續(xù)受到外海咸水的影響，而其他幾處水源地則主要受北支咸水倒灌影響。

以北支咸水倒灌為主的情況下，長(zhǎng)江口南支右岸最遠(yuǎn)可影響至陳行水庫(kù)附近水域，南支左岸可影響崇頭-南門(mén)-堡鎮(zhèn)一帶水域。李國(guó)平等[12]研究顯示青草沙水庫(kù)取水口遭遇鹽水入侵時(shí)，以北港下游正面鹽水入侵為主，發(fā)生于小潮或小潮后中潮，在小潮期間遇到強(qiáng)北風(fēng)作用會(huì)導(dǎo)致較嚴(yán)重的正面鹽水入侵；陳涇等[13]研究認(rèn)為，除了小潮后中潮期間青草沙水庫(kù)取水口底層鹽水入侵來(lái)源主要為下游外海，表層和底層鹽水入侵來(lái)源主要為北支鹽水倒灌，尤其是大潮后中潮和小潮期間幾乎全部來(lái)自北支鹽水倒灌。

3.4 咸水倒灌的傳播路徑分析

長(zhǎng)江口的咸潮入侵通道有4條，分別為北支、北港、北槽和南槽，北支鹽度居4條入海通道之首，南支咸潮入侵程度較北支輕。南支河段主要受3個(gè)咸潮入侵源的影響，即外海咸水經(jīng)南、北港直接入侵和北支向南支倒灌。已有研究認(rèn)為，在大、中潮期間，北支以咸水團(tuán)的形式向南支倒灌輸送大量鹽分[14]，倒灌的咸水團(tuán)進(jìn)入南支河段后，在漲潮流作用下向長(zhǎng)江上游輸移擴(kuò)散，鹽度快速降低；落潮期，在徑流和潮流的雙重作用下，咸水團(tuán)向下游移動(dòng)擴(kuò)散，可能影響該河段各水源地。沈煥庭等[15]研究認(rèn)為，倒灌咸水團(tuán)主體經(jīng)白茆沙北水道進(jìn)入南支，在新建水閘附近分成三路，分別進(jìn)入新橋水道、七丫口河段以及漫過(guò)白茆沙進(jìn)入南水道。綜合前文分析，在以北支咸水倒灌為主導(dǎo)的情況下，北支倒灌咸水對(duì)南支右岸白茆至陳行水庫(kù)一帶產(chǎn)生明顯影響。

發(fā)生北支咸水倒灌初期，咸水濃度較低，南支右岸不受影響，當(dāng)北支口鹽度持續(xù)升高至約2‰時(shí)，白茆站附近開(kāi)始受到影響，滯后崇明洲頭站約3 d。白茆站的鹽度峰值與崇明洲頭站基本一致，表明白茆站的咸水來(lái)自北支；楊林站的鹽度峰值滯后于崇明洲頭站，滯后2～3 d，表明北支倒灌的咸水團(tuán)隨著潮流的漲落振蕩下移。

瀏河水庫(kù)取水口鹽度峰值滯后于楊林站，陳行水庫(kù)取水口的鹽度峰值滯后于崇頭站3～4 d，表明北支倒灌的咸水團(tuán)是自上游而下陸續(xù)影響白茆站以下水域(見(jiàn)圖4～5)。

圖5 太倉(cāng)石化至陳行水庫(kù)取水口3站鹽度變化過(guò)程Fig.5 Process line of salinity at three stations from Taicang Petrochemical station to water intake of Chenhang Reservoir

從各監(jiān)測(cè)站鹽度變化過(guò)程對(duì)比分析可知，北支倒灌咸水的傳播路徑大致為：北支口鹽度較高時(shí)，另一部分咸水越過(guò)白茆沙頭部，影響至白茆站附近，隨漲落潮流沿白茆沙南水道振蕩下行，影響蕩茜口附近；一部分咸水隨漲落潮流沿白茆沙北水道振蕩下行，并與南水道的咸水在楊林-太倉(cāng)石化附近匯流后，繼續(xù)下行，逐漸對(duì)瀏河水庫(kù)、陳行水庫(kù)取水口附近水域產(chǎn)生影響(見(jiàn)圖6)。

圖6 北支咸水倒灌傳播路徑示意Fig.6 Diffusion path of saltwater intrusion in the north branch

4 結(jié) 論

基于長(zhǎng)江口歷年枯季、2022年9～11月初的實(shí)測(cè)鹽度和潮汐資料及同期大通、徐六涇站徑流量成果，結(jié)合流域來(lái)水及極端天氣情況，分析長(zhǎng)江北支咸水倒灌傳播特征主要結(jié)論如下：

(1) 2022年9月初即發(fā)生北支咸水倒灌，開(kāi)始時(shí)間較前幾年顯著提前，強(qiáng)度明顯提高；

(2) 2022年9月流域來(lái)水僅相當(dāng)于往年1月份的水平，長(zhǎng)江流域提前3個(gè)月進(jìn)入枯水期；隨著上游來(lái)水的減少，北支咸水倒灌強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，北支咸水倒灌嚴(yán)重程度與上游來(lái)水成負(fù)相關(guān)。

(3) 北支咸水倒灌對(duì)影響長(zhǎng)江口的臺(tái)風(fēng)及寒潮偏北大風(fēng)較為敏感。在臺(tái)風(fēng)和寒潮偏北大風(fēng)影響下，咸水倒灌強(qiáng)度顯著增大，最上游可到達(dá)白茆河口上游，影響白茆沙水域，但未影響蘇通大橋以上水域。

(4) 在長(zhǎng)江極枯水情條件下，天文大潮疊加臺(tái)風(fēng)的影響，北支咸水倒灌與外海咸水正面襲擊相疊加，導(dǎo)致了2022年罕見(jiàn)的、持續(xù)久、強(qiáng)度高的咸潮入侵現(xiàn)象發(fā)生。

(5) 北支咸水倒灌存在與潮汐類(lèi)似的周期性變化趨勢(shì)，其強(qiáng)度與潮差成正相關(guān)，咸水倒灌開(kāi)始于中潮向大潮過(guò)渡期，大潮時(shí)鹽度到達(dá)峰值，小潮時(shí)降至最低。

(6) 白茆站的鹽度峰值與崇明洲頭站基本一致，楊林站的鹽度峰值滯后于崇明洲頭站，滯后2～3 d；瀏河水庫(kù)取水口鹽度峰值滯后于楊林站；陳行水庫(kù)取水口的鹽度峰值滯后于崇頭站3～4 d；這均表明北支倒灌的咸水團(tuán)是自上游而下，陸續(xù)影響白茆站以下水域。

(7)在北支倒灌咸水的濃度持續(xù)升高至2‰左右時(shí)，開(kāi)始并逐步影響南支右岸的白茆至陳行水庫(kù)一帶水域，對(duì)水源地的取水帶來(lái)顯著不利影響。高濃度的咸水一部分越過(guò)白茆沙頭部，影響至白茆站附近，隨漲落潮流沿白茆沙南水道振蕩下行，影響蕩茜口附近；另一部分咸水隨漲落潮流沿白茆沙北水道振蕩下行，并與南水道的咸水在楊林-太倉(cāng)石化附近匯流后繼續(xù)下行，逐漸對(duì)瀏河水庫(kù)、陳行水庫(kù)取水口附近水域產(chǎn)生影響。