长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应
长江口盐水入侵研究综述
长江口盐水入侵研究综述刘均卫1,2，童朝锋1,21. 河海大学交通与海洋学院，南京（210098）2. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京（210098）E-mail：liuweiwei_lw@摘要：简述河口盐水入侵早期的研究状况；回顾早期至近年来国内外发展起来的水流盐度数学模型；并详细介绍了近阶段长江口地区盐水入侵研究成果及水流盐度数值模拟研究成果；目前河口盐水入侵研究已比较成熟，但是在我国长江口地区，由于地形、水动力条件以及人类兴修水利工程的影响，盐水入侵特征和规律还不能准确把握，这方面的工作还有待完善；最后，还提出了长江口盐水入侵可能进一步研究的方向。
关键词：长江口；盐水入侵；水流盐度；数值模拟1长江口概况长江口河口段自江阴至口门长约200公里，径流与潮流相互消长，河槽分汊多变。
长江口自徐六泾以下经过三次分汊，共形成四个入海通道。
崇明岛将长江口分为南支和北支；长兴岛和横沙岛又将南支分为南港和北港；南港又进一步被九段沙分为南槽和北槽，形成三级分汊，四口入海的形式，如图1所示。
图1 长江河口形势图Figure 1 Figure of river regime of yangtze estuary长江河口为径流与潮流相互消长非常明显的多级分汊沙岛型中等潮汐河口。
90km 宽向东、黄海敞开的口门接纳外海巨大的潮量,虽然长江水量丰沛,但是在枯水期,长江口的盐水入侵经常造成黄浦江下游河段和长江口徐六径以下河段氯化物等溶解盐类剧增,给上海人民的生活和工农业生产带来严重影响。
长江口属于部分混合型河口，盐水侵入时与淡水的相互混合使水体密度发生变化，由此产生密度流，方向始终指向上游，产生密度斜压效应，使得涨潮流速加大，而落潮流速减小。
由于表层盐度小于底层，表层与底层的流速变化不一致，导致大范围的垂向环流。
河口盐水入侵的盐水界(盐度为0.5‰) 枯水期南港在五号沟附近,北港在六滧港附近,崇明岛及南港马家港以下水域直接受外海盐水入侵上溯影响。
长江河口典型河段水动力、泥沙特征及影响因素分析
这些典型河段及关键界面的性质以及界面之问的变化情况作深入的研究，为河口资源的开发作出科学的决策。
§２．２资料来源图２．１长江河口段形势图Ｆｉｇ．２．１ＴｈｅｓｉｔＩｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａ１∞ｇｊｉａｌｌｇｅｓｔｕⅡｙ图２．２长江河口测点站位图Ｆｉｇ．２．２０ｂｓｅｒｖａｔｉ∞ｓｔａｔｉ∞ｓｏｆｔｈｅ０Ｉ锄ｇｊｉ蚰ｇｅｓｔＩｌ盯ｙ在长江三峡工程２００３年６月正式蓄水、南水北调工程动工的以来，以及长江口一些开发治理工程的实旌。
为了深化认识河口陆海相互作用的特点，指导长江口的水资源开发保护和河口治理。
２００３年、２００４年洪、枯季在长江口开展了能像模型（５）所揭示的倍周期分岔那样规则，也不可能期望汊道发育能像倍闰期分岔过程那样具有ＦｅｉｇｅｎｂａｕＩｎｕ常数或占常数（林振山，２００３）等。
然而，应用这个简单的非线性模型的动态图象来描述长江河口的大致形态特征，通过和动力学因素具有密切联系的参数（动力学指标）对河口分段，同时分析河口形态的动力学成因具有一定的借鉴意义，也可以为长江口区的分段提供科学理论依据和新的理论思路。
