长江河口青草沙水库盐水的入侵来源
第３６卷 第１１期海 洋 学 报Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１１２０１４年１１月ＡＣＴＡＯＣＥＡＮＯＬＯＧＩＣＡＳＩＮＩＣＡＮｏｖｅｍｂｅｒ２０１４
陈泾，朱建荣．长江河口青草沙水库盐水入侵来源［Ｊ］．海洋学报，２０１４，３６（１１）：１３１－１４１，ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３-４１９３．２０１４．１１．０１５ＣｈｅｎＪｉｎｇ，ＺｈｕＪｉａｎｒｏｎｇ．ＳｏｕｒｃｅｓｆｏｒｓａｌｔｗａｔｅｒｉｎｔｒｕｓｉｏｎａｔｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｔａｋｅｏｆＱｉｎｇｃａｏｓｈａＲｅｓｅｒｖｏｉｒｉｎｔｈｅＣｈａｎｇｊｉａｎｇＥｓｔｕａｒｙ［Ｊ］．Ａｃ-ｔａＯｃｅａｎｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ），２０１４，３６（１１）：１３１－１４１，ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３-４１９３．２０１４．１１．０１５
长江河口青草沙水库盐水入侵来源
陈泾１，朱建荣１*
（１．华东师范大学河口海岸学国家重点实验室，上海２０００６２）
收稿日期：２０１３-０８-３０；修订日期：２０１４-０６-０５。基金项目：国家自然科学基金项目（４１１７６０７１）；上海市科学技术委员会重大项目（１２２３１２０３１０１）；水利部公益性项目（２０１２０１０６８）。作者简介：陈泾（１９８８－），男，福建省龙海市人，从事河口海岸动力学研究。Ｅ-ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｊｉｎｇｆｊｘｍ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ*通信作者：朱建荣，男，教授，从事河口海洋动力学研究。Ｅ-ｍａｉｌ：ｊｒｚｈｕ＠ｓｋｌｅｃ．ｅｃｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ摘要：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。
关键词：青草沙水库；盐水入侵；来源；数值计算
中图分类号：Ｐ７３１．１２文献标志码：Ａ文章编号：０２５３-４１９３（２０１４）１１-０１３１-１１
1 引言
长江河口地区，经济发达，人口密集，需要大量优
质原水。２０１０年前上海的用水主要取自黄浦江，水
量不足，水质较差，为典型的水质性缺水城市。长江
河口水量充沛，水质优良，要从根本上解决上海的用
水难题，必须从长江河口取水。为了解决用水难题，
上海市在长江口建成了大型河口江心水库———青草
沙水库。青草沙水库位于南北港分汊口附近、长兴岛
西北侧（见图１），水域面积达到６６．１５ｋｍ２，于２０１０年建成并开始向上海供水，承担了上海市约５０％的
原水供应，规划供水规模为７．１９×１０６ｍ３／ｄ，受益人
口超过１０００万人［１］。青草沙水库的兴建，大大缓解
了上海供水紧张的局面，为上海城市发展和工农业生
产提供有利的保障。但从长江河口取水面临的主要
问题是枯季盐水入侵，如果取水口盐度大于饮用水标准０．４５（实用盐度单位，按国际惯例单位一般不标注）
就不能取水。
长江河口枯季经常面临盐水入侵，最大的特点是
南支除受外海盐水入侵外，还受上游北支盐水倒灌的
入侵［２］。已有的大量观测和研究表明，潮汐和径流量
是影响盐水入侵的主要原因，另外还受风应力［３—４］、
口外陆架环流［５］和河势变化［２］等影响。以往对长江
河口盐水入侵来源的研究，沈焕庭等［２］指出潮汐河口
外海盐水入侵导致的盐度周日变化一般规律是盐度
最高、最低值分别出现在涨憩、落憩附近，且周日变幅
大。长江口南支、南北港受北支盐水倒灌后，改变了
盐度周日变化规律，具体反映为盐度周日变幅小，周
