朱建榮，鮑道陽

(1. 華東師范大學(xué) 河口海岸國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062)

?

近60年來長江河口河勢變化及其對水動力和鹽水入侵的影響

I. 河勢變化

朱建榮1，鮑道陽1

(1. 華東師范大學(xué) 河口海岸國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200062)

河勢是影響河口水動力和鹽水入侵基本因子。本文利用20世紀(jì)50和70年代長江河口海圖，數(shù)值化岸線和水深，結(jié)合2012年長江河口實(shí)測水深資料，分析長江河口自50年代以來的河勢變化。長江河口為分汊河口，50年代僅為二級分汊，至70年代才形成三級分汊，四口入海的河勢格局。70年代相比于50年代，北支淤淺嚴(yán)重，其上、中、下段容積變化分別為-64.13×106、-306.60×106和-639.27×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-16.30%、-22.74%和-25.69%，均顯著減小；南支的上、中、下段容積變化分別為-28.61×106、-35.69×106和126.43×106m3，相應(yīng)的變化率分別為-1.30%、-2.12%和4.36%；北港由于崇明淺灘和橫沙淺灘的淤淺，下段容積明顯減小，其上段和下段容積變化分別為109.21×106和-797.14×106m3，對應(yīng)的變化率分別為5.01%和-15.25%；南港上段由于河道淤淺容積減小，下段北由于銅沙淺灘被沖開形成北槽，導(dǎo)致水深變深、容積增加，其上段、下段北和下段南容積變化分別為-238.95×106、203.58×106和153.34×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-8.96%、6.85%和3.26%。2012年相比于70年代，北支由于大量淤淺和圍墾容積大幅減小，其上、中、下段容積變化分別為-199.06×106、-504.61×106和-654.12×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-60.45%、-48.44%和-35.38%；南支的上、中、下段容積變化分別為92.34×106、193.01×106和-163.62×106m3，相應(yīng)的變化率分別為4.24%、11.73%和-5.40%；北港上段青草沙水庫的圍墾和下段橫沙東灘的圍墾造成面積和容積減小，其上段和下段容積變化分別為-154.64×106和-511.79×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-6.75%和-11.55%；南港由于上段河道刷深而下段九段沙以及南匯邊灘淤淺、圍墾，導(dǎo)致其容積上段增加，下段減小，上段、下段北和下段南容積變化分別為136.39×106、-658.28×106和-1 266.11×106m3，對應(yīng)的變化率分別為5.62%、-20.73%和-26.06%。

長江河口；河勢變化；岸線；水體容積

1 引言

河勢變化是河口地貌和沉積研究的基本內(nèi)容，也是研究河口水文、鹽度和泥沙等變化的基礎(chǔ)。河勢變化是由泥沙輸運(yùn)、沉積自然演變和人類活動(如建筑海堤、灘涂圍墾等)引起的。在長時間尺度上，陳吉余等提出了兩千年來長江河口的發(fā)育模式[1]，即南岸邊灘推展，北岸沙島并岸，河口縮窄，河道成形，河槽加深。在當(dāng)代較短的時間尺度上，造成長江河口河勢變化的主要是人類活動，如北槽深水航道工程、青草沙水庫工程、南匯邊灘和橫沙東灘圈圍工程等。河勢的變化會引起河口水動力的變化，如分流比、潮汐、潮流和余流等。水動力的變化進(jìn)而引起物質(zhì)輸運(yùn)的變化。

長江河口水動力和鹽水入侵受徑流、潮汐、風(fēng)應(yīng)力、混合、科氏力、口外陸架環(huán)流和海平面上升等動力因子的影響，其中起決定作用的是徑流量和潮汐。徑流量大，鹽水入侵弱；徑流量弱，鹽水入侵強(qiáng)；長江流域干旱和重大工程是通過改變徑流量而影響河口鹽水入侵[2—6]。潮汐增強(qiáng)，鹽水入侵加劇，長江河口潮汐的半日、半月和季節(jié)性變化均對鹽水入侵產(chǎn)生顯著的影響[7—9]。長江河口冬季盛行北風(fēng)，北風(fēng)產(chǎn)生向陸的Ekman水體輸運(yùn)，會加劇河口鹽水入侵[9—11]。河底的潮流應(yīng)力和河表面風(fēng)的攪動，產(chǎn)生垂向湍流混合，改變鹽度的垂向分層和鹽水楔形狀，進(jìn)而影響鹽水入侵強(qiáng)弱[12]。科氏力使得漲潮流帶來的高鹽水位于長江河口各個汊道的北側(cè)，落潮流帶來的低鹽水位于長江河口各個汊道的南側(cè)，形成鹽水入侵的橫向差異[11]。長江口外陸架環(huán)流(臺灣暖流和蘇北沿岸流)帶來高鹽水，是長江河口鹽水入侵的源[13]。海平面上升加大了河口水深，使得入海徑流流速變小、潮流增大，導(dǎo)致鹽水入侵加劇，在口門和北支上段鹽度鋒面處鹽度增大最為明顯[14]。

近幾年長江河口南匯邊灘圈圍、北支新村沙南水道封堵和北港北汊變寬變深，改變了長江河口的局部地形，影響水動力和鹽水入侵[15—17]。但在近60年較長時間尺度上，長江河口河勢變化對水動力和鹽水入侵的影響，尚未作過研究。本文收集1958、1972、1974、1979年長江河口海圖，數(shù)值化岸線和水深，訂正至平均海平面，對比2012年長江河口水深實(shí)測資料，分析長江河口自20世紀(jì)50年代以來的河勢變化及其對水動力和鹽水入侵的影響。因內(nèi)容較多，論文分3個部分，第Ⅰ部分為近60年來長江河口河勢變化，第Ⅱ部分為河勢變化對水動力的影響，第Ⅲ部分為河勢變化對鹽水入侵的影響。本文第I部分河勢的變化從岸線變化、河槽面積、容積變化和沿橫斷面水深變化來分析長江河口不同年代河勢及其變化。