图３．５Ｌｏｇｉｓｔｉｃ摸式的长江河口分段圈Ｆｉ毋３．５Ｓｕｂｓｅｃｔｉ∞ｓｏｆ０Ｉ明ｇｊｉａｌｌｇｅｓｔｕａｒｉｎｅａｒ髓ｉｎＬ０９ｉｓｔｉｃ粥ｄｅｌ参考文献：１陈吉余，沈焕庭，恽才兴等．长江河口动力过程和地貌演变［Ｍ］．上海：上海科技技术出版社２．沈焕庭，潘定安．长江河口最大混浊带［Ｍ］北京：海洋出版社．２００１３．沈焕庭，潘定安．长江河口潮流特性及其对河槽演变的影响［Ｊ］．上海师范大学学报（自然科学版）４．李佳．长江河口潮区界和潮流界及其对重大工程的响应［Ｄ］华东师范大学河口海岸国家重点实验室，２００４５．李九发，沈焕庭，万新宁等。
长江河口涨潮槽泥沙运动规律［Ｊ］．泥沙研究．２００４（５）：３４—４０．６．沈焕庭等长江河口物质通量［Ｍ］北京：海洋出版社．２００ｌ＿７．茅志昌长江河口盐水入侵研究［Ｊ］．海洋与湖沼，１９９５，２６（６）：６４３—６４９。
河口过程中第三驱动力的作用和响应——以长江河口为例
关 于地球表 面 形态 的形 成 ，传 统 的概 念取 决 于
３ 个要 素 ：构 造 、外 营力 和 时 间． 构 造 是 地 球 内部
的应力 ，它 形成 地 球 表 面 的基 本 格 局 和 基 本 形 态． 外营力 主 要 是 指 外 部 的 作 用 力 ，流 水 、风 沙 、冰 川 、海 浪．其 能 量来 自于太 阳辐 射 能 ，它 塑造 地 球 表层 的外观． 时间 是指 地球 表 面各 种 形态 发 育 的 阶
结合 ．而进 入 ８ 』 ０年代 以后 ，由于科 学 技 术进 步 ，
圈 围 ｌ程 降 低 高 程 ，河 口分 水 分 沙 出 现 鱼 嘴 控 制 工 Ｔ 程 ，人 工 深 水 航 道 形 成 ，河 口 大 型 水 源 地 正 在 构 筑 ，展 现 第 三 驱 动 力 在 长 江 河 口 强 势 的 增 加 ． 然 而 ， 自然 驱 动 力 仍 然 起 着 重 要 的 作 用 ． 如 何 实 现 长
段．
２ 世纪 ８ Ｏ Ｏ年代科 学界 为迎 接 地球 环境 的挑战 ， 产 生了一种 新 的科 学 思 想—— 地球 系统 科 学． 它将 大气 圈 、岩 石圈和 生 物圈 作 为一 个地 球 系统 的整体 来看 待 ，强 调在这 个 系统 中主导 全球 变 化 的相 互作 用 的物理 、化学 和生 物过 程 ，特 别是 人 类诱 发 的全 球 变化 ，从 而最终 揭 示全 球 变化 的规律 ．鉴 于 人 类 活动在全球 变化 中 日益 增 大 的影 响 ，人 们 已将 它 视 为当前 的 “ 敏感 的热点 ” 问题 ． 因为科 学 技术 的进 步 ，人类 活动对 地球 系统 的影 响 ，已由 “ 部” 进 局 入 “ 全球 ，成 为 “ 球 演化 的最严 重 影 响” 因此 ， 地 ． 《 球 系统科学 》报 告 “ 次 提 出将 人 类 活 动 与 太 地 首 阳和 地 核 并 列 ，为 能 引 起 地 球 系 统 变 化 的 驱 动
长江近口段水动力特征对来水变异的响应
长江近口段水动力特征对来水变异的响应张智伟;蒋陈娟;李闪闪【摘要】The operation of Three Gorges Reservoir causes the variation of runoff in the middle and lower reaches of the Yangtze River,inevitably resulting in the changes in tidal dynamics.Based on the data of river discharge and tidal level in recent 20 years,the response of hydrodynamics in tidal reach of the Yangtze River to variation in runoff was investigated