日的盐度峰值和谷值出现在落憩和涨憩附近。茅志
昌等［６］通过分析现场观测资料，指出青草沙水源地的
盐水源自外海盐水入侵和北支盐水倒灌，其中以受北
支倒灌盐水团过境作用为主。顾玉亮等［７］根据观测资料分析，指出影响南支水源地的盐水来源有两个，
即北支盐水倒灌和南北港外海盐水入侵。乐勤等［１］
根据多年监测数据指出，影响青草沙水库水域氯化物
变化的咸潮入侵源有３个，即北支咸潮倒灌、南港咸
潮入侵和北港咸潮入侵，其中最主要的入侵因素是北
支咸潮倒灌。以往对长江河口盐水入侵的研究，主要
针对陈行水库盐水入侵来源。陈行水库于１９９２年建
成启用，运营时间较早，对其研究较多。青草沙水库于２０１０年建成启用，运营时间较晚，对盐水入侵来源
研究相对较少。开展青草沙水库盐水入侵来源的研
究，定量给出不同潮型下北港外海盐水入侵和上游北
支盐水倒灌在水库取水口盐水来源的百分比，可为水
库避咸蓄淡提供科技依据。
本文应用长江河口盐水入侵三维数值模式，在模
式验证的基础上，开展青草沙水库盐水入侵来源的研
究。
图１ 长江河口形势图和测站位置Ｆｉｇ．１ MａｐｏｆｔｈｅＣｈａｎｇｊｉａｎｇＥｓｔｕａｒｙａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｔａｔｉｏｎｓ三角形为堡镇水文站、圆点为船测站Ｂ和Ｃ，正方形为浮筒测站Ａ、Ｄ和水库取水口ＴｈｅｔｒｉａｎｇｌｅｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓＢａｏｚｈｅｎｈｙｄｒｏｍｅｔｒｉｃｓｔａｔｉｏｎ，ｂｌａｃｋｄｏｔｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｂｏａｔｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｔａｔｉｏｎｓＢａｎｄＣ，ａｎｄｔｈｅｓｑｕａｒｅｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔｂｕｏｙｓｔａｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｗａｔｅｒｉｎｔａｋｅｓｉｔｅｏｆｔｈｅｒｅｓｅｒｖｏｉｒ
２ 三维数值模式的设置和验证
２·1 模式设置
本文应用改进的三维数值模式ＥＣＯM-ｓｉ［８—１０］，
该模式长期应用于长江河口地区水动力过程和盐水
入侵等方面的研究，并取得诸多成果［３，１１—１４］。
模式采用水平曲线非正交网格，范围包括整个
长江河口、杭州湾和邻近海区，上游边界设在长江枯
季潮区界大通，外海开边界东边到１２４．５°Ｅ附近，北
边到３３°Ｎ附近，南边到２８°Ｎ附近（见图２）。对长
江河口区域，包括南北支分汊口和深水航道工程区
域的网格进行局部加密，并且较好地拟合了岸线和
导堤。口内网格分辨率为１００～５００ｍ不等，口外
网格较疏，分辨率最大为１０ｋｍ左右。垂向采用σ坐标均匀分为１０层，时间步长取６０ｓ。长江河口区
域浅滩较多，模式运用干湿判别法实现潮滩移动边
界的模拟，临界水深取０．２ｍ。模式地形采用２０１０年岸线及水深资料。外海开边界由潮位驱动，考虑
１６个分潮（M２，Ｓ２，Ｎ２，Ｋ２，Ｋ１，Ｏ１，Ｐ１，Ｑ１，MＵ２，
ＮＵ２，Ｔ２，Ｌ２，２Ｎ２，Ｊ１，M１，ＯＯ１），由各分潮调和常数
合成得到。分潮调和常数由全球潮汐数值模式
ＮＡＯＴＩＤＥ计算的结果得到（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｚ．
ｎａｏ．ａｃ．ｊｐ／）。初始水位和流速取零。关于初始盐
度场，从大通到徐六泾６２０ｋｍ的河道，均为淡水，
盐度为０，从徐六泾到口门由枯季各月多次实测资
料插值得到，在长江口外由《渤海黄海东海海洋图集
（水文）》各月分布图数字化得到［１５］，考虑海表面风
应力的作用。２３１海洋学报 ３６卷
