楊巧玲　黃云峰　王海宇　關(guān)歆

（廣州市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心廣東廣州510235）

咸潮觀測技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用

楊巧玲黃云峰王海宇關(guān)歆

（廣州市海洋與漁業(yè)環(huán)境監(jiān)測中心廣東廣州510235）

咸潮現(xiàn)場觀測經(jīng)歷了從傳統(tǒng)人工觀測到連續(xù)自動(dòng)在線觀測的發(fā)展過程，遙感等技術(shù)的發(fā)展也為咸潮觀測提供了可行的途徑，咸潮觀測技術(shù)不斷創(chuàng)新，觀測站網(wǎng)不斷優(yōu)化。

咸潮觀測；遙感；預(yù)警報(bào)

1　咸潮觀測技術(shù)的發(fā)展

1.1傳統(tǒng)人工觀測

咸潮中鹽度變化能夠及時(shí)反映咸潮波及范圍和咸潮危害的程度，也是為咸潮預(yù)防提供決策的基礎(chǔ)。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(shù)（mg/L-1）表示，也稱為度。

對于鹽度（含氯度）的監(jiān)測，傳統(tǒng)的方法是現(xiàn)場取樣，通過硝酸銀滴定法或電導(dǎo)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(diǎn)不夠靈敏、高濃度樣品不能直接測定、野外現(xiàn)場測定不便等缺點(diǎn)；后者用帶電極的電池傳感器，將測量的電壓降轉(zhuǎn)換成電導(dǎo)率，并結(jié)合同時(shí)測得的溫度數(shù)值，依據(jù)水和海水檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法（1989）自動(dòng)計(jì)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(fèi)大量的人力物力，也難以獲取空間的連續(xù)分布數(shù)據(jù)，對咸潮入侵預(yù)警報(bào)的實(shí)際作用甚微?；陔妼?dǎo)率儀測定快速、方便、準(zhǔn)確的特點(diǎn)，結(jié)合咸潮觀測野外作業(yè)的實(shí)際需求，逐漸出現(xiàn)了適用于更多場合的儀器，如用于野外現(xiàn)場測定的便攜式儀器、用于實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測的在線儀器等。1.2連續(xù)自動(dòng)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(xiàng)目的短期觀測，通常采用船只定點(diǎn)連續(xù)觀測數(shù)個(gè)潮周期，或多船同步走航觀測；（2）建立長期連續(xù)觀測站，通常采用安裝自動(dòng)觀測儀器進(jìn)行連續(xù)觀測。其中，長期連續(xù)觀測站可獲得長序列的觀測資料，對河口海岸的研究和應(yīng)用意義重大，因此，連續(xù)自動(dòng)在線觀測儀器的應(yīng)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(yàn)證連續(xù)自動(dòng)在線觀測結(jié)果的有效性，鄒洪波[1]等對傳統(tǒng)人工觀測與自動(dòng)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對。

連續(xù)在線觀測儀器的建設(shè)方式也很多樣，在實(shí)際操作中，沿岸測站一般采用岸基站方式建設(shè)，島嶼沿岸采用海島站方式建設(shè)，開闊水域采用平臺(tái)站方式建設(shè)，在外海等水深較深的區(qū)域則采用浮標(biāo)進(jìn)行建設(shè)。

1.3咸潮遙感監(jiān)測

遙感方法監(jiān)測鹽度的基本理論體系于上世紀(jì)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(jì)測量海面發(fā)射率的變化（亮溫?cái)?shù)據(jù)）反演出海面鹽度，該法在定量遙感方面優(yōu)越性強(qiáng)，但空間分辨率低，目前主要應(yīng)用于大洋水體，尚不滿足近岸河口水域?qū)嶋H應(yīng)用需求；（2）基于多光譜或高光譜數(shù)據(jù)的水色遙感反演算法，利用水體鹽度與水色因子之間的關(guān)系建立反演模型，從而獲取空間連續(xù)分布的河道鹽度信息，這類算法操作簡單、數(shù)據(jù)獲取容易，更能滿足咸潮實(shí)際監(jiān)測的需求。

