摘要：為進一步探究長江口水沙變化規(guī)律，利用徐六涇水文站2011～2022年的水沙數(shù)據(jù)與2020年7月高洪測驗數(shù)據(jù)，分析比較了長江口潮流量、含沙量及輸沙量變化。結(jié)果表明：2011～2022年徐六涇站潮流量呈增長變化，輸沙量則相反，這與流域內(nèi)植被覆蓋率、水利工程攔沙等有較大關(guān)系。潮流量、含沙量及輸沙量在年內(nèi)分配上均呈單峰形分布，主要集中在汛期，極值出現(xiàn)時間一致，2020年分配更為集中。徐六涇站懸移質(zhì)顆粒主要組成為黏土和粉砂，受漲潮影響，枯季懸移質(zhì)粒徑大于洪季懸移質(zhì)粒徑。研究成果可為長江口綜合開發(fā)治理及河口工程建設提供一定參考。

關(guān)鍵詞：水沙變化； 潮流量； 含沙量； 輸沙量； 長江口

中圖法分類號：TV14

文獻標志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.S1.001

文章編號：1006-0081（2024）S1-0001-03

0 引 言

長江口屬于海陸雙向性河口，受徑流、潮汐、風及地形等多個要素影響，動力條件多變，泥沙運輸復雜，輸沙量大且泥沙顆粒細，是典型的高濁度河口［1-2］。許多學者從長江口來水來沙量［3］、輸沙粒徑［4］、入海水量等方面分析了長江口的水沙特征。謝衛(wèi)明等［5］量化分析了三峽水庫蓄水及長江流域旱情對徐六涇節(jié)點潮流和泥沙過程的影響。劉帥等［6］分析了長江口控制站懸沙濃度和組成的變化特征。程江等［7］對長江口洪季水流流速、流向及懸沙濁度進行大小潮定點觀測研究。徐六涇水文站是長江干流最下游的流量控制站，該站測流斷面是長江口外潮波向內(nèi)上溯的咽喉，處于洪水期潮流界以下，斷面所在節(jié)點段是長江口唯一單一且較順直河段，具有較好的斷面控制作用［8］。本文通過統(tǒng)計2011～2022年徐六涇潮流量及泥沙數(shù)據(jù)，分析長江口的漲落潮量、輸沙量及泥沙粒徑變化規(guī)律，并與2020年高洪測驗數(shù)據(jù)進行對比分析，獲得徐六涇斷面的水沙變化特征，旨在為長江口綜合開發(fā)治理及河口工程建設提供一定參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

徐六涇水文站測驗斷面位于長江口南支白茆沙河段徐六涇節(jié)點段（圖1），徐六涇節(jié)點段進口河寬約4.8 km，是長江入海最后一個控制站。

1.1 潮流量數(shù)據(jù)及其測驗方法

本文所用潮流量數(shù)據(jù)為徐六涇斷面測驗資料。依據(jù)測站測驗任務書，在特定時段采用ADCP進行水文測驗，結(jié)合當月所測大斷面資料計算得出斷面潮流量和斷面平均流速。采用代表線流速法構(gòu)建斷面上浮標流速與斷面平均流速關(guān)系，從而推求全年連續(xù)的潮流量數(shù)據(jù)。

1.2 懸移質(zhì)輸沙量數(shù)據(jù)及測驗方法

依據(jù)測站測驗任務書開展含沙量定線比測，基于代表線垂線平均含沙量和實測斷面平均含沙量，按照多元線性回歸的方法得到組合含沙量。建立組合含沙量與實測斷面平均含沙量的關(guān)系，得出推沙公式，最后根據(jù)推沙公式計算得出連續(xù)的斷面平均含沙量，從而計算得出連續(xù)的斷面輸沙率。

1.3 懸移質(zhì)顆粒分析數(shù)據(jù)及測驗方法

懸移質(zhì)顆粒分析數(shù)據(jù)由水文測驗期間采用六點法在測驗斷面代表線位置提取的水樣處理所得。取回水樣按照規(guī)定沉淀若干天，采用烘干法得出含沙量數(shù)據(jù)，使用馬爾文2000儀器分析泥沙顆粒從而得出泥沙粒徑。