图２ 模式计算区域和网格（ａ），南北支分汊口及其附近水域网格（ｂ），口门深水航道及其邻近水域网格（ｃ）Ｆｉｇ．２ Ｄｏｍａｉｎａｎｄｍｅｓｈｆｏｒｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌ（ａ），ｅｎｌａｒｇｅｄｖｉｅｗｓｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｍｅｓｈａｒｏｕｎｄｔｈｅｂｉｆｕｒｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＮｏｒｔｈＢｒａｎｃｈａｎｄｔｈｅＳｏｕｔｈＢｒａｎｃｈ（ｂ），ａｎｄｔｈｅＤｅｅｐWａｔｅｒｗａｙＰｒｏｊｅｃｔ（ｃ）
２·２ 模式验证
改进的ＥＣＯM-ｓｉ模式已在长江河口进行了大量
的验证，模式计算的水位、流速、流向和盐度与实测资料吻合良好［３，１０，１４］。本文采用２０１１年１２月２４日至
２０１２年１月１３日长江口观测资料对模式作进一步验
证，测站的分布图见图１。模式从２０１１年１１月１日起算，径流量采用大通水文站每日的实测值，风场采
用ＱＳＣＡＴ／ＮＣＥＰ提供的时间分辨率为６ｈ、空间分
辨率为０．５°×０．５°的数值产品。图３和图４分别为船测站点Ｂ和Ｃ表底层流速、
流向和盐度观测值和模拟计算值随时间变化，测点Ｂ位于南北支分汊口附近，测点Ｃ位于北港北汊口。测
点Ｂ实测最大流速表层约为１．４ｍ／ｓ，底层约为１ｍ／
ｓ，因底摩擦作用表层流速大于底层流速，模式计算流速大于实测值。落潮流历时大于涨潮流历时，流向同
实测流向一致。观测表层盐度小于底层盐度，计算盐
度与观测盐度较为接近。测点Ｃ模式计算流速、流向和盐度与实测值吻合良好，涨憩时刻盐度达到最大，
落憩时刻盐度达到最小，表明盐水入侵源自下游外海。同样，落潮流历时大于涨潮流历时，底层盐度大
于表层盐度。
图５为浮筒和水文站观测和模式计算表层盐度随时间变化。浮筒测点Ａ位于北支口，盐度在２５～３０之间波动，模式计算值略高于实测值。浮筒测点Ｄ位于北港拦门沙区域，该处存在盐度锋面，盐度随时间变化大，模式计算值略大于实测值。浮筒测点青草
沙水库取水口在大部分时间盐度低于饮用水标准
０．４５，在２０１２年１月６－１０日出现大的波动和峰值，
模式很好地模拟出了这个过程。在堡镇水文站，在
２０１１年１２月２４至２０１２年１月４日期间，盐度在０．４上下变化，波动很小。在１月５－１３日之间盐度出现
大的波动和峰值，实测盐度最大值达到９．０，同样模式很好地再现了这个过程。
从上面的验证结果可以看出模式计算的流速、流
向和盐度同实测资料吻合良好，可以较好地模拟长江河口水动力和盐水入侵过程。
２·3 数值试验
本文研究青草沙水库盐水入侵来源，影响水库取水口盐水入侵的因素有径流量、潮汐和风应力等。先
设计一个径流量和风况为冬季１－２月一般状况的控制数值试验，模拟长江河口和水库取水口盐水入侵状
况。数值模式计算时段为盐水入侵严重的１－２月，
模式从１月１日开始运行，至２月底结束，输出２月的计算结果作分析和比较。径流量取大通１９５０年以
来１月和２月平均值，分别为１．１１×１０４ｍ３／ｓ和１．２×１０４ｍ３／ｓ。风场取ＮＣＥＰ多年半月平均风场，外海
开边界考虑１６个主要分潮。为了解在不同动力条件下青草沙水库盐水入侵
状况和来源，设计在北支上段封堵的数值试验，将没
有北支盐水倒灌情况下计算结果与控制试验结果比３３１１１期 陈泾等：长江河口青草沙水库盐水入侵来源
长江口咸潮入侵变化特征及成因分析
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，doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.07.003Li Wenshan，Wang Hui，Zuo Changsheng, et al. The variation characteristics and causes analysis of salt tide intrusion in the Changjiang RiverEstuary[J]. Haiyang Xuebao，2020, 42(7)：32–40，doi:10.3969/j.issn.0253−4193.2020.07.003