2　咸潮觀測結(jié)果分析及應(yīng)用

我國咸潮相關(guān)觀測自上世紀(jì)60年代起至今，所獲實(shí)測資料經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，被用于描述咸潮分布的時(shí)空變化規(guī)律，探討咸潮上溯機(jī)理和影響因素，并作為物理模型和數(shù)值模擬研究的驗(yàn)證資料，為咸潮預(yù)警報(bào)提供有力的數(shù)據(jù)支持，對于河口地區(qū)抵御咸潮、保障區(qū)域生產(chǎn)生活供水起到了積極作用。咸潮觀測結(jié)果的具體分析及應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1描述咸潮活動(dòng)特點(diǎn)

在咸潮活動(dòng)規(guī)律方面，大多數(shù)學(xué)者利用實(shí)測資料，對咸潮上溯的時(shí)間變化（日變化、周期變化、季節(jié)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(jìn)行了詳細(xì)的描述和分析，研究區(qū)域大多集中在珠江口和長江口感潮河段。

在咸潮上溯機(jī)理和影響因素方面，通過鹽度數(shù)據(jù)和配套觀測信息的統(tǒng)計(jì)分析，對上游徑流及主要水道分流比變化、天文潮汐運(yùn)動(dòng)、風(fēng)力風(fēng)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(qū)域用水水平等諸多因素對河口咸潮上溯的影響進(jìn)行了分析，探討了咸潮活動(dòng)的動(dòng)力機(jī)制。

在觀測站網(wǎng)布設(shè)方面，通過數(shù)值模擬結(jié)果和觀測資料，分析河口鹽度分布的時(shí)空變化規(guī)律，考慮鹽水倒灌、鹽水團(tuán)下泄路徑、外海鹽水入侵鋒面移動(dòng)范圍、表底層垂向鹽度梯度等重要鹽度變化，以及服務(wù)于水庫調(diào)水安全、預(yù)報(bào)及淡水資源維護(hù)等需求，對河口鹽度監(jiān)測的整體性、空間均衡性和重點(diǎn)研究區(qū)域的站點(diǎn)架設(shè)進(jìn)行科學(xué)合理的規(guī)劃。

2.2利用GIS等工具進(jìn)行二次開發(fā)

提取鹽度數(shù)據(jù)和建立模型，實(shí)現(xiàn)咸潮入侵信息分析評價(jià)與模擬預(yù)測。對咸潮觀測數(shù)據(jù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法只能確定“點(diǎn)”到“點(diǎn)”的關(guān)系，難以描述咸潮空間變化的連續(xù)過程，具有一定的局限性，因此需要利用一些工具進(jìn)行二次開發(fā)。這種應(yīng)用主要有三種形式：（1）對于不同預(yù)測對象，根據(jù)自身咸潮活動(dòng)規(guī)律和影響因子的特點(diǎn)，建立不同的統(tǒng)計(jì)分析模式；（2）對于同一預(yù)測對象，根據(jù)不同時(shí)間尺度(如潮周期、半潮周期、日、時(shí))咸潮活動(dòng)規(guī)律和影響因子的特點(diǎn)，建立不同的統(tǒng)計(jì)分析模式；（3）對整條河道或河網(wǎng)區(qū)的咸情，通過統(tǒng)計(jì)分析模式和實(shí)測數(shù)據(jù)率定一維或二維數(shù)值模型進(jìn)行分析計(jì)算。

3　結(jié)語

近年來，我國咸潮觀測技術(shù)及應(yīng)用的相關(guān)研究發(fā)展迅速，在實(shí)踐中不斷總結(jié)、探索和創(chuàng)新，獲得了大量研究成果，但同時(shí)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(shí)、建立連續(xù)實(shí)時(shí)的咸潮模擬模型難度較大等，還需要不斷優(yōu)化咸潮監(jiān)測站網(wǎng)，補(bǔ)充和完善咸情數(shù)據(jù)，明晰咸潮上溯機(jī)理，加強(qiáng)咸潮預(yù)警報(bào)模型開發(fā)，為河口地區(qū)抵御咸潮、保障區(qū)域供水提供有力支持。

[1]鄒洪波.YSI多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測儀在咸潮測量中的應(yīng)用初探[J].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2008,6(2):39-42.