by statistical analysis and tidal harmonic analysis.The results show that the operation of Three Gorges Reservoir causes the significant change in interannual distribution of runoff,with river discharge increase by more than 20％ percent in discharging period and decease during storage period.Besides,in river reach between Datong and Jiangyin,the tidal level with guarantee ratio of 10％～70％ is significantly decreased,but the tidal level with guarantee ratio of 80％～100％ is slightlyincreased.Furthermore,the tidal range and amplitude of M2 tidal constitute is decreased during discharging period,indicating a decrease in tidal dynamics,while the tidal range and amplitude of M2 tidal constitute is increased during storage period,indicating a increase in tidal dynamics.%三峡水库的调蓄作用使长江中下游的径流动力发生异变,并诱使长江近口段的潮汐动力发生变化.本文基于长江近口段近20 a的流量和潮位资料,运用水文学、统计学和调和分析的方法研究长江近口段的水动力特征对三峡水库调蓄作用产生的来水变异的响应.研究结果表明:三峡水库的调蓄作用使长江近口段的径流动力发生变化,泄水期1-3月多年月平均流量增幅达20％以上;蓄水期9-11月多年月平均流量减少,10月的多年平均流量减少8 488 m3/s.长江近口段径流动力的变化使潮汐动力发生相应调整,大通-江阴段保证率为10％～70％的高、低潮位显著下降,而保证率为80％～100％的高、低潮位则小幅上升.泄水期1-3月平均潮差和M2分潮振幅减小,近口段的潮汐动力减弱;蓄水期9-11月平均潮差和M2分潮振幅增加,尤其是10月份潮差增加最为显著,近口段潮汐作用显著增强.【期刊名称】《海洋学研究》【年(卷),期】2017(035)001【总页数】8页(P25-32)【关键词】三峡水库;长江近口段;径流动力;潮汐动力;来水变异【作者】张智伟;蒋陈娟;李闪闪【作者单位】扬州大学水利与能源动力工程学院,江苏扬州225127;扬州大学水利与能源动力工程学院,江苏扬州225127;扬州大学水利与能源动力工程学院,江苏扬州225127【正文语种】中文【中图分类】TV148长江是世界第三大河流,全长约6 300 km,流域面积约180万km2。
环境海洋学
我国长江口水动力学及其泥沙输运规律长江口概况长江口是我国第一大河口，河口地形十分的复杂。
自徐六泾以下，长江河口段由崇明岛将长江分为南支和北支，南支又由长兴、横沙岛分为南、北两港，南港再由九段沙分为南槽和北槽，形成长江口三级分流、四口入海的河势格局，如图所示。
长江入河口长江口水动力过程主要包括径流、潮流、波浪、科氏力、沿岸流及其相互作用。