长江口咸潮入侵变化特征及成因分析
李文善1，王慧1*，左常圣1，董军兴1，徐浩1，潘嵩1，金波文1，高通1
( 1. 国家海洋信息中心，天津 300171)
摘要：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。
青草沙水库
青草沙水库今日正式竣工 沪1100万居民受益
东方网记者袁家福、蒋泽、曹子琛2011年6月8日报道：继金海、杨树浦、南市、陆家嘴、居家桥、临江、凌桥、闸北水厂切换通水后，今天上午，地处徐汇区的长桥自来水厂成功切换改用来自青草沙水库的优质长江原水，标志着经过十五年科学论证和五年精心设计施工、上海“十一五”期间投资规模最大的民生工程——长江口青草沙水源地主体工程建成，并全面投入运行，为中国共产党建党90周年献上了一份厚礼。
青草沙水源地原水工程建成通水典礼今天上午在青草沙水库举行。中共中央政治局委员、上海市委书记俞正声，市委副书记、市长韩正，政协主席冯国勤，住建部副部长陈大卫，水利部副部长胡四一，常务副市长杨雄，副市长沈骏等市领导在典礼前会见了建设者代表和有关方面负责人。
至此，上海原使用黄浦江上游原水的六家水厂、原使用陈行水库原水两家水厂和新建的金海水厂已全部用上了青草沙原水，这九家水厂的总制水能力为546万立方米/天，受益总人口已超过1100万。截至今年5月底，青草沙水库已经向各水厂供应长江原水3.2亿立方米，供水水质得到明显改善。其中，出库后的原水水质基本达到Ⅱ类水标准；较之取自黄浦江原水的出厂水，取自青草沙原水的出厂水的耗氧量、色度、余氯和铁、锰等指标全面得到新的提高。
青草沙水源地原水工程，是上海“十一五”重大工程，也是关系到城市供水安全和改善饮用水质量的民生工程。上海历届市委、市政府高度重视水源地的保护和开发，上世纪八、九十年代，先后实施了黄浦江上游引水工程和长江口陈行水库工程。随着经济社会的快速发展，上海从黄浦江上游的取水总量已接近国际公认的警戒线，亟需开发稳定可靠的新水源，以确保城市供水安全。
长江是上海境内最大的过境河流，常年入海径流量是黄浦江的100倍，其总体水质满足国家一级水源保护区水质标准要求。上世纪90年代，有关专家提出“在长兴岛北侧青草沙建造水库，从长江江心取水”这一设想，上海市科委、建委等有关部门联合国内数十家研究单位开始进行系统研究，这一持续整整15年的研究表明：开发青草沙水源地是上海充分利用长江水源的最佳选择。2005年12月，由中国工程院、水利部等中央部委和上海市建交委、规划局、复旦大学等单位组成的专家组一致评审通过了上海城投总公司《青草沙水源地原水工程研究成果报告》。2006年1月，工程被正式列入上海“十一五”规划。2007年6月工程正式开工，2010年12月起陆续投入试运行，2011年6月全面投入运行，前后经历了整整4年时间。
科技成果——感潮河流的水源保护技术
科技成果——感潮河流的水源保护技术
适用行业
水资源保护、感潮河流水源水库
技术开发单位
上海城投原水有限公司、上海城市水资源开发利用国家工程中心有限公司
适用范围
水源地保护、水源水库安全保障等领域水污染防治。
成果简介
结合长江经济带水生态环境保护和上海市饮用水优质水源的需求，建成了青草沙水源水库。青草沙水源水库地处长江入海口，既有上游来水氮磷较高的影响，又有海水咸潮入侵的威胁。该技术针对上游来水氮磷较高导致藻类增殖和青草沙水源水库咸潮入侵的问题，研发了河口感潮水源水质水量监测与预警、河口水库水动力物理控藻、水源水库水质生态调控、长距离原水输水预处理、多水源条件下原水调配等关键技术，通过技术集成与系统优化形成感潮河流的水源保护成套技术，成功抑制了上游来水氮磷较高导致水源水库藻类过度增殖，化解了河口咸潮入侵威胁，保障水源地水质和水量安全。
技术效果
