长江河口区水资源现状分析

长江河口区水资源现状分析

1大水利工程集输业开发方案,因深深线至20-50m等深线周边—概述根据水流特征，长江河口可分为三个流域。安徽省大城市至江苏省江阴的最近段为445公里长。水流主要是空气流，水位受到潮汐和潮汐的影响，河床的发育受径向流控制。阴江口门（屏障海滩顶部）是伤口段，长约224公里。这条河主要由径向流和曲线相互作用的反复流组成。水位受潮汐影响显著。河床的发育不仅受径向流的控制，也受径向流的影响。门以外的30和50米等深度线附近是河口的沿海滨水区。水流主要是空气流。水位受潮汐和波浪的影响。口外滨海河床的特征是大面积的洪水泛滥。南水北调工程是指从南方多水的长江流域及西南诸河引水到干旱缺水的西北、华北地区。根据地形地势、河流水系等自然条件和社会经济条件,采取了多线路调水的总体规划布局,即分为西线、中线、东线工程。东线工程利用江苏省江水北调工程,并扩大规模、向北延伸而成,充分利用京杭运河及淮河、海河流域现有河道和建筑物,并密切结合防洪、除涝和航运等综合利用的要求,从长江到天津大港水库输水主干线长约1135km。东线工程长江引水口在长江下游的扬中河段太平洲左汊的北岸,有三江营和高港两个引水口,太平洲左汊流量占长江干流流量的90%左右。三江营位于江苏省扬州市东南约25km,距长江入海口约330km,是淮河入江水道的出口。高港位于三江营下游15km,是泰州引江河入口。根据最新规划研究,东线工程一期抽江流量600m3/s,二期抽江流量800m3/s。2流量特性分析河口区淡水资源来自于长江大通以上径流和大通以下区间来水。大通水文站是长江下游径流控制站,多年平均流量为28700m3/s(1950～2000年,下同),多年平均径流量9050亿m3。由于流域降水量年际间变化较大,长江下游水量的年际变化显著,大通站最大年径流量13600亿m3,最小年径流量6750亿m3,相差一倍之多。由于流域降水年内分布不均匀,来水量年内分配也不均匀,长江下游汛、枯期分明,每年的5～10月为汛期,来水量占全年的71.5%,每年11月至翌年4月为枯期,来水量占全年的28.5%。最大来水量一般出现在每年的7月份,最小来水量一般出现在每年的1月份,就多年平均情况而言,大通站7月份径流量与最小月径流量相差近5倍。大通水文站来水量特征见表1。大通水文站控制来水面积约170.5万km2,占全流域面积的94.7%,大通以下区间集水面积约9.5万km2,占全流域面积的5.3%,区间多年平均雨深为1173mm,折合为区间水量多年平均降水量716亿m3。大通以下主要支流有巢湖的西河和裕溪河、青弋江、水阳江、滁河、秦淮河、大运河水系、太湖水系、苏北南通地区沿江水系等。这些与长江相通的众多支流口,有的具有排水功能(含支流入口),有的具有引水功能,有的引、排水双重功能兼有。根据近几年大通以下区间主要引排水量初步统计,有的年份引水量大于排水量,有的年份引水量小于排水量。可见,长江最终入海流量一方面取决于大通以上径流量;另一方面与大通以下引排水量有关。3枯期含氯度及流变率长江口徐六泾以下为三级分汊河道,由崇明岛分长江为南北两支,为第一级分汊;在吴淞口附近由长兴岛和横沙岛分南支为南北两港,为第二级分汊;在横沙岛附近由九段沙分南港为南北两槽,这是第三级分汊。长江河口徐六泾以下的三级分汊形成4个长江入海水道,这也是东海盐水入侵长江的通道。一般而言,当枯期上游来水量相对较小时,南支盐水入侵可以达到浏河口或以上河段,徐六泾1979年枯期含氯度超过了250mg/L;枯期流量较丰的年份,南支的盐水入侵范围在吴淞口以下,如1990、1991、1995年枯季,长兴岛附近水域含氯度一般在100mg/L以下。北支分泄长江的径流较少,其盐水入侵长度与水体含氯度比南支大,例如,枯季青龙港附近水域的含氯度高达14000mg/L,北支的盐水入侵与其分流比有关,北支分流比是随上游径流来量大小和口外潮汐强度大小而变化的。当上游径流量大,口外潮汐强度小时,北支以净泄量为主,由北支入侵的盐水一般不会到崇明岛头。当上游径流量较小,口外潮汐强度较大时,北支的分流比为负值,北支水量向南支倒灌。根据实测资料分析,当径流量小于30000m3/s,青龙港潮差大于2m时,北支盐水就可能倒灌南支,当径流量小于25000m3/s,青龙港潮差大于2.5m时,北支盐水明显倒灌到南支,北支倒灌也是南支盐水入侵的主要来源。北支向南支倒灌的盐水,随南支落潮流下泄,主要通过白茆沙北支水道进入南支,而随南支涨潮上溯的相对较少。因此,北支倒灌的盐水对徐六泾的影响比较小。4线路11工程对河口地区水资源的影响4.1抽江流量调节东线工程的水源主要为长江来水。长江水量丰富,水源稳定,根据工程规划,东线一期工程抽江调水年总量110亿m3,二期工程抽江调水年总量160亿m3,分别占大通多年平均年径流量的1.2%和1.8%。可见,东线工程对长江河口区年水量的影响甚微。长江水量年内分配不均匀,大通水文站最小月平均流量7220m3/s,最小日平均流量4620m3/s,东线工程一期抽江流量600m3/s,占最小月平均流量的8.3%,占最小日平均流量的13.0%;二期抽江流量800m3/s,占最小月平均流量的11.1%,最小日平均流量的17.3%,这对河口区的枯水期水量将产生一定的影响。