浅谈咸潮入侵对崇明水资源的影响及对策

发表日期:2006-03-17 浏览人数: 作者:应荣弟 徐华 王振锋 来源:《上海水务杂志》2002-3  评论

1 概况

崇明岛位于长江口,是我国的第三大岛,它是一个典型的河口沙岛,三面环江,东濒东海,砥柱中流,镇守着长江的门户,素有“东海瀛洲”之称。界于东经121°09'31〃~121°54'00〃,北纬31°27'00〃~31°51'15〃,东西长约80km,南北宽13~18km,2002年全岛总面积1222km2。具有一个独立完整的水系,为上海市14个水利控制片之一。

外部水系特征:长江河口段为东西走向,东西狭长,平面外形呈喇叭形,长江干流经崇明岛分为长江南支和北支,目前长江下泄径流基本由南支承担。长江口是中等强度的潮汐河口,口内为非正规半日浅海潮,潮流界在江苏镇江和江阴之间,潮区界可达安徽大通附近。每年的枯水季节,受潮水和长江径流减少等因素的影响,形成咸潮入侵南北支,造成咸水包围崇明岛,时间长达数月(如1979年1~4月)。

内部水系特征:崇明境内河网密集,现有市、县级骨干河道33条,长390.22km,共同组成骨干河网,是岛内规模最大、标准最高的河道,是主要的引排水河道。其中市级河道南横引河一条,横贯于南部地区,东西走向,贯穿31条南北走向的县级竖河,部分县级竖河南北两端分别建有水闸,以作挡潮拒咸,水资源调度和控制水位之用,北横引河还有乡镇级河道447条,长1191.26km,全岛水面积109.42km2,占总面积的9.0%。崇明地表水资源的主要补给来源是长江水,长江是本地区最重要的水源地。在枯水季节,由于咸潮入侵,造成水闸引淡能力大幅度下降,给崇明带来了一定程度上水资源危机(季节性淡水资源不足),必将制约社会经济发展。(见图1)

2 咸潮入侵的现状与初步分析

长江至崇明段分为南支和北支,枯水季节长江中上游地区降雨量减少,使长江下泄径流量减少,受潮水顶托和平面环流作用等影响,引起南支咸潮上溯,北支咸潮入侵倒灌南支,形成咸潮包围。加上长江沿线众多的节制闸、抽水站和水库等水利工程的运行,使区间来水量减少,形成对长江径流的分流,加重了河口咸潮入侵程度。

2.1 南支咸潮入侵现状与初步分析

2.1.1 南支咸潮入侵的现状

目前长江下泄径流基本由南支承担,7、8月份大通站多年平均流量在47000m3/s左右,入海淡水量充沛,淡水量远可以扩散到济州岛附近,长江口崇明段盐度甚低。但在枯水期间12月至次年的4月,长江下泄径流量明显减少,特别是在每年的1-3月份,长江月平均径流量仅在10800m3/s左右,咸潮乘机入侵,形成南支咸潮上溯,北支咸潮倒灌南支,造成咸水包围崇明岛。全年最大盐度一般出现在1~3月份,据1992~2001年长江南支堡镇、南门、新建测点氯化物实测资料分析,堡镇氯化物最高含量达5130mg/L(折成盐度为9.3‰)(1992.1.18),南门氯化物最高含量为2730mg/L(折成盐度为5.0‰)(1999.3.25),新建氯化物最高含量为1780mg/L(折成盐度为3.2‰)(1999.3.21),历年崇明长江南支各测点氯化物最高含量详见表1。1~3月份期间堡镇多年平均氯化物含量高达491mg/L,南门为244mg/L,新建稍低为144mg/L。可见,1~3月期间南支咸潮入侵情况已较为严重,特别是南门以东地区,主要受到南支咸潮上溯的影响,南门以西地区主要受到北支咸潮倒灌的影响。

2.1.2 咸潮入侵南支的形式

咸潮上溯南支,这是入海河口咸潮入侵的基本形式。水中氯化物含量与潮水存在以下特点:1.潮位在一天内有两高两低,水中氯化物含量也存在两高两低现象。2.长江口在一个月中出现两次大潮和两次小潮,水中日平均氯化物含量在一个月中也出现两高两低现象,且在相位上滞后于大小潮2~5天(见图2、3);3.纵向氯化物分布基本呈现由下游向上游逐渐递减规律。

2.2 北支咸潮入侵现状与初步分析

2.2.1 北支咸潮倒灌南支是咸潮入侵南支的又一形式,分汊河口水域存在平面环流是引起咸潮倒灌的基本原因。据资料分析,在南北支交汇河段,北支的高潮位要高于南支的高潮位,北支的低潮位要低于南支的低潮位,当北支上口青龙港河段处于落潮后期,水位较低时,南支上口已出现涨潮,水位上升,造成西南—东北向水面比降,南支涨潮流进入北支。涨潮时,随着北支涨潮流的增强,北支高潮位高于南支,北支潮流开始倒灌南支,枯水季节时大量咸水随之进入南支,形成咸潮倒灌南支。

2.2.2 由于北支上段逐年自然淤积,下泄径流减少,潮流作用相应增强。据不完全统计,80年前(1917年)的实测资料,北支占长江总径流量的23%,而40年前(1958~1959年)的实测资料,北支占长江总径流量的8.7%~0.7%。在1971年测得北支径流为7.5%,使潮水量出现倒灌南支,形成咸水倒灌南支,(长江新建段最高氯化物含量达到1780mg/L与咸水倒灌南支的影响就有直接关系)仅在落潮时才有部分径流补充北支。从北支堡镇港北闸测站1982~2001年的实测资料看,北支氯化物最高含量达到了14900mg/L(折成盐度为26.9‰),多年的氯化物平均含量为3749mg/L(折成盐度为6.8‰),北支氯化物平均含量远高于南支,长江北支常年基本处于咸潮包围之中,江水基本呈现近海海水特性,在现有的情况下,基本上已失去了作为取水水源的功能。