根据青草沙处于长江口的特点，水库外通过青草沙监测水质与预警与河口水质水量模拟，监测上游来水特征污染因子和海水入侵规律，预警预测水库取水水质和水量，通过水源水库上下游闸的联合调度，保障取水的水质水量达到最优；水库内通过水库水力条件改善，显著降低藻密度和叶绿素，每天藻类排出量为几十至上百公斤，水库水层表面藻类数量下降约30%，长距离输水预处理后藻细胞密度可降低90%以上。同时，建立多水源可调配平台，可调水量达到700万m3/d以上，实现了上海陆域三大原水系统由单水源调度模式向多水源调度模式的转变，提升了上海原水系统调度能力以及突发事故下的供水保障能力。
应用情况
感潮河流的水源地保护技术已经在上海城投原水青草沙水库进行应用，青草沙水库工程设计总规模719万m3/d，水库总面积约70km2，水库设计最高蓄水位7.0m，最低运行水位-1.50m，通常工况运行水位约3.0m，设计有效库容为4.35亿m3，该工程2011年通水，保障原水719万m3/d供应能力和供水水质，受益人口1300万，为长江经济水生态环境保护提供典型的工程示范案例。
长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应
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
长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应 2
ＤＯＩ：１０．１６１９８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００９⁃６４０Ｘ．２０１８．０５．００３丁磊，陈黎明，高祥宇，等．长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应［Ｊ］．水利水运工程学报，２０１８（５）：１４⁃２３．（ＤＩＮＧＬｅｉ，ＣＨＥＮＬｉｍｉｎｇ，ＧＡＯＸｉａｎｇｙｕ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｐｏｎｓｅｏｆｓａｌｉｎｉｔｙａｔｗａｔｅｒｓｏｕｒｃｅｉｎｔａｋｅｓｔｏｒｕｎｏｆｆａｎｄｔｉｄａｌｄｙｎａｍｉｃｓｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒｅｓｔｕａｒｙ［Ｊ］．Ｈｙｄｒｏ⁃ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１８（５）：１４⁃２３．（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）） 第５期２０１８年１０月水利水运工程学报ＨＹＤＲＯ⁃ＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮｏ．５Ｏｃｔ．２０１８
收稿日期：２０１８⁃０１⁃０９ 基金项目：国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＣ０４０５４００，２０１７ＹＦＣ０４０５４０６）；中央分成水资源费项目（１２６１５３０２１０２８３）；南京水利科学研究院基本科研业务费专项资金资助项目（Ｙ２１７０１０） 作者简介：丁 磊（１９９３—），男，江苏盐城人，助理工程师，硕士，主要从事港口海岸及近海工程方面研究。Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｌｄｉｎｇ＠ｎｈｒｉ．ｃｏｍ长江口水源地取水口盐度对径潮动力的响应
丁 磊１，陈黎明１，高祥宇１，缴 健１，胡 静２
（１．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；２．南京市水利规划设计院股份有限公司，江苏南京 ２１０００６）
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。
长江口规划工程影响下的咸潮入侵数值模拟
第36
卷第4
期
2018
年10
月海洋科学进展
ADVANCESINMARINESCIENCEVol.36 No.4
October,
2018
长江口规划工程影响下的咸潮入侵数值模拟
栾华龙1,2,柯科腾
1,葛建忠
1*,陈炼钢
3,杨万伦
1,丁平兴
1
(
1.