长江口为中等强度的潮汐河口，长江口门中，浚站多年平均潮差为2.66m，最大潮差为4.62m[1]。
长江口口门外潮汐为正规半日潮，口内潮汐为非正规半日潮。
南支潮差由口门往上游逐渐减小，而北支，由于其河槽呈喇叭型，潮差由口门往上游逐渐增大，且潮差大于南支。
受径流、潮流、波浪等的影响，长江河口动力过程十分复杂，导致长江口沙洲冲淤不定，河势动荡变化，南支主流摆动，北支淤积萎缩。
长江口的波浪以风浪为主，浪向频率与风向频率基本一致，季节性变化十分明显。
春季盛行SE－SSE浪，夏季盛行SSE－S浪，秋季盛行NE－NNE浪，冬季盛行NW－NNW浪，涌浪以偏东浪向为主。
引水船站平均波高为1.0m，最大波高为6.2m[1]。
长江口泥沙来源，有上游流域来沙、口外海滨来沙、河口浅滩和部分河床底沙再悬浮等多种。
根据多年统计资料，长江口多年平均流量为29500m/s，多年平均输沙量为4.66亿t，最大年输沙量为6.78亿t，最小年输沙量为3.41亿t。
这些悬移质经过大通至江阴之间的近口段进入河口段，因水面放宽，水势放缓，悬移质中较粗的颗粒在潮流界附近发生落淤，估算每年约0.6亿t，从而使河口段的悬移质组成发生细化。
长江口床沙自江阴至口门逐渐细化，床沙平均粒径分别为：江阴至中央沙0.137mm，南港主槽0.121mm，北港主槽0.043mm，南槽江亚0.022mm，南槽铜沙0.006mm，南槽口门0.007mm，北槽主槽0.019mm。
北港口门0.0706mm，北港口外0.0090mm，北支0.063mm。
长江口潮汐特点与成因及应对措施
１ ３ ０ ｏ（ １ ３ ０ ￣） １ ２ ８ ｏ（ １ ２ ９ ￣）
究， 看看其 中的自然规律 。
或 引航 员 应该 根 据 估 算 的 潮流 方 向 较， 当流 进 这一区域 的水量 大 于流 出 及 当 日的潮 汐大 小 ， 预 配 流 压差 ， 使 这一区域 的水 量 时， 这一区域 海 平面 船 走 在 自己的 航 道 上 ， 避 免 擦 碰 灯 会上 升， 即 潮 位会 升 高 ， 当流 进 这一 浮 ， 及与 出口船发 生 紧迫危 险。 区域的水 量比流 出这一区域的水 时少 总之 ， 长 江 口水 域 虽 是 航 行 复 时， 这一 区域 的海 平 面会 下降 ， 即 潮 杂 地 段 ， 但 只要 理论 联 系实 际 ， 了解 位会 降低 。当流 进与流 出的水量 一致 其 潮 汐特 点 并 分析 明 确 成 因准 确 把
时为０ ８ ０ ０ ， 某 船重 载北 槽进 口， 计划 ０ ２ ４ ０ 过长 江 口灯 船 ， ０ ３ ０ ０ 一 号 引航
作业 区上 引水 。则该轮 在 上引水的 前 后 时 间内 ， 遇 到 的大 约 是１ ４ ４ 度 左右
中浚高潮后 ３ ０ ８ ｏ（ ３ １ ４ ￣）
中浚 高 潮 时
厂 Ｌ 学术 ］
Ａ ｃ ＡＤ Ｅ ＭＩ ｃ ． Ｊ
长 江口深水 航 道 Ｄ６灯浮 附近 旋 转流 的时 间及 流向 ０ ． ６米 水 深 处 （ ０ ． ２米 水 深 处 ） ：
中浚高潮前
１ 小时 ３ ０ ３ ｏ（ ２ ９ ５ ｏ）
刃有余了。 这一 点对 于航 行 于 长江 口 的船 舶 来 说 非 常 重 要 。它 能 帮 助船 长 对 潮 流 的 大小 与 方 向提 前 预 判 。
从 而 及 时 的加 上流 压 差 。有利 于船
长江口盐和泥沙密度分层对垂向紊动扩散的影响