2 河勢變化

本文收集20世紀(jì)50年代和70年代的長江河口海圖，對每張海圖掃描、數(shù)值化岸線和水深，將水深和潮灘高程從海圖上的理論最低潮面訂正至平均海平面，得到這兩個年代的長江河口河勢分布(圖1、圖2)。2012年長江河口河勢分布為作者單位和合作單位實(shí)測得到的(圖3)。為更好地比較岸線的變化，圖4給出了3個年代岸線的分布，并將南支、北支、北港和南港分成幾個區(qū)域。

2.1 概況

長江河口為分汊河口。20世紀(jì)50年代(圖1)，長江河口為二級分汊，第一級由崇明島分為北支和南支，分汊口在江心沙北汊北側(cè)與北支上端的交匯處，遠(yuǎn)比目前分汊口北移；第二級由鴨窩沙和橫沙島分為北港和南港，分汊口位于扁擔(dān)沙的前端；當(dāng)時橫沙島東側(cè)的銅沙淺灘向東南伸展，還未出現(xiàn)南槽和北槽的第三級分汊；長興島還未成型，區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)鴨窩沙、園沙等4個小島。在70年代(圖2)，江心沙向北并岸，江心沙北汊已基本淤亡，東方紅農(nóng)場的灘涂圍墾使得徐六涇河道縮窄，第一級分汊口大幅向南移動；第二級分汊口深受扁擔(dān)沙和瀏河沙演變的影響[18]，在兩沙洲之間出現(xiàn)新橋通道，分汊口位于新橋通道的上端，鴨窩沙、園沙等幾個沙島還未連成整個島嶼；出現(xiàn)了第三級分汊，由九段沙將南港分為北槽和南槽。該分汊是由1954年長江發(fā)生大洪水后，在銅沙淺灘上切割逐漸形成北槽后產(chǎn)生的，被切割分離的沙體就是九段沙的雛形[19]。長江河口“三級分汊，四口入?！钡暮觿莞窬?，于70年代正式成型。在現(xiàn)代的2012年(圖3)，第一級分汊口西側(cè)的江心沙早已完全并岸、消失；瀏河沙上溯，新橋通道上移、變寬，第二級分汊口向上游移動；鴨窩沙、園沙等幾個沙島早已形成整個島嶼(長興島)；2010年建成的大型邊灘水庫青草沙水庫位于長興島西側(cè)，水庫堤壩和附屬的穩(wěn)定河勢工程加固了南北港分汊口；北槽深水航道工程的建設(shè)，使得南導(dǎo)堤上端的魚嘴成為第三級分汊的分汊口。深水航道南北導(dǎo)堤和丁壩使得北槽成為人工汊道，阻隔口門處北港、北槽和南槽間水沙鹽的橫向輸運(yùn)，南槽成為喇叭口河道。

圖1 20世紀(jì)50年代長江河口河勢Fig.1 River regime of the Changjiang Estuary in the 1950s

圖2 20世紀(jì)70年代長江河口河勢Fig.2 River regime of the Changjiang Estuary in the 1970s

圖3 2012年長江河口河勢Fig.3 River regime of the Changjiang Estuary in 2012

圖4 長江河口岸線變化Fig.4 The shoreline changes of the Changjiang Estuary20世紀(jì)50年代：紅色；20世紀(jì)70年代：綠色；2012年：黑線。給出橫斷面sec1-sec7位置，用于給出水深沿橫斷面分布。給出劃分長江河口各個區(qū)域1-12的位置，用于計(jì)算各區(qū)域面積和容積Red line:1950s; blue line:1970s; black line:2012. The transections sec1-sec7 were specified to show the water depth. The positions of area 1-12 were divided to calculate their area and volume

2.2 北支

歷史資料表明，北支曾是長江入海的主通道。18世紀(jì)后，長江入海主流轉(zhuǎn)為南支，1915年北支分流比減小到25%[20]。之后北支河槽不斷淤積、萎縮，加之大量的圍墾工程，北支汊道軸線與南支主流軸線夾角不斷增大，分流比急劇減小，至今枯季北支分流比已不足5%。

2.2.1 岸線變化

在北支上段(圖4，區(qū)域1)，50年代至70年代，在崇明島西北岸線大幅向北移動，潮灘變陸地，河道北側(cè)和西側(cè)岸線向陸移動，河道處于縮窄狀態(tài)。從70年代至2012年，崇明島西北角岸線繼續(xù)向北移動，河道明顯變窄，彎道變急；其他地方岸線變化不大。

在北支中段(區(qū)域2)，從50年代至70年代，南側(cè)岸線變化不大；北側(cè)岸線上段向北移動，處于沖刷狀態(tài)，中下段岸線略向北移動。從70年代至2012年，南側(cè)岸線發(fā)生了巨大變化，大幅北移，河道縮窄近一半；北側(cè)岸線已無變化。

在北支下段(區(qū)域3)，從50年代至70年代，南側(cè)岸線略微向南移動，北側(cè)岸線略微向北移動。從70年代至2012年，南側(cè)岸線大幅北移，北側(cè)岸線不變，北支口門縮窄；崇明東灘大幅向東淤漲，北支口門向東延伸。