华东师范大学河口海岸学国家重点实验室,上海200062;
2.
长江科学院河流研究所,湖北武汉430010;
3.
南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京210029)
收稿日期:2017-06-19
资助项目:国家重点研发计划项目———大型水库对河流-
河口系统生物地球化学过程和物质输运的影响机制(2016YFA0600903);国家自
然科学基金项目———高浊度河口近底高浓度泥沙形成机制与数值模拟研究(41776104)
作者简介:栾华龙(1988-),男,湖北云梦人,工程师,博士,主要从事河口海岸动力学方面研究.E-mail:
luanhualong@
*
通讯作者:葛建忠(1981-),男,江苏镇江人,副研究员,博士,主要从事河口海岸流体动力学方面研究.E-mail:
jzge@
(李
燕
编辑)摘
要: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
高考地理一轮复习《海水的性质和运动》专项训练
《海水的性质和运动》专项训练
一、选择题
下图为世界局部区域洋流分布示意图。完成下面小题。
1．洋流（ ）
A．①②均是暖流 B．①是寒流，②是暖流
C．①②均是寒流 D．①是暖流，②是寒流
2．图中甲、乙、丙三处海域表层海水性质的比较，正确的是（ ）
A．甲温度最低 B．丙温度低于乙
C．乙盐度最低 D．丙密度低于乙
下图为某互联网公司利用地理信息技术研发的某日环渤海航区航行信息图。完成下面小题。
3．在航行中，可利用（ ）
A．全球卫星导航系统获取风向位置信息
B．遥感技术分析最优沿海航路
C．地理信息系统查询碰撞高风险区
D．遥感技术发布附近航行警告
4．与乙处相比，甲处水域（ ） A．冰层厚 B．盐度高 C．风浪小 D．深度浅
2023年8月24日，日本向太平洋排放核污水，预计排放30年。下图为福岛核污水的跨境迁移路径模拟图。完成下面小题。
5．影响核污水在海洋中迁移的主要因素是（ ）
①海水运动②生物洄游③大气环流④岩石圈物质循环
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
6．日本排放核污水，易造成（ ）
A．入海泥沙增加 B．洋流路径发生改向
C．全球气候异常 D．大量海洋生物死亡
马德雷湖位于墨西哥湾沿岸（图），水体较浅，湖水盐度通常维持在50‰以上。据此完成下列小题。
7．该湖湖水盐度通常维持在50‰以上的主要原因是（ ）
A．气候相对干旱 B．河流带来盐分较多
C．沿岸流影响大 D．湖海水量交换较大
8．在帕德雷岛南北两侧的水体出入口处，表层水流动方向通常为（ ）
A．由海向湖 B．南口由海向湖，北口由湖向海
C．由湖向海 D．北口由海向湖，南口由湖向海
马德雷湖位于墨西哥湾沿岸（下图），水体较浅，湖水盐度通常维持在50‰以上。图中南侧河流为两国界河。完成下面小题。
9．从成因角度看，马德雷湖属于（ ）
A．构造湖 B．潟湖 C．河迹湖 D．咸水湖
10．下列关于马德雷湖地理位置的说法，正确的有（ ）
长江口盐水入侵研究综述
- 1 - 长江口盐水入侵研究综述
刘均卫1,2
，童朝锋1,2
1. 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
青草沙
1
青草沙，是中国长江河口的一个冲积沙洲，位于长兴岛的西北方，属上海崇明县管辖。原名固定沙，1986年定为现名。青草沙拥有大量优质淡水，2006年9月1日，在中国工程院的倡议下，上海市政府决定将青草沙建设成为上海的水源地，以改变目前上海80%以上自来水源取自黄浦江的格局，全部工程将于2010年完工。青草沙总面积约70平方公里，位于长江口长兴岛以北，年均径流总量为4896亿立方米，是黄浦江的49倍。青草沙水源地位于长江口江心部位，不受陆域排污的干扰，水体水质属于一类至二类。水量丰富、水质优良，使青草沙成为上海市难得的优良水源地和城市供水的战略储备。
