2011年春末夏初長(zhǎng)江中下游干旱的發(fā)生與原因

2011年春末夏初長(zhǎng)江中下游干旱的發(fā)生與原因

0鹽水入侵事件全球氣候變化導(dǎo)致的流域多年來(lái)一直猖獗。2006年夏末，長(zhǎng)江流域發(fā)生了嚴(yán)重干旱。7月至11月，全年平均產(chǎn)量分別降至26.6%、38.6%、52.5%、56.4%和40.3%。9月，嚴(yán)重的北支鹽被轉(zhuǎn)移到南支，這比全年提前三個(gè)月，影響了陳興水庫(kù)的蓄水。2011年春末、夏初，長(zhǎng)江中部干旱，產(chǎn)量顯著下降。在非鹽堿入侵季節(jié)，發(fā)生了持續(xù)五年的事件。圖1顯示了2011年4月1日至6月10日的總支拔，即2011年4月1日至6月10日的總支拔。4月份，流量從14200.09億米到s變化，在過(guò)去60年4月的平均流量為370979.s，在過(guò)去60年5月的平均值為33670.s，在6000年5月的平均值為13670.1803s。6月初，流量為18.000.25s，比2006年6月的平均值為40100.s。氣候變化造成的產(chǎn)量急劇減少。2013年7月至8月，總排氣量再次顯著下降，8月上旬流量從3700米上升到3000米。s。以往研究表明,長(zhǎng)江河口鹽水入侵主要與徑流量、潮汐有關(guān),低徑流量會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的鹽水入侵,影響上海的供水安全.針對(duì)2011年春末夏初的枯水事件,作者收集和開(kāi)展了長(zhǎng)江河口現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè),以了解和掌握期間鹽水入侵情況.1低流速、水流、鹽度分布長(zhǎng)江河口有較多的水文觀測(cè)站和鹽度測(cè)站,本文收集了2011年4月青龍港、崇西水文站、南門(mén)、寶鋼水庫(kù)、堡鎮(zhèn)、青草沙水庫(kù)和五好溝鹽度資料,5月永隆沙、崇西水文站、南門(mén)、堡鎮(zhèn)和青草沙水庫(kù)鹽度資料,以及6月4—7日(農(nóng)歷五月初三至初六,大潮后中潮)開(kāi)展的3船同步的流速、流向和鹽度定點(diǎn)觀測(cè)資料.本文用到的長(zhǎng)江河口水文站和開(kāi)展的船只測(cè)站分布見(jiàn)圖2.利用上述觀測(cè)資料分析低徑流量下長(zhǎng)江河口鹽水入侵.1.12鹽水入侵特征2011年4月徑流量在14000～19000m3/s之間變化,平均值15974m3/s(見(jiàn)圖1),比近60年4月平均值23970m3/s減少了20.7%～41.6%,平均減少了33.4%.徑流量的顯著下降會(huì)導(dǎo)致鹽水入侵的明顯加強(qiáng).圖3為4月1—23日青龍港、崇西水文站、南門(mén)、寶鋼水庫(kù)、堡鎮(zhèn)、青草沙水庫(kù)和五好溝鹽度隨時(shí)間變化(測(cè)站位置見(jiàn)圖2).青龍港位于北支上段西側(cè),由于北支特殊的喇叭口形狀和低的凈分流比,鹽水入侵嚴(yán)重,青龍港鹽度在2～22(單位psu,使用鹽度單位,國(guó)際慣例一般省去單位,下同)之間,每日鹽度兩高兩低,且有日不等現(xiàn)象,半月大小潮變化明顯.北支倒灌進(jìn)入南支的鹽水逐漸向海輸運(yùn),并對(duì)下游的水域產(chǎn)生影響.崇西水文站位于南支上段北側(cè)、崇明島南岸,鹽水入侵來(lái)源于北支倒灌,大部分時(shí)段鹽度超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn)().45,后一個(gè)大潮期間鹽水入侵強(qiáng)于前一個(gè)大潮期間鹽水入侵,最高鹽度達(dá)到3.5,小潮期間出現(xiàn)4.5d鹽度低于0.45.前后兩個(gè)大潮期間的鹽度峰值分別出現(xiàn)在4月5日和17日.南門(mén)位于南支中上段北側(cè)、崇明島南岸,僅有4月前14日資料.從5日至13日鹽度均大于0.45,最大值出現(xiàn)在7日,量值為1.1.與崇西水文站鹽度峰值比較,崇西水文站鹽水影響到南門(mén)時(shí)間大約為2d.