2.2.2 沿橫斷面水深變化

給出北支3個橫斷面(圖4)水深在50年代、70年代和2012年的分布(圖5)。斷面1位于北支上端，在50年代斷面寬4.3 km；兩側(cè)淺中間深，最大水深達(dá)到4.7 m。至70年代，由于崇明島西邊岸線的西移，斷面寬度減小為3.9 km，水深兩側(cè)深中間淺，西側(cè)水槽很深，水深達(dá)到12 m，東側(cè)水槽水深4.6 m。至2012年斷面顯著束窄，尤其是西側(cè)的江心沙的消失，河道寬度僅為2.18 km；原先東側(cè)的水域完全淤積成為淺灘，僅留靠西的一條狹窄通道，最大水深6.8 m。

圖5 北支沿橫斷面sec1、sec2和sec3水深分布Fig.5 Profiles of water depth along the transection sec1，sec2 and sec3 in the North Brunch面向上游，左側(cè)岸線為水深線的起點(diǎn)，右側(cè)岸線為水深線的終點(diǎn)。紅線：20世紀(jì)50年代；綠線：20世紀(jì)70年代；黑線：2012年Facing upstream，the start point of the water depth line locates at the left coastline，and the end point of the water depth line locates at the right coastline. Red line:1950s; green line:1970s; black line:2012

橫斷面2位于北支中上段，在50年代斷面寬度約為4.1 km，北側(cè)有一較深水槽，深度達(dá)到12 m。至70年代南北岸線大幅向北移動，斷面寬度略有減小，約為3.5 km，水深分布較為均勻，平均為3.3 m。至2012年，斷面顯著變窄，北岸南移，南岸北移，寬度僅為2 km；中部淤積，南北側(cè)有水槽，特別是北側(cè)發(fā)展出了一條較深的水槽，最大水深達(dá)到7.8 m。

橫斷面3位于北支中下段，在50年代寬度約為9.4 km，最大水深7 m左右；河道中間有一淺灘，寬度大約1 km。至70年代斷面寬度略有增加，約為10.5 km；水深變淺，最大水深約為4 m。至2012年，由于崇明北緣邊灘的淤積，南側(cè)岸線北移，寬度減為9.3 km；南側(cè)水深大幅減小，出現(xiàn)水深高于海平面的灘地，北側(cè)水深較70年代變化不大。

2.2.3 面積和容積變化

將北支劃分為上段(區(qū)域1)、中段(區(qū)域2)和下段(區(qū)域3)，北支口門外為區(qū)域4(見圖4)。在50年代，北支的上、中、下段面積分別為79.13×106、257.19×106和414.15×106m2，容積分別為393.43×106、1 348.36×106和2 488.15×106m3；至70年代，北支的上、中、下段面積分別為75.36×106、264.81×106和431.81×106m2，容積分別為329.30×106、1 041.76×106和1 848.88×106m3；至2012年，北支的上、中、下段面積分別為53.46×106、148.02×106和309.98×106m2，容積分別為130.24×106、537.15×106和1 194.76×106m3。

70年代相比于50年代，北支的上、中、下段面積變化分別為-3.77×106、7.62×106和17.66×106m2，對應(yīng)的變化率分別為-4.77%、2.96%和4.26%，容積變化分別為-64.13×106、-306.60×106和-639.27×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-16.30%、-22.74%和-25.69%。可見，從面積上看，北支上段減小，中段和下段增加。但從容積上看，北支上段、中段和下段均減小，幅度明顯，原因如上所述，北支淤淺嚴(yán)重。

2012年相比于70年代，北支的上、中、下段面積變化分別為-21.90×106、-116.79×106和-121.83×106m2，對應(yīng)的變化率分別為-29.06%、-44.10%和-28.21%，容積變化分別為-199.06×106、-504.61×106和-654.12×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-60.45%、-48.44%和-35.38%。從面積上看，北支上段、中段和下段均大幅減小，原因在于70年代至2012年間北支經(jīng)歷了大量圍墾工程，如1991-1996年崇明北邊緣邊灘圍墾、2002-2003年黃瓜沙圍墾、2008年崇明北湖下游圈圍等[21]。從容積上看，北支上段、中段和下段由于北支的大量淤淺大幅減小。

在北支口門外(區(qū)域4)，在50年代面積為761.21×106m2，容積為6 047.82×106m3；至70年代，面積為761.21×106m2，容積為6 142.71×106m3。70年代相比于50年代，面積沒有變化，容積變化了94.90×106m3，變化率為1.57%。至2012年，面積為761.21×106m2，容積為6 145.66×106m3，相比于70年代，面積沒有變化，容積變化了2.95×106m3，變化率為0.05%。崇明淺灘的淤淺使該區(qū)域西南部分水深變淺，但該區(qū)域水深在3個年代逐漸變深，加之北港北汊向這個區(qū)域發(fā)展，所以該區(qū)域的容積在3個年代略有增大趨勢，變化幅度很小。

2.3 南支

南支河段上自徐六涇，下至吳淞口，為長江入海主流。1958年，南支上段徐六涇人工節(jié)點(diǎn)的形成，對南支河勢起到了較好的控制作用[19]。中段白茆沙將河道分成南、北兩條水道。下段扁擔(dān)沙又將河道分為南支主槽和新橋水道，扁擔(dān)沙、瀏河沙、中央沙等沙體的演變，影響南支河勢變化。

2.3.1 岸線變化

在南支上段(區(qū)域5)，從50年代至70年代，隨著南通、東方紅農(nóng)場的相繼建成，徐六涇河道北岸岸線大幅向南移動，河寬顯著束窄。江心沙大幅北移，幾乎與北岸相接。崇明島西南角岸線由于老白茆沙的并岸向西大幅移動。從70年代至2012年，徐六涇河道北岸岸線已無變化；江心沙已完全并岸，加大了南北支河道的夾角；其余地方岸線變化不大。