青草沙水库概况
10个西湖
青草沙水源地工程将在长江口南支北港江心，通过建设标高8.5米、总长43公里的大堤，圈围60平方公里的水面，形成我国目前最大的江心水库。这个江心水库究竟有多大？上海青草沙原水工程有限公司总经理陆晓如形象地说：“应该不会小于10个杭州西湖。”青草沙水库庞大的体积，其本身就具有建设难点，其位于的长江入海口，陈吉余曾感慨“研究了一辈子仍未完全摸清楚脾气”。专家认为，在如此复杂的河势下建水库，难度堪比三峡水库。
719万立方米
2
青草沙水库建成后，最大有效库容达5.53亿立方米，设计有效库容为4.35亿立方米。2010年供水规模达719万立方米/天，而黄浦江总的设计供水能力为500万立方米/天。供水范围为杨浦、虹口等上海10个行政区全部区域及宝山、普陀等5个行政区部分地区，受益人口超过1000万人，其规模占全市原水供应总规模的50%以上。
68天
根据观测，1994年以来，青草沙水域因干旱或咸潮入侵等自然灾害，连续不能取水天数一般一年不超过15天，最多时为38天。水库建成后，正常运行期间，水位一般在3米左右，有效蓄水量不少于3.87亿立方米，按2010年预计达到的供水规模719万立方米/天算，可保证连续50天不取水情况下的正常供水，足以抵御发生在长江口的自然灾害或突发性污染事故。如果按水库最大有效库容5.53亿立方米算，即使每天供水950万立方米，也能确保至少连续68天供应合格淡水。
长江河口盐水入侵数值模拟研究
２０１３年ｌ２月 杨同军，等长江河口盐水入侵数值模拟研究 ４７５
值，上游开边界取盐度梯度为０。 （５）模型的初始条件，水动力模型采用冷启动方式，初始水位、流速及流向皆为０；对于盐度输运模型，经
过９个月的反复计算后得到的盐度场作为初始盐度。
１．３模型验证 由于实测点位较多，潮位的验证选取上游的徐六泾及北槽顶端的横沙站进行验证，因为要计算北支倒灌 盐通量，北支涌潮现象的精确模拟对计算结果影响很大，选取青龙港站进行验证；潮流在徐六泾附近、南北支
各选一点进行大、小潮验证；盐度仅选择代表『生站位进行大潮的验证。
２００２—３—１ ０：Ｏ０ ２００２—３—３ ０：００ ２００２—３—５ ０：００ ２００２—３—７ ０：００ ２００２－３－９ ０：００ 时间 ３－ａ徐六泾
４ ３ ２ １ ０ —１ —２ ３ ２００２—３—１ ０：００ ２００２—３—３ ０：００ ２００２—３—５ ０：００ ２００２－３－７ ０：００ ２００２—３—９ ０：００ 时间 ３－ｂ青龙港
３
２ １ ０
—１
－２ 计算值 实测值
计算值 实测值
２００２—３—１ ０・００ ２００２—３—３ ０：００ ２００２－３—５ ０：００ ２００２—３—７ ０：００ ２００２—３—９ ０：００ 时间 ３－ｃ横沙 图３全潮潮位验证图 Ｆｉｇ．３ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｉｄａｌ ｌｅｖｅｌ ｐｒｏｃｅｓｓ
４＿－ａ Ｘ１流速 ４００ ３ＯＨ０
２００ １００
０ 值 值
２００２—３—１ ０：００ ２００２—３—２ ０：００ ２００２—３—３ ０：００ 时间 ４一ｂ
Ｘ１流向 ４７６ 水道港 口 第３４卷第６期
２ １
０
一ｌ
－２ ２ＯＨＤ２－３－ｌ ０：００
１ ０ 一ｌ
一 ２００２— ２００２－３—２ ０：Ｏ０
４一Ｃ Ｙ６流速 值 值
２００２－３－３ ０：００ 时间
０
—１ ２ｏｏ２— ４ｏｏ ３ｏｏ
２００ １００