抽江运行调度规划考虑了调水对河口区枯水期水量的影响,当大通流量小于9400m3/s时,限制抽江流量不超过400m3/s,占最小月平均流量的5.5%,最小日平均流量的8.7%。实测资料表明,特枯水年份大通流量小于9400m3/s的天数有100余天,因此,枯水年枯水期过多限制抽江流量南水北调工程的效益将受到影响,如不限制抽江流量,对河口水量影响较大,这是需要进一步研究解决的问题。4.2潮区界、潮流界九江以下长江下游干流长900余千米,多数河段受潮汐影响,受潮汐影响的河段水位每天两涨两落,每月出现两次大潮汛和小潮汛,大潮汛时江阴最大潮差可达3.39m(1959.09.06),小潮汛时江阴最小潮差0m(历年中出现过好几次)。长江年内汛枯期分明,径流量变化较大,随着径流和潮汐能量在时间上的变化,潮汐影响范围也在不断变化着。加之长江下游属平原分汊型河流,形态极不规则,河床起伏较大,洲滩活动频繁,汊道形式多样,有大小沙洲百余个,水道地形对潮汐活动范围也有一定影响。因此,长江潮区界、潮流界活动范围大,变化复杂。潮区界是潮汐影响的最远点,潮区界上的潮差为零,它是感潮河段的上界。潮流界是潮流上溯的最远点,在潮流界上涨潮流流速与径流流速的合成流速为零。潮流界总是位于潮区界的下游。受径流大小和潮汐强弱的影响,潮区界、潮流界位置随时间呈动态变化。根据主要测站的全潮水位观测记录,南京以下多次勘测的全潮、半潮流速资料,采用影响潮区界、潮流界变化的主要因素做参数,它们是一组基本有规律的关系曲线,由关系曲线可见长江潮区界、潮流界的活动情况,见表2、表3。当大通流量一定时,潮区界、潮流界随潮汐强度增大(江阴潮差增大)而上移,当江阴潮差一定时,潮区界、潮流界随径流量增大(大通流量增大)而下移,反之亦然。根据初步拟定的关系曲线:当大通枯水期流量为7000m3/s,江阴相应潮差为3.11m时,潮区界的上界可达彭泽附近(大通上游约90km),潮流界的上界可上溯到泗源沟附近(江阴以上约155km);当大通流量为枯水平均流量16500m3/s,江阴为平均潮差1.64m时,潮区界在大通附近;当大通流量为多年平均流量28700m3/s,江阴为平均潮差1.64m时,潮流界在江阴附近;在汛期特大流量,小潮汛时,潮区界可在江阴附近(表现为江阴潮差为零),潮流区可在高桥以下(表现为高桥附近无涨潮流)。可见,潮区界、潮流界随时间而变化,其变化活动范围甚广,大约有400～500km。基于上述分析,当潮汐强度一定时,径流量变化,潮区界、潮流界将发生变化。东线工程一期抽江流量600m3/s,二期抽江流量800m3/s,由此引起潮区界、潮流界的变化,在一般年份与丰水年份对河口区水资源不至于产生不利的影响。但在枯水年份枯水期对河口区的影响不可忽视,根据潮区界、潮流界活动变化的规律,当大通流量7000m3/s,东线调水限制抽江流量400m3/s,大潮汛时,潮区界、潮流界可能上移约3km,由于枯水期河口区水流这一特性的变化,对枯水期淡水水资源的量与质都会有不同程度的影响。4.3枯水年枯水期对河口和废水资源量的影响影响长江口盐水入侵的因素比较复杂,其主要因素仍是上游径流的大小与口外潮汐的强弱。根据吴淞站实测含氯度和相应大通流量成果分析,上游径流与吴淞含氯度基本呈反比关系。由此可见,径流量越小则河口水域含氯度越大,反之亦然。含氯度过程与潮位过程常常呈现出同步变化的规律,口外潮汐强度越大,则盐水入侵的影响范围越大。根据现有实测资料分析,枯水年的枯水期,盐水入侵对河口淡水水资源影响较大。例如,1979年枯水年枯期,南支河段和黄浦江沿岸出现了历史最高含氯度,吴淞水厂实测最高含氯度3950mg/L,大于200mg/L,含氯度的时间3000多小时。当年盐水入侵一直影响到望虞河口(徐六泾上游约18km)以上,对工农业生产造成了很大的损失,对人民生活也产生了明显的影响。东线工程建设后,减少了入海径流量,在现状水文、河道条件下,枯水年份的枯水期,盐水入侵范围扩大,在同一地点,含氯度将略有增加,盐水入侵对河口区工农业生产及人民生活将有一定程度的影响。根据初步分析,工程建成运行后盐水入侵增加的长度小于潮流界上移的幅度,即小于3km。4.4工程措施控制长江河口区位于冲积平原,河床形态极不规则,汊道众多,河口区河床易冲、易淤。近50a来陆续进行了大量的护岸、堵汊等河道整治工程,20世纪90年代以来加大了河道整治及堤防建设工程的力度,基本控制了岸线大幅度的冲淤变化,南北两岸岸线格局基本确定,长江大通以下的宏观河势基本稳定。随着上游径流量、输沙量等水沙动力因素在年际、年内的变化,以及洲、滩河床边界易冲、易淤,两岸之间许多洲、滩、汊仍不够稳定,河床自动冲淤调整变化频繁。河床冲淤变化是水流与河床相互作用的表现,东线工程调水,仅影响引水口附近局部长江流场,水量略有减少,对引水口以下流速场影响甚微,对河口区水流流态几乎无影响。因此,调水对河床冲淤的影响,局限在引水口附近,由于引水口