第 1 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 1 2024 年 2 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Feb. 2024 DOI:10.12170/20221027001王心雨，顾峰峰，李俊花. 长江口盐和泥沙密度分层对垂向紊动扩散的影响[J]. 水利水运工程学报，2024（1）：15-26. （WANG Xinyu, GU Fengfeng, LI Junhua. The impact of salt and sediment density stratification on vertical turbulent mixing in the Yangtze River Estuary[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024（1）: 15-26. （in Chinese））长江口盐和泥沙密度分层对垂向紊动扩散的影响王心雨1，顾峰峰2，李俊花1(1. 上海海事大学海洋科学与工程学院，上海 201306； 2. 上海河口海岸科学研究中心交通部河口海岸重点实验室，上海 201201)摘要: 为研究河口水域盐和泥沙的垂向密度分层对垂向紊动扩散的影响，基于长江口北槽12.5 m深水航道南侧的实测水沙盐资料，分析长江口北槽水域的盐度及含沙量垂向分布特征，并利用Richardson数和PP81方案的零方程模型计算垂向紊动扩散系数，研究北槽水域盐和泥沙的垂向密度分层对垂向紊动扩散的影响。
结果表明：盐和泥沙垂向密度分层影响下，长江口北槽河段沿程水体的垂向紊动扩散系数由近底层向近表层增大，水体中盐和泥沙等物质的垂向密度分层在北槽中下游河段对水体垂向紊动扩散产生较为明显的抑制作用；盐的垂向密度分层对水体垂向紊动扩散系数的抑制影响程度为大潮小于小潮、涨潮大于落潮；泥沙垂向密度分层的抑制影响为大潮大于小潮、涨潮大于落潮；盐的垂向密度分层是抑制水体垂向紊动扩散的主要因素，清水和盐水条件下的垂向紊动扩散系数比值最大可达5；泥沙的抑制作用相对较弱，清水和浑水条件下的水体垂向紊动扩散系数比值最大为2，垂向紊动抑制影响最大区域出现在近底层；盐和泥沙综合作用下的垂向密度分层，对物质垂向紊动扩散抑制程度更为明显，抑制前后物质垂向紊动扩散系数的比值在北槽中段的近底层达到最大值（约22）。
长江口北支近期水流泥沙输移及含盐度的变化特性
长江 口北支近期水流泥沙输移及含盐 度的变化特 性
李伯昌 余文畴２陈 鹏 徐 ， ， ， 俊
２０３ ；． ０ １６ ２ 长江水利委员会长江科学 院， 湖北 武汉 ４ ０ １） ３００ （． １长江水利委员会 长江 口水 文水资源勘测局 ， 上海
摘要 ： 了保 障 长江 口北 支的航 运 功能 ， 为 满足 沿 江 两岸 引排 水 需求 ， ２ 对 ０世 纪 ７ 代 以来 长 江 口水 文观 测 ０年 资料 进 行 分析 。结 果表 明 ： 期 北 支分 流 比持 续减 少 ， 近 涨潮 分流 比大 于 落潮 ； 枯 季涨 落潮分 沙 比呈减 小之 洪、 势 ， 均大 于相应 的 分流 比 。近年 来 ， 沙倒 灌 南 支现 象有 所减 弱 ； 且 泥 北支河段 受径流影 响逐 渐减 小 ， 主要 受潮
（． Ｃ ￣ ｉ ｇＲｖｒＥｔ ｒ ｎｅｉ ｔｎＢ ｒ ｕｏ ｙｒｌ ｙａｄ 耽 Ｒｓ ｒｓ Ｃａ￣ｉ ｇ Ｗ ｔ ｅ ｕ ｅ １ ｈ ａ ｉ ｓａｙＩｖｓｇ ｉ ｕｅ Ｈ ｄｏ ｇ ｎ ａ ｎ ｅ ｕ ｔａ ｏ ａ ｆ ｏ ｅ ｕｃ ， ｈｎ ａ ａ ｒＲｓ ｒｓ ｏ ｅ ｎ ｅ ｏ ｃ Ｃｍ ｓｏ ｏ ｍｉｉ ｓ ｎ，Ｓａ ｇ ａ ０ １６ Ｃ ｉ ２ ｈｎ ａｇＲｖｒ ｃ ｎｉｃ ｅ ａｃ ｓｔ ｅ ｈ ｎｉ ｎ ａ ｒ ｅ ｕ ｅ ｈ ｎｈ ｉ ０ ３ ， ｈｎ ２ ａ； ．Ｃ ｇ ｎ ｉ ｉ ｔ ｓ ｒ Ｉ ｔｕ ，Ｃ ｇｉ ｇ Ｗ ｔ ｓ ｒ ｓ ａ ｆ ｉ ｅ Ｓ ｅ ｆ Ｒ ｅ ｈ ｎ ｉｔ ａ ａ ｉ ｅＲ ｏ ｃ Ｃ ｍ ｉｉ ｏ ｍ ｓ ｎ，Ｗ ｈ ｎ４ ０ １ ， ｉ ） ｓｏ ｕａ ３０ ０ Ｃ ｎ ｈ ａ