在南支中段(區(qū)域6)，從50年代至70年代，北側(cè)岸線向南移動，南豐沙沖刷消失，南側(cè)岸線變化不大。從70年代至2012年北側(cè)岸線向南略有移動，其它地方岸線基本不變。

在南支下段(區(qū)域7)，從50年代至70年代岸線沒有變化。從70年代至2012年，南側(cè)岸線向北略有移動，北側(cè)岸線沒有變化。隨著青草沙水庫的建成，該區(qū)域東側(cè)部分圍墾成陸。

從50年代至2012年，南支主體岸線變化不大，主要變化在上下兩個分汊口，上段變化改變了南北支分汊口的角度，下段變化改變了南北港分汊口的形狀。

2.3.2 沿橫斷面水深變化

對南支共取4個橫斷面(圖4)，水深在50年代、70年代和2012年的分布見圖6。 斷面4位于徐六涇河道，水深呈“V”字形。50年代斷面寬度達(dá)到9.9 km，但6 km以北都是高程接近海平面的灘地；南側(cè)水深最大處在2.2 km處，最大水深為38.9 m。至70年代由于北岸南通、東方紅農(nóng)場的圍墾，北側(cè)岸線大幅南移，導(dǎo)致斷面寬度大幅束窄至5.7 km；水深分布形狀沒有很大變化，最大水深變小為27.4 m。至2012年，該斷面寬度較70年代沒有變化，“V”字形向南移動，水深最大值在1.6 km處，最大水深為39.4 m。

斷面5位于崇頭以下河道，在50年代寬度達(dá)到11.7 km，水深從南岸至北岸逐步減小，南側(cè)主河道最大水深達(dá)到18.0 m。至70年代由于老白茆沙的并岸，斷面寬度減小為9.2 km，水深分布與50年代相似，南側(cè)主河道最大水深為21.5 m。至2012年北側(cè)岸線繼續(xù)南移，斷面寬度縮減為8.9 km；由于白茆沙的再次形成和發(fā)展，將該斷面河道分為南北兩個水道，南水道水深較深，最大水深為25.7 m，北水道較淺，最大水深為15.2 m。

斷面6位于瀏河口附近河道，河寬在3個年代都沒有變化，均為13.6 km。因?yàn)樵摱螢┎坌问綇?fù)雜，水深沿橫斷面波動很大。在50年代南側(cè)主河道水深最大值在5.5 km處，最大水深為18.8 m；至70年代水深變淺，最大水深為14.4 m；至2012年主河道南移，水深最大值在4.3 km處，最大水深為20.1 m。

斷面7位于南北港分汊口，斷面兩端水深深，中間水深淺。斷面寬度在3個年代沒有變化，均為15.9 km。在50年代斷面南側(cè)南港入口河道最大水深19.2 m，北側(cè)北港入口河道最大水深14.8 m；至70年代南側(cè)南港入口河道最大水深19.0 m，北側(cè)北港入口河道最大水深13.4 m，較50年代變化不大。至2012年青草沙水庫的建成，使該斷面南北分離，工程在該斷面上的長度達(dá)到5 km；南側(cè)南港入口河道最大水深18.9 m，北側(cè)北港入口河道最大水深18.3 m。

圖6 南支沿橫斷面sec4、sec5、sec6和sec7水深分布Fig.6 Profiles of water depth along the transection sec4，sec5 and sec6 in the South Brunch面向上游，左側(cè)岸線為水深線的起點(diǎn)，右側(cè)岸線為水深線的終點(diǎn)。紅線：20世紀(jì)50年代；綠線：20世紀(jì)70年代；黑線：2012年Facing upstream，the start point of the water depth line locates at the left coastline，and the end point of the water depth line locates at the right coastline. Red line:1950s; green line:1970s; black line:2012

2.3.3 面積和容積變化

將南支劃分為上段(區(qū)域5)、中段(區(qū)域6)、下段(區(qū)域7)。在50年代，南支的上、中、下段面積分別為316.03×106、209.31×106和350.66×106m2，容積分別為2 206.06×106、1 681.57×106和2 902.06×106m3；至70年代，南支的上、中、下段面積分別為257.68×106、204.32×106和357.04×106m2，容積分別為2 177.45×106、1 645.88×106和3 028.49×106m3；至2012年，南支的上、中、下段面積分別為241.02×106、200.94×106和316.99×106m2，容積分別為2 269.80×106、1 838.89×106和2 864.87×106m3。

70年代相比于50年代，南支的上、中、下段面積變化分別為-58.35×106、-4.99×106和6.38×106m2，相應(yīng)的變化率分別為-18.46%、-2.38%和1.82%。南支上段面積大幅減小，中段略有減小，下段略有增加。上段大幅減小的原因在于南通、東方紅農(nóng)場的圍墾以及崇明島西南角的南移大幅束窄了上段河道。容積變化分別為-28.61×106、-35.69×106和126.43×106m3，相應(yīng)的變化率分別為-1.30%、-2.12%和4.36%。南支上段和中段容積減小，下段增加，變化幅度不大，上段由于北側(cè)圍墾，導(dǎo)致南側(cè)河道刷深，所以容積變化幅度不大。

2012年相比于70年代，南支的上、中、下段面積變化分別為-16.66×106、-3.38×106和-40.05×106m2，相應(yīng)的變化率分別為-6.47%、-1.66%和-11.22%。南支上段、中段和下段面積均有減小，下段最為明顯，原因在于青草沙水庫圈圍。容積變化分別為92.34×106、193.01×106和-163.62×106m3，相應(yīng)的變化率分別為4.24%、11.73%和-5.40%。南支上段和中段容積增加，下段減小。