寶鋼水庫(kù)位于南支中上段南岸,鹽水入侵主要來(lái)自于北支鹽水倒灌,在8—9日和19—22日鹽度大于0.45,超過(guò)水庫(kù)取水標(biāo)準(zhǔn),峰值分別出現(xiàn)在8日和22日,量值達(dá)到0.6和1.6.一般在4月,很少出現(xiàn)幾d連續(xù)不宜取水的事件.與崇西水文站鹽度峰值時(shí)間比較,可見(jiàn)北支倒灌鹽水從崇西水文站到寶鋼水庫(kù)時(shí)間為3d和5d,這與以往觀測(cè)結(jié)果基本一致.堡鎮(zhèn)位于南支中段北側(cè)、崇明島南岸,以往研究表明該處鹽水入侵受北支倒灌和北港外海鹽水入侵的共同影響.4月8—12日鹽度大于0.45,峰值約為0.8.青草沙水庫(kù)取水口位于南支中段、長(zhǎng)興島西北側(cè),7—11日和20—23日出現(xiàn)鹽度超標(biāo),尤其是后者最大鹽度達(dá)到了1.4.一般在4月,在青草沙水庫(kù)取水口很少出現(xiàn)幾d連續(xù)不宜取水的情況,2011年4月低徑流量嚴(yán)重影響到了水庫(kù)取水安全.五好溝位于南支中段(南港上段)南岸,鹽度均大于0.45,鹽水入侵嚴(yán)重.北槽深水航道南導(dǎo)堤使得南槽成喇叭口形狀,加重了南槽的鹽水入侵,在低徑流量情況下造成五好溝鹽度升高.1.22永隆沙水文站、青2011年5月徑流量在15000～21000m3/s之間變化(見(jiàn)圖1),平均值16492m3/s,比近60年5月平均值33370m3/s減少了37.1%～55.0%,平均減少了50.6%,徑流量的下降比4月更甚.圖4為5月18—30日永隆沙、崇西水文站、南門(mén)、堡鎮(zhèn)和青草沙水庫(kù)隨時(shí)間變化.永隆沙水文站位于北支中段南側(cè)、崇明島北岸,由于北支特殊的喇叭口形狀和低的凈分流比,該處被高鹽水占據(jù),鹽度在10～25之間變化.崇西水文站在5月18—24日鹽度大于0.45,僅在收集到的時(shí)段內(nèi)鹽度超標(biāo)達(dá)到7d.在建的東風(fēng)西沙水庫(kù)位于崇西水文站的下游不遠(yuǎn)處,在低徑流量下即使在5月北支倒灌還較強(qiáng)烈,可顯著影響東風(fēng)西沙水庫(kù)的取水安全.南門(mén)在18—26日期間絕大部分時(shí)間鹽度大于0.45,最大鹽度達(dá)到1.6,鹽水入侵顯著.堡鎮(zhèn)位于南門(mén)站下游,27日前主要受北支倒灌鹽水的影響,鹽度略小于南門(mén)站.27日開(kāi)始,南門(mén)站鹽度出現(xiàn)迅速升高,且日變化顯著,最大值達(dá)到2.5,高于上游南門(mén)站的鹽度峰值,這表明高鹽水來(lái)自于外海的直接入侵.該站連續(xù)10d(20—30日)鹽度大于0.45,鹽水入侵嚴(yán)重.青草沙水庫(kù)取水口在19—26日出現(xiàn)鹽度超標(biāo),最大值達(dá)到1.6.一般在5月,在青草沙水庫(kù)取水口很少出現(xiàn)不能取水的情況,但在2011年5月下半月出現(xiàn)連續(xù)7d不宜取水,嚴(yán)重影響到了水庫(kù)的取水安全.1.32潮型時(shí)間的轉(zhuǎn)化鑒于2011年4—5月低徑流量和對(duì)長(zhǎng)江河口水源地造成的嚴(yán)重影響,本文收集了于2011年6月4日19:00時(shí)一7日8:00大潮后中潮期(農(nóng)歷五月初三至初六)開(kāi)展的同步歷時(shí)2.5d的流速、流向和鹽度定點(diǎn)觀測(cè)資料.流速和流向采用ADCP測(cè)量,鹽度采用CTD測(cè)量.測(cè)站A、B和C分別位于東風(fēng)西沙水庫(kù)、陳行水庫(kù)和青草沙水庫(kù)取水口附近(見(jiàn)圖2),以監(jiān)測(cè)鹽水入侵情況和對(duì)水源地的影響.2011年6月4—7日測(cè)期間大通徑流量約為20000m3/s,研究已表明長(zhǎng)江河口鹽水入侵對(duì)大通徑流量變化響應(yīng)時(shí)間為4～6d,隨潮型而變化.即觀測(cè)期間前4～6d才是影響長(zhǎng)江河口鹽水入侵的實(shí)際徑流量,從圖1可見(jiàn)前4～6d大通徑流量較為穩(wěn)定,也約為20000m3/s,比近60年6月平均值40260m3/s減少了50.3%,徑流量下降顯著.