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长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应丁磊;陈黎明;高祥宇;缴健;胡静【摘要】上海市饮用水的80％来自长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库.枯季盐水入侵一直是长江口水源地安全面临的最大威胁.作为河口区域的主要动力,有必要进一步研究径流和潮汐对长江口水源地盐水入侵的影响.通过建立长江口平面二维潮流盐度数学模型,对长江口盐水入侵进行模拟,分析了水源地取水口盐度过程与潮位过程的关系,探讨了北支盐水倒灌对水源地的影响.研究结果表明:三大水源地因位置不同,盐度过程线特征也不相同.水源地取水口盐度过程线与潮位过程线的关系可作为受北支倒灌盐水和正面入侵盐水影响程度的重要依据.北支盐水倒灌发生时,东风西沙水库、陈行水库、青草沙水库水源地分别在大潮、中潮及小潮时受倒灌盐水影响最为严重.随着径流增大,水源地受盐水入侵影响的时间会提前,但是盐度则随径流的增大而减弱.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】10页(P14-23)【关键词】盐水入侵;长江口;水源地;径流;潮汐;北支盐水倒灌【作者】丁磊;陈黎明;高祥宇;缴健;胡静【作者单位】南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室,水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;南京水利科学研究院港口航道泥沙工程交通行业重点实验室, 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210029;南京市水利规划设计院股份有限公司, 江苏南京 210006【正文语种】中文【中图分类】P731.2;P343.5图1 长江口水源地位置Fig.1 Positions of water sources in Yangtze River estuary长江河口是我国最大的河口，上起徐六泾，在平面上呈三级分汊、四口入海的河势格局。
崇明岛将长江口分为北支和南支，长兴岛和横沙岛将南支分为北港和南港，九段沙将南港分为北槽和南槽(图1)。
长江口水量丰沛，水体自净能力强，为沿岸居民提供了丰富的淡水资源。
从1883年开始，上海市取水口位于黄浦江。
由于黄浦江处于太湖流域下游，随着时间推移，上游污染影响下水质较差且不稳定性的问题日益凸显。
因此，有必要寻找新水源地。
从20世纪90年代开始，长江口三大水源地——陈行水库、青草沙水库和东风西沙水库相继建成(图1)，目前供水规模已达上海市的80%左右。
因此长江口水源地安全对上海市经济发展和人民生活产生重要影响。
由于三大水源地取水口均位于河口地区，枯季盐水入侵成为水源地安全最主要的威胁。
根据《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)及相关规范要求，盐度超过0.45‰时不可作为饮用水。
径流和潮汐是影响河口盐水入侵的主要因素，20世纪80年代初的研究即已经涉及径流和潮汐对盐度分布的影响[1]。
安徽大通水文站距离长江口600多千米，是距离长江口最近且不受潮汐影响的水文站，因此大通的径流量可表示长江口径流特征[2]。