2.4 北港

2.4.1 岸線變化

北港劃分為上段(區(qū)域8)和下段(區(qū)域9)。北港上段(區(qū)域8)，50年代至70年代岸線基本沒變，僅西側(cè)的一些小島逐漸消失。70年代至2012年，鴨窩沙、園沙等沙島合并，形成現(xiàn)在的長興島；青草沙水庫工程使長興島西北側(cè)岸線大幅北移；北側(cè)崇明東灘岸線大幅南移，并向東延伸。

北港下段(區(qū)域9)，在50年代和70年代沒有陸地。至2012年，橫沙東灘的圍墾使該區(qū)域西南側(cè)成陸。

2.4.2 面積和容積變化

在50年代，北港的上段和下段面積分別為328.68×106和744.78×106m2，容積分別為2 181.45×106和5 226.97×106m3；至70年代，北港的上段和下段面積分別為336.96×106和745.37×106m2，容積分別為2 290.66×106和4 429.85×106m3；至2012年，北港的上段和下段面積分別為223.22×106和703.80×106m2，容積分別為2 136.02×106和3 918.06×106m3。

70年代相比于50年代，北港的上段和下段面積變化分別為8.28×106和0.59×106m2，對應(yīng)的變化率分別為2.52%和0.08%?？梢?，北港的上段和下段面積略有增加。上段和下段容積變化分別為109.21×106和-797.14×106m3，對應(yīng)的變化率分別為5.01%和-15.25%。北港上段容積小幅增加，下段大幅減小。崇明淺灘和橫沙淺灘的淤淺，使下段容積明顯減小。

2012年相比于70年代，北港的上段和下段面積變化分別為-113.74×106和-41.57×106m2，對應(yīng)的變化率分別為-33.76%和-5.58%，容積變化分別為-154.64×106和-511.79×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-6.75%和-11.55%。從面積上看，北港的上段由于青草沙水庫的圍墾大幅減小，下段由于橫沙東灘的圍墾略有減小。從容積上看，北港上段和下段均減小。

2.5 南港

由于50年代北槽和南槽還未分離形成，南港劃分為上段(區(qū)域10)、下段北(區(qū)域11)和下段南(區(qū)域12)。

2.5.1 岸線變化

南港上段(區(qū)域10)，從50年代至70年代的變化同北港上段，西北角的一些小島消失，其他地方岸線基本不變。從70年代至2012年，長興島的形成使北側(cè)岸線連為一條，南側(cè)岸線沒有太大變化。

南港下段北(區(qū)域11)，從50年代至70年代，岸線沒有太大變化。從70年代至2012年，橫沙東灘的圍墾使該區(qū)域西北側(cè)成陸;南側(cè)九段沙部分成陸。

南港下段南(區(qū)域12)，從50年代至70年代，岸線變化不大。從70年代至2012年，南匯邊灘的圍墾使南側(cè)岸線東移；北側(cè)九段沙部分成陸。

2.5.2 面積和容積變化

在50年代，南港的上段、下段北和下段南面積分別為284.55×106、481.10×106和900.47×106m2，容積分別為2 667.32×106、2 971.32×106和4 704.97×106m3；至70年代，南港的上段、下段北和下段南面積分別為292.96×106、482.42×106和900.30×106m2，容積分別為2 428.37×106、3 174.89×106和4 858.31×106m3；至2012年，南港的上段、下段北和下段南面積分別為263.88×106、450.90×106和722.19×106m2，容積分別為2 564.75×106、2 516.61×106和3 592.20×106m3。

70年代相比于50年代，南港的上段、下段北和下段南面積變化分別為8.41×106、1.33×106和-0.18×106m2，對應(yīng)的變化率分別為2.96%、0.28%和-0.02%，容積變化分別為-238.95×106、203.58×106和153.34×106m3，對應(yīng)的變化率分別為-8.96%、6.85%和3.26%。從面積上看，南港的上段和下段北增加，下段南減小，變化幅度很小。從容積上看，南港的上段減小，下段北和下段南增加，上段由于河道淤淺容積減小，下段北由于銅沙淺灘被沖開形成北槽，導(dǎo)致水深變深、容積增加。

2012年相比于70年代，南港的上段、下段北和下段南面積變化分別為-29.08×106、-31.52×106和-178.11×106m2，對應(yīng)的變化率分別為-9.93%、-6.53%和-19.78%，容積變化分別為136.39×106、-658.28×106和-1 266.11×106m3，對應(yīng)的變化率分別為5.62%、-20.73%和-26.06%。從面積上看，南支上段、中段和下段均有減小，原因在于上段長興島的形成、下段北橫沙東灘的圍墾以及下段南匯邊灘的圍墾。從容積上看，南港上段增加，下段減小，原因是上段河道刷深而下段九段沙以及南匯邊灘淤淺、圍墾。

3 結(jié)論

利用20世紀(jì)50和70年代長江河口海圖，數(shù)值化岸線和水深，結(jié)合2012年長江河口水深實(shí)測資料，給出了70年代相比于50年代、2012年相比于70年代北支上段中段下段、南支上段中段下段、北港上段下段、南港上段下段北和下段南的面積和容積變化量值和變化率，分析了河勢變化的原因，主要結(jié)論為：