圖5為測(cè)站A流速、流向和鹽度隨時(shí)間變化.測(cè)點(diǎn)位于白茆沙北水道(見(jiàn)圖2),受徑流和潮汐作用,水流為往復(fù)流,落潮歷時(shí)約8h,遠(yuǎn)大于漲潮歷時(shí)4h.受底摩擦作用,表層流速明顯大于底層流速,最大漲潮流速達(dá)到1.5m/s,略大于最大落潮流速.由于徑流作用,該站點(diǎn)潮平均表層流速向海,量值為0.23m/s.表層鹽度在0.19～0.81之間變化,鹽度峰值出現(xiàn)在漲潮流期間,谷值出現(xiàn)在落潮流期間,表明鹽度來(lái)自下游.這主要因?yàn)榇蟪逼陂g從北支倒灌進(jìn)入南支的高鹽水團(tuán)逐漸向下游移動(dòng),在大潮后中潮期間已位于該測(cè)站下游.鹽度在約一半觀測(cè)時(shí)間內(nèi)大于0.45,超過(guò)飲用水標(biāo)準(zhǔn),這表明6月低徑流量仍可使東風(fēng)西沙水庫(kù)出現(xiàn)不宜取水的時(shí)段.表層的潮平均鹽度為0.47,潮平均單寬單深鹽通量(表層流速乘以表層鹽度的潮周期平均值)為0.11m/s,方向向東海.圖6為測(cè)站B流速、流向和鹽度隨時(shí)間變化.表層流速略大于中層流速,但底層流速顯著小于中層流速.同樣落潮歷時(shí)約8h,遠(yuǎn)大于漲潮歷時(shí)4h.表層最大流速約為1m/s,量值小于測(cè)點(diǎn)A.表層潮平均流速為0.17m/s,方向向海.表層鹽度在漲潮期間減小,落潮期間增加,表明鹽度來(lái)自上游北支的鹽水倒灌.鹽度最大值為0.45,出現(xiàn)在7日03:00.觀測(cè)期間陳行水庫(kù)取水口鹽度均在0.45以下,取水安全未受鹽水入侵影響,但鹽度總體上逐漸升高,表明北支倒灌的鹽水已影響到該測(cè)站.表層的潮平均鹽度為0.29,潮平均單寬單深鹽通量方向向海,量值為0.05m/s.2不取水時(shí)源地沿程染料繼2006年夏末長(zhǎng)江流域發(fā)生特大干旱,9月發(fā)生較嚴(yán)重鹽水入侵后,2011年春末夏初長(zhǎng)江中下游發(fā)生干旱,4、5和6月大通平均徑流量分別比多年月平均值分別下降了減少了33.4%、50.6%和50.3%,全球氣候變化導(dǎo)致的長(zhǎng)江流域枯水事件近幾年趨于增多.本文針對(duì)2011年春末夏初的枯水事件,收集長(zhǎng)江口固定站和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)資料.4月鹽度觀測(cè)資料表明,崇西水文站大部分時(shí)間鹽度大于().45,北支倒灌鹽水從崇西水文站到南門(mén)大約需要2d,到寶鋼水庫(kù)需要3～5d,寶鋼水庫(kù)出現(xiàn)2d和4d不宜取水時(shí)間,青草沙水庫(kù)出現(xiàn)5d和4d不宜取水時(shí)間.5月中下旬鹽度觀測(cè)資料表明,北支永隆沙仍被高鹽水占據(jù),崇西水文站鹽度超標(biāo)達(dá)到7d,青草沙水庫(kù)不宜取水d數(shù)達(dá)到8d.6月4—7日大潮后中潮期流速、流向和鹽度觀測(cè)資料表明,在東風(fēng)西沙水庫(kù)取水口附近最大漲潮流速大于最大落潮流速,落潮歷時(shí)顯著大于漲潮歷時(shí),在5個(gè)觀測(cè)潮周期內(nèi)東風(fēng)西沙水庫(kù)約有一半時(shí)間鹽度大于0.45,陳行水庫(kù)和青草沙水庫(kù)取水口鹽水均低于0.45,但隨時(shí)間逐漸升高,鹽份主要來(lái)源于北支倒灌.長(zhǎng)江河口鹽水入侵一般發(fā)生在12月和來(lái)年的1—3月,4—6月隨著徑流量的增大鹽水入侵消失.氣候變化產(chǎn)生的枯水事件加劇了長(zhǎng)江河口鹽水入侵,嚴(yán)重影響了非鹽水入侵期水源地取水安全.圖7為測(cè)站C流速、流向和鹽度隨時(shí)間變化.與測(cè)點(diǎn)B類似,該站表層流速略大于中層流速,底層流速顯著小于中層流速,落潮歷時(shí)遠(yuǎn)大于漲潮歷時(shí).流速的日不等比較顯著,最大漲潮流速大于最大落潮流速.表層潮平均流速為三個(gè)測(cè)站之最,量值為0.36m/s,方向向東海.在