3 咸潮入侵对崇明水资源的影响

崇明地表水资源的补给来源主要包括大气降水形成的地表径流和利用已有闸涵工程引进境内河网的潮水,其中理论上的进潮量约为90%本地径流量仅占10%左右,可见长江是本地区最重要的水源地,对长江水资源的依赖程度较高。枯水期间即每年的12月至次年的4月,由于咸潮入侵,水中氯化物含量升高,形成咸水包围崇明,这期间严重地影响到现有水闸的引排水,水闸引淡能力下降,造成季节性淡水资源不足。

从1982~2001年长江北支堡镇港北闸氯化物实测资料看,北支全年一直受到咸潮的影响,江水基本呈现近海海水特性,北沿水闸基本无法引到淡水资源。

丰水期间,南支水质较好,含盐度甚低。但枯水时,受咸潮影响,南支含盐度增大,南沿水闸引淡能力明显下降。据1992~2001年实测资料分析,以氯化物含量大于250mg/L为超标,由崇明长江南支各点氯化物含量超过250mg/L天数统计表(见表2),不难看出,枯水期间受到咸潮影响,南沿水闸引淡能力下降,特别是南门以东水闸,多年来1~3月份不能引淡的平均天数比例达到了30%~50%,近几年,不能引淡天数比例更是超过了50%。另外由于南沿70%的水闸都分布在南门以东地区以及水闸引水时需要较高潮水位,而高潮水位时水中氯化物含量相应高等情况,使南沿水闸实际引淡能力更是大大下降。

枯水季节崇明地区水闸引淡能力下降,使内河水得不到有效的调换,造成内河水中盐度偏高或是水质恶化,出现一定程度的优质淡水资源危机,严重地影响到了居民生活和工农业生产用水。据祟明县水利工程管理所2001年3月初对全岛内河418点水质氯化物进行普查的结果显示,内河水质平均氯化物含量为397mg/L;从地区分布看,岛内北部内河水质氯化物较高,平均氯化物含量大于800mg/L,尤其是北鸽龙港地区平均氯化物含量高达1088mg/L,南沿一带稍低,其氯化物含量也均在200~300mg/L之间;从普查点分布数量看,氯化物含量≥2000mg/L的测点共有2个,占总数的0.47%,氯化物含量≥l000mg/L的测点共18个,占总数的4.3%。氯化物含量≥500mg/L的测点共144个,占总数的32%。

4 几点对策建议

由于咸潮入侵,在枯水季节已给崇明的水资源带来了一定程度的危机,对社会经济发展造成了不利影响,面对未来的开发和开放,必须做好准备,积极寻找相应的对策,为开发崇明、建设生态岛,吸引外资创造良好的水环境氛围,以水资源的可持续利用促进社会经济的发展为此建议:

1.结合即将实施的沪崇苏高速公路建设,将跨越长江北支的大桥(崇海大桥或崇启大桥)设计成可以挡潮的闸桥(图4),便于枯水季节关闸挡拒咸潮,防止咸潮倒灌南支。闸桥建好后,平时开启,在枯水期大潮咸潮严重入侵时关闭,这样完全阻隔了北支咸潮上溯倒灌南支,可以大大降低南支,特别是南支西段水域的咸度,提高南沿水闸的引淡能力。

2.总体规划和专业规划中应优先考虑水资源,积极着手对崇明原水工程规划。近期,加快崇西水闸建设,全面贯通和拓宽南横引河,以南横引河作为主要饮水水源,充分引用西部长江较好淡水资源,必要时在堡镇南闸处设抽水泵站(图4)充分利用盐度与潮水位间的关系,在枯水期抽取小潮低潮时含盐度较低的江水来补充内河淡水资源;同时加快县级骨干河道的疏浚,改善原有的南引排的调水格局,实行西引东排、西引南北排的调水格局。远期,着手规划圈围东风西沙与本岛的夹泓与明珠湖贯通,形成一个约5.0km2的边滩水库,建议在原水工程规划中进行专题研究。随着黄瓜沙堵坝截流工程的相继实施,沙体不断向东延伸,长江水闸、前进水闸将失去作用;建议尽早规划在围垦黄瓜沙滩地的同时,在黄瓜沙上另建新闸并调整北沿地区水系,以适应农副业发展。

3.由于崇明目前分散式的取水对水资源要求较高,从长远看,需改分散式取水为集中取水,必要时,建议统一筹建县自来水公司,实行集中取水、统一供水,特殊时段(枯水季节)采取分质供水和用水。

4.加强水资源的管理,在政策和法律上要给予落实,强化长江咸潮的监测力度,合理安排水闸的引排水,充分发挥现有水利工程在水资源调度上的功能。

5.密切关注咸潮入侵情况,加强对咸潮入侵形成的原因进行研究,摸索咸潮入侵存在的规律,以便结合实际提出相应的解决方案。

研究咸潮入侵的原因和对策是一项复杂的系统工程,必须不断地对咸潮入侵问题进行长期系统的研究,才能摸清有关的问题,提出更合理的对策措施。

参 考 文 献

〔1〕阮仁良等,上海市水环境研究,科学出版社

〔2〕王振锋等,崇明县水资源普查报告

〔3〕茅志昌等,长江河口咸潮入侵规律及淡水资源利用,地理学报,2000(2)

〔4〕黄觉新等,结合沪崇苏越江通道工程实施黄瓜沙闸坝方案,上海水利水电技术,2002(1)

作者单位:崇明县水文站 崇明县水务局

[责任编辑:yeguiren]

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