(1)長江河口為分汊河口，20世紀(jì)50年代僅為二級分汊，橫沙島東側(cè)的銅沙淺灘向東南伸展，還未出現(xiàn)南槽和北槽的第三級分汊。第一級由崇明島分為北支和南支，分汊口在江心沙北汊北側(cè)與北支上端的交匯處，遠(yuǎn)比目前分汊口北移；第二級由鴨窩沙和橫沙島分為北港和南港，分汊口位于扁擔(dān)沙的前端；當(dāng)時長興島還未成型，區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)鴨窩沙、園沙等4個小島。至70年代才形成 “三級分汊，四口入?！钡暮觿莞窬帧Ｔ诘谝患壏帚饪诮纳诚虮辈?，江心沙北汊已基本淤亡，第一級分汊口大幅向南移動；第二級分汊口位于新橋通道的上端，鴨窩沙、園沙等幾個沙島還未連成整個島嶼；出現(xiàn)了第三級分汊，由九段沙將南港分為北槽和南槽。至現(xiàn)代的2012年，第一級分汊口西側(cè)的江心沙早已完全并岸、消失；第二級分汊口向上游移動，2010年建成的大型青草沙水庫加固了南北港分汊口；北槽深水航道工程的建設(shè)，使得南導(dǎo)堤上端的魚嘴成為第三級分汊口；深水航道南北導(dǎo)堤和丁壩使得北槽成為人工汊道，南槽成為喇叭口河道。

(2)在北支上段，50年代至70年代，河道處于縮窄狀態(tài)；70年代至2012年，河道繼續(xù)變窄，彎道變急。在北支中段，從50年代至70年代、70年代至2012年，南側(cè)岸線發(fā)生了巨大變化，大幅北移，河道縮窄近一半。在北支下段，從50年代至70年代、70年代至2012年，南側(cè)岸線大幅北移，北支口門縮窄；崇明東灘大幅向東淤漲，北支口門向東延伸。

(3)在南支河段，從50年代至2012年，主體岸線變化不大，主要變化在上下兩個分汊口，上段變化改變了南北支分汊口的角度，下段變化改變了南北港分汊口的形狀。70年代相比于50年代，上段面積大幅減小，原因在于南通、東方紅農(nóng)場的圍墾以及崇明島西南角的南移大幅束窄了上段河道；上段由于北側(cè)圍墾，導(dǎo)致南側(cè)河道刷深，容積變化幅度不大。2012年相比于70年代，南支上段、中段和下段面積均有減小，下段最為明顯，原因在于青草沙水庫圈圍。

(4)在北港河段，70年代相比于50年代，崇明淺灘和橫沙淺灘的淤淺，使下段容積明顯減小。2012年相比于70年代，北港的上段由于青草沙水庫的圍墾和下段橫沙東灘的圍墾造成面積和容積減小。

(5)在南港河段，70年代相比于50年代，南港的上段容積減小，下段北和下段南容積增加，上段由于河道淤淺容積減小，下段北由于銅沙淺灘被沖開形成北槽，導(dǎo)致水深變深、容積增加。2012年相比于70年代，南港上段、下段北和下段南面積均有減小，原因在于上段長興島的形成、下段北橫沙東灘的圍墾以及下段南匯邊灘的圍墾。從容積上看，南港上段增加，下段減小，原因是上段河道刷深而下段九段沙以及南匯邊灘淤淺、圍墾。

河勢是影響河口水動力和鹽水入侵基本的因子，下文將基于50年代、70年代和2012年長江河口河勢，數(shù)值模擬和分析不同年代潮汐潮流、分流比、余流和鹽水入侵及其變化。

[1] 陳吉余，沈煥庭，惲才興，等. 長江河口動力過程和地貌演變[M]. 上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1988:31-37.

Chen Jiyu，Shen Haunting，Yun Caixing，et al. Processes of Dynamics and Geomorphology of the Changjiang Estuary[M]. Shanghai:Shanghai Scientific and Technical Publishers，1988:31-37.

[2] 朱建榮，吳輝，李路，等. 極端干旱水文年(2006)中長江河口的鹽水入侵[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2010(4):1-6，25.

Zhu Jianrong，Wu Hui，Li Lu，et al. Saltwater intrusion in the Changjiang Estuary in the extremely drought hydrological year 2006[J]. Journal of East China Normal University (Natural science)，2010(4):1-6，25.

[3] Xu Kun，Zhu Jianrong，Gu Yuliang. Impact of the eastern water diversion from the south to the north project on the saltwater intrusion in the Changjiang Estuary in China[J]. Acta Oceanologica Sinica，2012，31(3):47-58.

[4] Qiu Cheng，Zhu Jianrong. Influence of seasonal runoff regulation by the Three Gorges Reservoir on saltwater intrusion in the Changjiang River Estuary[J]. Continental Shelf Research，2013，71:16-26.

[5] 侯成程，朱建榮. 長江河口鹽水入侵對大通枯季徑流量變化的響應(yīng)時間[J]. 海洋學(xué)報，2013，35(4):29-35.

Hou Chengcheng，Zhu Jianrong. The response time of saltwater intrusion in the Changjiang River Estuary to the change of river discharge in dry season[J]. Haiyang Xuebao，2013，35(4):29-35.

[6] 裘誠，朱建榮. 低徑流量條件下海平面上升對長江口淡水資源的影響[J]. 氣候變化研究進(jìn)展，2015，11(4):245-255.

Qiu Cheng，Zhu Jianrong. Impact of sea-level rise on saltwater intrusion in the Changjiang Estuary in the low river discharge cases[J]. Progressus Inquisitiones de Mutatione Climatis，2015，11(4):245-255.

[7] Wu Hui，Zhu Jianrong，Chen Bingrui，et al. Quantitative relationship of runoff and tide to saltwater spilling over from the North Branch in the Changjiang Estuary:A numerical study[J]. Estuarine，Coastal and Shelf Science，2006，69(1/2):125-132.