1.4 測驗布置

根據(jù)徐六涇斷面1～4號浮標和2-1號平臺上的ADCP和OBS采集的聲散射強度和濁度資料（每0.5 h一次，全年連續(xù)施測），通過濁度-含沙量關(guān)系和ADCP聲散射強度值計算得到代表線垂線平均含沙量。在每年3，7，10月大、中兩個代表潮施測，每個代表潮連續(xù)施測3個漲潮期和2個落潮期。測驗頻次為：漲潮時，每0.5 h（逢整點和半點）施測1次；落潮時，每1 h（逢整點）施測1次。

2 結(jié)果分析

2.1 水量變化

根據(jù)2011～2022年資料計算可知，徐六涇站多年平均徑流量為9 353億m3，多年平均漲潮潮量為4 107億m3，多年平均落潮潮量為13 460億m3，多年平均落潮與漲潮潮量之比為3.28。2011～2022年，徐六涇凈泄潮潮量整體呈增長趨勢（圖2）。但2021～2022年降水較少，長江流域偏旱，導致潮流量急劇減少。根據(jù)實測資料可知，徐六涇站2011～2022年漲潮量變化不明顯，落潮量增幅顯著，漲、落潮潮量與凈泄潮量隨上游來水量的變化而變化，落潮潮量、凈泄潮量與上游來水量呈正相關(guān)關(guān)系，漲潮潮量則與上游來水量呈負相關(guān)關(guān)系。

徐六涇的水量年內(nèi)分配不均，呈單峰形態(tài)，水量主要集中在汛期5～10月，占全年的66.9％，其中7月平均徑流量為1 460億m3，占全年總徑流量的15.6％；7月平均漲潮潮量為165.3億m3，平均落潮潮量為1 624.9億m3。凈泄潮量年內(nèi)分配呈明顯的季節(jié)性變化，凈泄潮量主要集中在汛期。

2.2 沙量變化

徑流和潮流是長江口河段兩個主要的動力因素，徐六涇站以流域來沙為主。徐六涇站凈泄輸沙量隨上游來水來沙量的變化而變化。根據(jù)2011～2022年徐六涇站輸沙資料，徐六涇站多年平均凈泄輸沙量為9 365萬t，7月平均凈泄輸沙量為1 989萬t。凈泄輸沙量年內(nèi)分配與潮量類似，呈明顯季節(jié)性變化，凈泄輸沙量較潮量在汛期更加集中。落潮輸沙量與凈泄輸沙量略有相似，均呈明顯季節(jié)性變化，在汛期較為集中。根據(jù)2011～2022年徐六涇站輸沙資料，徐六涇多年平均年漲潮輸沙量為3 855萬t，多年平均年落潮輸沙量為1 3237萬t，多年平均年落潮輸沙量與漲潮輸沙量之比為3.43。其中，7月平均漲潮輸沙量為183萬t，落潮輸沙量2 171萬t。

由2011～2022年平均含沙量時間序列（圖3）可知，含沙量的高低與上游來水量密切相關(guān)，2011～2022年多年平均含沙量、汛期含沙量、非汛期含沙量均呈波動減小趨勢，而2020年含沙量明顯增大。2011～2022年多年平均含沙量為0.102 kg/m3。年內(nèi)變化上呈單峰型分布，汛期的含沙量較高，非汛期含沙量相對較低。2011～2022年汛期（5～10月）多年平均含沙量為0.108 kg/m3，非汛期含沙量為0.072 kg/m3。

2.3 泥沙粒徑

徐六涇站往年洪季中值粒徑變化范圍為0.004～0.036 mm，枯季中值粒徑變化范圍為0.007～0.049 mm。洪季多年平均中值粒徑為0.011 1 mm，枯季多年平均中值粒徑為0.015 2 mm，枯季的懸移質(zhì)粒徑大于洪季，極大可能受漲潮流攜沙影響，將斷面下游的粗沙沖上來。徐六涇站懸移質(zhì)顆粒主要由黏土和粉砂組成，洪季黏土占比約82.3％，粉砂占比約17.7％；枯季黏土占比68.5％，粉砂占比30.9％。懸移質(zhì)顆粒組成隨時間的變化差異不大，規(guī)律性不強。