罗小峰等[3]通过不同径潮组合的数值模拟表明，径流直接影响盐水入侵距离、潮汐影响盐水回荡范围。
侯成程等[4]研究了长江口盐水入侵对大通枯季径流量变化的响应时间。
Qiu等[5]研究了涨落潮、大小潮以及潮汐季节变化对长江口盐水入侵影响。
长江口三级分汊四口入海的河势格局又使得盐水入侵的时空分布更为复杂[6]，Qiu等[5]认为不同的潮汐强度会使各汊道分流比发生改变，进一步影响盐度的空间分布。
北支的盐水倒灌是长江口盐水入侵的一个重要特征。
因北支分流比低于5%而进潮量占整个长江口的25%左右，因此北支是长江口盐水入侵最严重的汊道。
北支高浓度盐水在径流较小、潮动力较强时会倒灌进入南支。
丁磊等[7]对2013，2014年南北支分汊口处盐度实测资料进行分析，研究了北支盐水倒灌的影响因素及下泄路径。
Wu等[8]研究了径潮动力对北支倒灌盐通量的影响。
陈敏建等[9]研究了南支盐度超标面积与径流、潮差的函数关系。
孙昭华等[10]将潮差关系与农历日期建立联系，提出了一种仅需知道大通流量就可快速估算北支盐水倒灌影响下南支特定水域盐度的方法。
东风西沙水库和陈行水库取水口位于南支水域，青草沙水库取水口位于北港水域，均会不同程度受到北支盐水倒灌的影响。
关于北支盐水倒灌物理过程的表征，以往是通过基于盐度场的等值线图或是纵剖面盐度图进行表示[11]，该方法能够从场的角度形象体现盐水倒灌的平面过程，但无法刻画盐度随时间的连续变化。
而实际上测点盐度过程线和潮位过程线的关系也可反映盐水来源，此前鲜有这方面的详细分析。
同时，倒灌盐水团对三大水源地影响时间的研究也较少。
因此，本文通过建立数学模型对长江口水-盐动力特性进行模拟，对不同径潮动力下长江口水源地受盐水入侵的影响展开研究。
研究结果可作为长江口淡水资源利用及水源地安全研究的依据，为其他河口水源地建设和运行调度提供参考。
1 长江口水文情势长江口地区水资源总量为42.33亿m3，其中地表水资源量38.00亿m3。
长江入海水量年内分配不均匀，基本表现为洪季(5—10月)流量大，枯季(11月至次年4月)流量小。
根据大通站1950—2016年资料统计，大通站多年平均流量28 300 m3/s，1954年8月1日出现最大流量92 600 m3/s，1979年1月31日出现最小流量为4 620 m3/s。
三峡工程使得长江流量的年内分布发生改变，枯季流量总体增加。
2003年三峡水库蓄水后各年最小流量如图2所示。
最小流量不会低于5 000m3/s，尤其是到试验性蓄水运行期(2008年汛后开始)时，仅2014年出现低于10 000 m3/s的流量。
图2 大通水文站年最小流量Fig.2 Annual minimum runoff of Datong station 长江口为中等潮差河口，中竣站年平均潮差2.66 m，最大潮差4.62 m。
河口口门处总进潮量为13亿m3(枯季小潮)～53亿m3(洪季大潮)。
潮汐受外海潮波控制，口外潮汐为正规半日潮，口内潮汐为非正规浅海半日潮。
东海前进波系统在本区域M2分潮为主，起支配作用；其次还受到黄海旋转潮波影响，以K1 和O1分潮较显著。
潮波进入长江口区域后，受边界条件和上游径流影响，潮波发生变形，既非典型的前进波，也非典型的驻波。
2 模型的建立与验证目前能搜集到的长江口高精度盐度资料主要来源于同步全潮水文测验，优点是精度高且为多点同步测量，缺点是成本高因而缺乏连续性。
因此建立数学模型并用实测资料进行验证是较为常用的研究手段。
长江口枯季大部分区域盐淡水混合类型为缓混合型，北支为强混合型，盐度垂线差异较小，盐水楔不明显，因此采用平面二维数学模型可以对长江口的盐水入侵进行较好模拟，国内学者有较为成功的经验[3,12]。