[8] Qiu Cheng，Zhu Jianrong，Gu Yuliang. Impact of seasonal tide variation on saltwater intrusion in the Changjiang River estuary[J]. Chinese Journal of Oceanology and Limnology，2012，30(2):342-351.

[9] 王紹祥，朱建榮. 不同潮型和風(fēng)況下青草沙水庫取水口鹽水入侵來源[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015(4):65-76.

Wang Shaoxiang，Zhu Jianrong. Saltwater intrusion sources at the water intake of Qingcaosha Reservoir in different tidal pattern and wind case[J]. Journal of East China Normal University (Natural Science)，2015(4):65-76.

[10] Li Lu，Zhu Jianrong，Wu Hui. Impacts of wind stress on saltwater intrusion in the Yangtze Estuary[J]. Science China Earth Sciences，2012，55(7):1178-1192.

[11] 朱建榮，傅利輝，吳輝. 風(fēng)應(yīng)力和科氏力對長江河口沒冒沙淡水帶的影響[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2008(6):1-8，39.

Zhu Jianrong，F(xiàn)u Lihui，Wu Hui. Impact of wind stress and Coriolis Force on the freshwater zone near Meimaosha in the Changjiang Estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Science)，2008(6):1-8，39.

[12] Li Lu，Wu Hui，Liu J T，et al. Sediment transport induced by the advection of a moving salt wedge in the Changjiang Estuary[J]. Journal of Coastal Research，2015，31(3):671-679.

[13] 項(xiàng)印玉，朱建榮，吳輝. 冬季陸架環(huán)流對長江河口鹽水入侵的影響[J]. 自然科學(xué)進(jìn)展，2009，19(2):192-202.

Xiang Yinyu，Zhu Jianrong，Wu Hui. Impact of the shelf circulations in winter on the saltwater intrusion in the Changjiang Estuary[J]. Progress in Natural Science，2009，19(2):192-202.

[14] Qiu Cheng，Zhu Jianrong. Assessing the influence of sea level rise on salt transport processes and estuarine circulation in the Changjiang River Estuary[J]. Journal of Coastal Research，2015，31(3):661-670.

[15] Li Lu，Zhu Jianrong，Wu Hui，et al. Lateral saltwater intrusion in the North Channel of the Changjiang Estuary[J]. Estuaries and Coasts，2014，37(1):36-55.

[16] 陳涇，朱建榮. 長江河口北支新村沙圍墾工程對鹽水入侵的影響[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2014(4):163-172.

Chen Jing，Zhu Jianrong. Impact of the reclamation project of Xincunsha on the saltwater intrusion in the North Branch of the Changjiang Estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Science)，2014(4):163-172.

[17] 李林江，朱建榮. 長江口南匯邊灘圍墾工程對流場和鹽水入侵的影響[J]. 華東師范大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2015(4):77-86.

Li Linjiang，Zhu Jianrong. Impacts of the reclamation project of Nanhui tidal flat on the currents and saltwater intrusion in the Changjiang Estuary[J]. Journal of East China Normal University (Natural Science)，2015(4):77-86.

[18] 薛鴻超. 長江口南、北港分汊口演變與治理[J]. 海洋工程，2006，24(1):27-33.

Xue Hongchao. Process and regulation of bifurcation of Southern and Northern Waterway in Yangtze River estuary[J]. The Ocean Engineering，2006，24(1):27-33.

[19] 王永忠，陳肅利. 長江口演變趨勢研究與長遠(yuǎn)整治方向探討[J]. 人民長江，2009，40(8):21-24.

Wang Yongzhong，Chen Suli. Study on evolution trend of Yangtze Estuary and exploration of its long-term regulation[J]. Yangtze River，2009，40(8):21-24.

[20] 張靜怡，胡振云，楊鳴慧，等. 近年來長江口北支上段河床演變成因分析[J]. 人民長江，2007，38(2):103-105.

Zhang Jingyi，Hu Zhenyun，Yang Minghui，et al. Cause analysis of upper channel evolution of north branch of the Yangtze River estuary in recent years[J]. Yangtze River，2007，38(2):103-105.

[21] 李伯昌，余文疇，郭忠良，等. 長江口北支近期河床演變分析[J]. 人民長江，2010，41(14):23-27.

Li Bochang，Yu Wenchou，Guo Zhongliang，et al. Analysis on recent evolution of North Branch Channel of Yangtze River Estuary[J]. Yangtze River，2010，41(14):23-27.

[22] 沈煥庭，林衛(wèi)青. 上海長江口水源地環(huán)境分析與戰(zhàn)略選擇[M]. 上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2014.

Shen Huanting，Lin Weiqing. Analysis on the Environment and Strategic Choice of Source Water in Yangtze Estuary in Shanghai[M]. Shanghai:Shanghai Scientific and Technical Publishers，2014.

[23] 沈煥庭，茅志昌，朱建榮. 長江河口鹽水入侵[M]. 北京:海洋出版社，2003.

Shen Huanting，Mao Zhichang，Zhu Jianrong. Saltwater Intrusion in the Changjiang Estuary[M]. Beijing:China Ocean Press，2003．

[24] 李伯昌. 1984年以來長江口北支演變分析[J]. 水利水運(yùn)工程學(xué)報，2006(3):9-17.

Li Bochang. Channel evolution in North Branch of Changjiang River estuary since 1984[J]. Hydro-Science and Engineering，2006(3):9-17.

[25] 張靜怡，黃志良，胡震云. 圍涂對長江口北支河勢影響分析[J]. 海洋工程，2007，25(2):72-77.

Zhang Jingyi，Huang Zhiliang，Hu Zhenyun. Effect of the reclamation project on the north branch of Yangtze River estuary[J]. The Ocean Engineering，2007，25(2):72-77.

