咸潮觀測技術的發展及應用

楊巧玲　黃云峰　王海宇　關歆

（廣州市海洋與漁業環境監測中心廣東廣州510235）

咸潮觀測技術的發展及應用

楊巧玲黃云峰王海宇關歆

（廣州市海洋與漁業環境監測中心廣東廣州510235）

咸潮現場觀測經歷了從傳統人工觀測到連續自動在線觀測的發展過程，遙感等技術的發展也為咸潮觀測提供了可行的途徑，咸潮觀測技術不斷創新，觀測站網不斷優化。

咸潮觀測；遙感；預警報

1　咸潮觀測技術的發展

1.1傳統人工觀測

咸潮中鹽度變化能夠及時反映咸潮波及范圍和咸潮危害的程度，也是為咸潮預防提供決策的基礎。鹽度測定主要通過測定水體中氯離子濃度，以每升水體中含有氯離子的毫克數（mg/L-1）表示，也稱為度。

對于鹽度（含氯度）的監測，傳統的方法是現場取樣，通過硝酸銀滴定法或電導率儀測定。前者直接測定水中的氯化物濃度，操作簡單，但存在滴定終點不夠靈敏、高濃度樣品不能直接測定、野外現場測定不便等缺點；后者用帶電極的電池傳感器，將測量的電壓降轉換成電導率，并結合同時測得的溫度數值，依據水和海水檢測的標準方法（1989）自動計算得到水體鹽度，為簡便、快捷的間接測定方法。

以上兩種方法均為人工觀測，不僅耗費大量的人力物力，也難以獲取空間的連續分布數據，對咸潮入侵預警報的實際作用甚微。基于電導率儀測定快速、方便、準確的特點，結合咸潮觀測野外作業的實際需求，逐漸出現了適用于更多場合的儀器，如用于野外現場測定的便攜式儀器、用于實時連續監測的在線儀器等。1.2連續自動在線觀測

針對河口海岸的咸潮觀測一般分為兩種：（1）針對研究項目的短期觀測，通常采用船只定點連續觀測數個潮周期，或多船同步走航觀測；（2）建立長期連續觀測站，通常采用安裝自動觀測儀器進行連續觀測。其中，長期連續觀測站可獲得長序列的觀測資料，對河口海岸的研究和應用意義重大，因此，連續自動在線觀測儀器的應用越來越廣泛，這也是目前我國大部分觀測站普遍采用的方式。

為驗證連續自動在線觀測結果的有效性，鄒洪波[1]等對傳統人工觀測與自動觀測數據進行了比對。

連續在線觀測儀器的建設方式也很多樣，在實際操作中，沿岸測站一般采用岸基站方式建設，島嶼沿岸采用海島站方式建設，開闊水域采用平臺站方式建設，在外海等水深較深的區域則采用浮標進行建設。

1.3咸潮遙感監測

遙感方法監測鹽度的基本理論體系于上世紀70年代開始建立，主要有兩類算法：（1）微波遙感鹽度反演算法，利用輻射計測量海面發射率的變化（亮溫數據）反演出海面鹽度，該法在定量遙感方面優越性強，但空間分辨率低，目前主要應用于大洋水體，尚不滿足近岸河口水域實際應用需求；（2）基于多光譜或高光譜數據的水色遙感反演算法，利用水體鹽度與水色因子之間的關系建立反演模型，從而獲取空間連續分布的河道鹽度信息，這類算法操作簡單、數據獲取容易，更能滿足咸潮實際監測的需求。

2　咸潮觀測結果分析及應用

我國咸潮相關觀測自上世紀60年代起至今，所獲實測資料經過統計分析，被用于描述咸潮分布的時空變化規律，探討咸潮上溯機理和影響因素，并作為物理模型和數值模擬研究的驗證資料，為咸潮預警報提供有力的數據支持，對于河口地區抵御咸潮、保障區域生產生活供水起到了積極作用。咸潮觀測結果的具體分析及應用主要包括以下幾個方面。

2.1描述咸潮活動特點

在咸潮活動規律方面，大多數學者利用實測資料，對咸潮上溯的時間變化（日變化、周期變化、季節變化、年際變化）、空間變化（鹽度平面分布、垂向分布、入侵距離、鹽淡水混合特征）等進行了詳細的描述和分析，研究區域大多集中在珠江口和長江口感潮河段。

在咸潮上溯機理和影響因素方面，通過鹽度數據和配套觀測信息的統計分析，對上游徑流及主要水道分流比變化、天文潮汐運動、風力風向、波浪/流速/潮位、河口及河道地形變化、海平面變化、重大工程、流域和區域用水水平等諸多因素對河口咸潮上溯的影響進行了分析，探討了咸潮活動的動力機制。

在觀測站網布設方面，通過數值模擬結果和觀測資料，分析河口鹽度分布的時空變化規律，考慮鹽水倒灌、鹽水團下泄路徑、外海鹽水入侵鋒面移動范圍、表底層垂向鹽度梯度等重要鹽度變化，以及服務于水庫調水安全、預報及淡水資源維護等需求，對河口鹽度監測的整體性、空間均衡性和重點研究區域的站點架設進行科學合理的規劃。

2.2利用GIS等工具進行二次開發

提取鹽度數據和建立模型，實現咸潮入侵信息分析評價與模擬預測。對咸潮觀測數據的應用，傳統的數理統計方法只能確定“點”到“點”的關系，難以描述咸潮空間變化的連續過程，具有一定的局限性，因此需要利用一些工具進行二次開發。這種應用主要有三種形式：（1）對于不同預測對象，根據自身咸潮活動規律和影響因子的特點，建立不同的統計分析模式；（2）對于同一預測對象，根據不同時間尺度(如潮周期、半潮周期、日、時)咸潮活動規律和影響因子的特點，建立不同的統計分析模式；（3）對整條河道或河網區的咸情，通過統計分析模式和實測數據率定一維或二維數值模型進行分析計算。

3　結語

近年來，我國咸潮觀測技術及應用的相關研究發展迅速，在實踐中不斷總結、探索和創新，獲得了大量研究成果，但同時也存在一些問題，如缺乏大范圍長系列的同步觀測資料、河道地形變化等配套信息更新不及時、建立連續實時的咸潮模擬模型難度較大等，還需要不斷優化咸潮監測站網，補充和完善咸情數據，明晰咸潮上溯機理，加強咸潮預警報模型開發，為河口地區抵御咸潮、保障區域供水提供有力支持。

[1]鄒洪波.YSI多參數水質監測儀在咸潮測量中的應用初探[J].廣東水利電力職業技術學院學報,2008,6(2):39-42.