但因长江口人类活动明显，局部地形变化较快，盐水入侵会因此受到影响，采取不同地形会使研究结果产生差异。
因此建立采用较新实测地形的数学模型和利用最近的实测资料对模型进行验证较为必要。
2.1 模型介绍利用Delft3D软件建立长江口大范围平面二维潮流盐度数学模型对盐度输运进行模拟。
De1ft3D是由荷兰Delft水力研究院开发的，是目前较为先进的水动力、水质、泥沙等模型系统之一。
Delft3D由6个模块组成，各模块既独立又相互联系，能较精确地进行大尺度水流(Flow)、水动力(Hydro-dynamics)、波浪(Waves)、泥沙(Morphology)、水质(Waq)和生态(Eco)计算。
Delft3D模型的计算稳定性强，采用干湿动边界处理技术，对河口海岸区域有较好适应性，可快速解决网格绘制、水深参数插值等问题，并具有强大的后处理功能。
主要利用其中的Flow模块对长江口盐度输运过程进行模拟研究。
水动力计算的浅水方程基于Navier-Stokes方程。
控制方程如下：连续性方程：(1)(2)式中：ζ为参考基面上自由表面高程，d为参考基面下的水深为直角坐标系(x，y)与正交曲线坐标系(ξ,η)的转换系数，Gξξ=x2ξ+y2ξ，Gηη=x2η+y2η；u，v为ξ，η方向上的垂向平均速度(m/s)；Q为由排水、引水、降水、蒸发等引起的单位面积水量变化(m/s)；qin,qout表示单位面积体积内的源和汇；P,E表示单位面积的蒸发量和降水量。
水平动量方程为:(3)(4)式中：f为科里奥利参数(1/s)；ρ0为水体密度(kg/m3)；Pξ，Pη为ξ，η方向的静水压力梯度(kg/(m2·s2))；Fξ，Fη为ξ，η方向的紊动动量通量(m/s2)；Mξ，Mη为ξ，η方向的动量源或汇(m/s2)。
在Delft 3D-FLOW模块中，物质输运采用对流扩散方程进行模拟。
输运方程以守恒形式呈现：(5)式中：c为盐度；DH为水平扩散系数(m/s2)。
模型采用正交曲线网格，且可以使网格线最大程度地贴合边界线，避免“阶梯”边界导致发散。
模型基于有限差分数值方法。
时间项的离散采用ADI差分格式，将1个时间步长分成2步，每一步为半个时间步长，前、后半个步长分别对不同方向进行隐式处理。
2.2 模型建立计算范围及网格如图3所示，包括长江口、杭州湾及邻近海域。
北边界位于北纬34.67°，南边界最远位于北纬29.33°，东边界最远位于东经124.24°，东、南、北开边界采用水位边界，由主要分潮调和分析所得。
上游边界取在大通，为流量控制，验证时使用大通站逐时实测流量。
横向网格1 431个，纵向163个。
外海处网格尺寸最大达到2 km×2 km，长江口区域进行了局部加密处理，最小网格尺寸为70 m×60 m。
江阴以下至长江口地形为2011年实测地形，江阴至大通为2006年实测地形。
外海由海图数字化得到。
坐标为高斯-克吕克坐标，高程统一为85高程系统。
根据柯朗数(Courant number)原则，时间步长取15 s。
模型糙率由谢才系数提供，根据地形情况采用不同的数值，范围为80～200 m1/2/s。
模型初始流速和初始水位设为0。
外海边界盐度为35‰，长江口内根据实测资料进行插值，大通边界盐度为0，大通至徐六泾的盐度由线性插值得到。
扩散系数为250 m2/s。
模型计算运行4个月(8个完整的半月周期)作为初始场进行验证。
图3 模型整体和局部网格Fig.3 Entire and local model grids2.3 模型验证模型采用2016年1月长江口大范围全潮同步水文测验进行水动力与盐度的验证。