[26] 沈煥庭，李九發(fā)，金元?dú)g. 河口漲潮槽的演變及治理[J]. 海洋與湖沼，1995，26(1):83-89.

Shen Huanting，Li Jiufa，Jin Yuanhuan. Evolution and regulation of flood channels in estuaries[J]. Oceanologia et Limnologia Sinica，1995，26(1):83-89.

[27] 張長清，曹華. 長江口北支河床演變趨勢探析[J]. 人民長江，1998，29(2):32-34.

Zhang Changqing，Cao Hua. Analysis on the evolution of the riverbed of North Branch of Yangtze River Estuary[J]. Yangtze River，1998，29(2):32-34.

[28] 陳寶沖. 長江口北支河勢的變化與水、沙、鹽的輸移[J]. 地理科學(xué)，1993，13(4):346-352.

Chen Baochong. The change of the general form and the transport of the water，load and salt in the North-Branch of the Changjiang River Mouth[J]. Scientia Geographica Sinica，1993，13(4):346-352.

[29] 鄒德森，黃志良. 長江口北支近期演變[J]. 泥沙研究，1984(2):11-21.

Zou Desen，Huang Zhiliang. On the recent evolution of the North Branch Channel of the Yangtze River Estuary[J]. Journal of Sediment Research，1984(2):11-21.

[30] 趙德招，劉杰，張俊勇，等. 長江口河勢近15年變化特征及其對河口治理的啟示[J]. 長江科學(xué)院院報，2014，31(7):1-6，20.

Zhao Dezhao，Liu Jie，Zhang Junyong，et al. Characteristics of river regime variation of Yangtze River Estuary in the past 15 years and their enlightenment on estuary regulation[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute，2014，31(7):1-6，20.

The effects of river regime changes in the Changjiang Estuary on hydrodynamics and salinity intrusion in the past 60 years I. River regime changes

Zhu Jianrong1，Bao Daoyang1

(1.StateKeyLaboratoryofEstuarineandCoastalResearch，EastChinaNormalUniversity，Shanghai200062，China)

River regime is an essential factor of hydrodynamics and salinity intrusion in estuaries. In this paper，the digitized sea chart of the Changjiang Estuary in 1950s and 1970s，and measured data in 2012 were used to analyze the river regime changes of the Changjiang Estuary since 1950s. The Changjiang Estuary is a bifurcated estuary，which had two-order bifurcations in 1950s and the situation of the three-order bifurcations and four outlets into the sea was formed since 1970s. Comparing the Changjiang Estuary in 1970s and in 1950s，the volumes of upper reaches、middle reaches and lower reaches of the North Branch had changed by -64.13×106，-306.60×106and-639.27×106m3，the rates were-16.30%，-22.74% and-25.69%，the volume of the North Branch decreased significantly because of the serious siltation; the volumes of upper reaches、middle reaches and lower reaches of the South Branch had changed by-28.61×106，-35.69×106and 126.43×106m3，the rates were-1.30%，-2.12% and 4.36%; the volumes of upper reaches and lower reaches of the North Channel had changed by 109.21×106and -797.14×106m3，the rates were 5.01% and -15.25%，the volume of lower reaches decreased significantly because of the siltation of Chongming Shoal and Hengsha Shoal; the volumes of upper reaches、north lower reaches and south lower reaches of the South Channel had changed by -238.95×106，203.58×106and 153.34×106m3，the rates were -8.96%，6.85% and 3.26%，the volume of upper reaches decreased because of the siltation，the volume of northern lower reaches had increased because the cutting off of Tongsha Shoal increased the depth of water. Comparing the Changjiang Estuary in 2012 and in 1970s，the volumes of upper reaches、middle reaches and lower reaches of the North Branch had changed by -199.06×106，-504.61×106and-654.12×106m3，the rates were -60.45%，-48.44% and -35.38%，the volume of the North Branch decreased significantly because of the serious siltation and reclamation; the volumes of upper reaches、middle reaches and lower reaches of the South Branch had changed by 92.34×106，193.01×106and -163.62×106m3，the rates were 4.24%，11.73% and -5.40%; the volumes of upper reaches and lower reaches of the North Channel had changed -154.64×106and -511.79×106m3，the rates were -6.75% and -11.55%，the volumes had decreased because of the reclamation of Qingcaosha Reservoir and Hengsha eastern tidal flat; the volumes of upper reaches、north lower reaches and south lower reaches of the South Channel had changed by 136.39×106，-658.28×106and -1 266.11×106m3，the rates were 5.62%，-20.73% and -26.06%，the volume of upper reaches had increased because the channel in the upper reaches became deeper and the volume of lower reaches had decreased because of the siltation and reclamation of Jiuduansha and Nanhui tidal flat．

Changjiang Estuary; river regime change; coastline; water volume

2016-03-04；

2016-07-05。

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41476077)；上海市科委重點(diǎn)項(xiàng)目(14231200402)。

朱建榮(1964—)，男，浙江省海寧市人，研究員，從事河口海岸動力學(xué)研究。E-mail:jrzhu@sklec.ecnu.edu.cn

10.3969/j.issn.0253-4193.2016.12.002

P731.23

A

0253-4193(2016)12-0011-12

朱建榮，鮑道陽. 近60年來長江河口河勢變化及其對水動力和鹽水入侵的影響I. 河勢變化[J].海洋學(xué)報，2016，38(12)：11—22，

Zhu Jianrong，Bao Daoyang. The effects of river regime changes in the Changjiang Estuary on hydrodynamics and salinity intrusion in the past 60 years I. River regime changes[J]. Haiyang Xuebao，2016，38(12)：11—22，doi：10.3969/j.issn.0253-4193.2016.12.002