2.4 特殊洪水年水沙特性

2020年7月長江中下游降雨持續(xù)，上游來水不斷增加，7月18～22日徐六涇水文站啟動超標洪水測驗。因此以2020年為代表年研究特殊洪水年長江口水沙特征。

2.4.1 水量變化

2020年徐六涇年徑流量為11 620億m3，較歷年平均增大24.2％。由2020年與歷年平均值對比（圖4）可知，2020年7月徐六涇月徑流量為2 182億m3，較歷年平均值增大49.5％。2020年汛期水量占全年的71.1％，較歷年平均值上升4.2％；7月水量占全年的18.8％，較歷年平均值上升3.2％。

從漲落潮變化來看，徐六涇斷面2020年數(shù)據(jù)較歷年平均值有較大不同，2020年漲潮量為3 507億m3，較歷年的年平均漲潮量減少14.6％；年落潮潮量為15 120億m3，較歷年的年平均落潮潮量增大12.3％。其中，7月漲潮潮量為54.00億m3，較歷年7月平均漲潮潮量減小67.3％；7月落潮潮量為2 235億m3，較歷年7月平均落潮潮量增大約37.5％。

2020年徐六涇上游來水增大，年凈泄輸沙量較歷年平均值增大64.4％，為15 400萬t；7月凈泄輸沙量為4 960萬t，較歷年7月平均值增大149.4％（圖5）。年內(nèi)分布來看，徐六涇站汛期（5～10月）凈泄輸沙量占全年的75.9％，其中7月占比21.2％；2020年內(nèi)各月凈泄輸沙量較多年平均明顯增大。2020年徐六涇站年漲潮輸沙量為2 770萬t，較歷年的年平均漲潮輸沙量減少28.1％；年落潮輸沙量為18 200萬t，較歷年的年平均落潮輸沙量增大37.5％。2020年7月受上游來水增大影響，漲潮輸沙量較歷年7月平均值減少60.2％，而落潮輸沙量較歷年7月平均值增大約131.7％。

2.4.2 沙量變化

2020年徐六涇站年平均含沙量最高，為0.134 kg/m3，較歷年增大31.4％。2020年汛期平均含沙量0.144 kg/m3，較歷年增大33.3％；非汛期平均含沙量為0.056 kg/m3，較歷年減少22.2％。2020年7月平均含沙量為0.228 kg/m3，較歷年7月平均值增大71.4％。2020年7月高洪測驗期間，徐六涇站懸移質(zhì)中值粒徑變化范圍為0.015～0.039 mm，與歷年統(tǒng)計值相比略粗。

3 結(jié) 論

本文將徐六涇站2011～2022年來的水沙資料與2020年徐六涇站7月高洪測驗取得的水沙資料進行對比分析，總結(jié)長江口水沙特性如下。

（1） 長江口多年凈泄潮量呈增長變化，漲潮量無明顯變化，落潮量與凈泄量變化一致。水量年內(nèi)分配呈單峰型，主要集中在汛期。

（2） 長江口多個時間尺度上的平均含沙量均呈波動減小趨勢，月均凈泄輸沙量、含沙量在年內(nèi)分配上與潮流量較為一致，均呈單峰分布，最大輸沙量、最大含沙量及最大潮流量出現(xiàn)時間一致，且汛期含沙量明顯高于非汛期。由于長江口灘地、河床形態(tài)等受河流輸沙量等影響顯著，準確把握含沙量數(shù)據(jù)及變化規(guī)律有利于河口地區(qū)工程建設與深水航道護理等。

（3） 特殊洪水年長江口凈泄潮流量增長明顯，且年內(nèi)分配更為集中。2020年降水量大，上游來水多，潮量和輸沙量都顯著偏大，2020年凈泄潮流量與多年平均相比增大49.5%。應著重把握特殊洪水年長江口潮流量、含沙量情況，為防洪以及河口地區(qū)工程建設等奠定基礎。

（4） 長江口懸移質(zhì)顆粒主要由黏土和粉砂組成，且隨時間變化差異不大，規(guī)律性不強。2020年高洪期間懸移質(zhì)顆粒粒徑較歷年統(tǒng)計值相比略粗，大洪水挾沙能力較強。

（5） 2011～2022年來潮流量呈增長趨勢，而輸沙量卻呈減少趨勢，其原因可能是：① 上游地區(qū)植被覆蓋率增加，水土保持效果顯著；② 水庫壩體的攔沙作用。

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