《Journal of Hydrology: Regional Studies》：Seawater-freshwater interface dynamics driven by upstream freshwater discharge and tidal oscillations in highly stratified River Neretva estuary
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研究区域：克罗地亚共和国内雷特瓦河(Neretva)河口。
研究焦点：研究聚焦于枯水期上游淡水径流量（QF）与潮汐水位振荡（hSL）共同驱动下海水—淡水界面（Seawater-Freshwater Interface, SFI）深度的动力学特征。研究在11天监
研究区域：克罗地亚共和国内雷特瓦河(Neretva)河口。
研究焦点：研究聚焦于枯水期上游淡水径流量（QF）与潮汐水位振荡（hSL）共同驱动下海水—淡水界面（Seawater-Freshwater Interface, SFI）深度的动力学特征。研究在11天监测期内实施了新型、针对现场条件的基于水柱温度（Temperature, T）的监测系统，并结合广泛的水文监测，获取了高质量的时间序列数据，以揭示SFI深度（hSFI）与其驱动力QF及hSL之间的频率相似性及函数依赖关系。
区域水文新见解：水柱温度剖面法成功划分了上层淡水层与底部海水层，从而在高度分层条件下实现了hSFI的确定及QF的校正。改进后的QF较现有径流量评估方法提供了更优的基于一手数据的框架。振幅谱密度（Amplitude Spectral Density, ASD）分析识别出了匹配的频率成分，表明hSFI的趋势（trend）分量与残差（residual）分量分别与QF和hSL存在函数相关性。建立线性回归模型描述了枯水期hSFI受控机制的函数关系。SFI动力学同时受QF与hSL控制且作用于不同时间尺度：QF控制hSFI的整体趋势特征，而小于日尺度的hSFI波动则与全日及半日潮汐分量相对应。
《高度分层内雷特瓦河河口受上游淡水径流量与潮汐振荡驱动的海水—淡水界面(SFI)动力学》论文解读
一、研究背景及立项依据
河口地区海水入侵（Seawater Intrusion, SWI）形成海水—淡水界面（Seawater-Freshwater Interface, SFI）或称盐楔（salt wedge），其动态受上游淡水径流量（QF）与潮汐水位（hSL）共同调控。传统监测SFI多依赖电导率（Electrical Conductivity, EC）探头，存在成本高、需频繁校准维护的问题；且在高度分层（highly stratified）微潮汐（microtidal）河口，常规断面测流所得总径流量因未扣除底层的海水回流入流（landward SWI）及受潮汐回水（backwater）影响，无法准确反映真实的上游淡水通量。克罗地亚内雷特瓦河（River Neretva）下游为典型微潮汐高度分层河口，枯水期（5-10月）盐楔可向上游推进逾20 km，威胁沿岸地下水及农业灌溉用水。既往研究多关注盐楔长度（intrusion length）与QF的关系（L ~ Q-n），对SFI深度（hSFI）受QF与潮汐双重驱动的机制及低成本实时监测手段尚缺乏深入探讨。因此，研究人员开展了基于温度链（T-chain）监测系统的现场试验，旨在精确捕捉SFI动态并修正枯水期上游淡水径流量。
二、主要关键技术方法
研究人员于2024年9月4日至14日在内雷特瓦河Metkovi?桥断面（距河口20.9 km）布设综合监测：①自主开发的由11枚DS18B20温度传感器组成的温度链（T-chain），传感器以40 cm等间距分布于-1.1至-5.1 m高程（a.s.l.），每15 min采集垂向水温以判定SFI（相邻传感器ΔT > 0.5°C界定上层淡水与下层海水分界）；②潮位计记录亚得里亚海hSL及断面水位hMetkovi?；③H-ADCP（Horizontal Acoustic Doppler Current Profiler）分左、中、右三断面测量表层流速U；④固定深度EC/T探头验证分层。数据处理包括：依据hSFI计算海水过水断面面积AS与淡水断面面积AF=A0-AS，进而用AF×U得到修正后的QF；对时间序列做24 h及4 h滑动平均（Moving Average, MA）分解趋势与残差分量；通过振幅谱密度（Amplitude Spectral Density, ASD）、互相关系数及时序导数分析驱动因子；建立hSFI= f(QFtrend) + f(hSLresidual)双组分线性回归预测框架，并用2025年6月独立数据集验证。
三、研究结果
3.1. Monitoring obtained data sets（监测数据集）
海面潮位hSL与Metkovi?桥水位hMetkovi?表现出相似的半日/全日潮汐频率，潮汐传播时滞<20 min。H-ADCP流速整体随落潮增大、涨潮减小但无反向流，证实为下游单向流。底部EC > 50 dS/m确认盐楔存在，表层EC < 4.61 dS/m确认淡水层。温度链垂向剖面清晰显示上层低温淡水向下层高温海水过渡，与人工CTD profiling偏差≤0.24°C，可有效捕捉hSFI。
3.2. Seawater-freshwater interface and freshwater discharge features（SFI与淡水径流量特征）
hSFI变化范围为-1.5 ~ -3.9 m a.s.l.，经FFT平滑后与原始观测R2=0.86。基于hSFI划分AF和AS后计算的修正QF介于0.87~269.55 m3/s，低于未分层的常规观测径流量（QObserved），且含潮汐调制的高频波动。QF趋势分量与上游?itomisli?i站及支流Trebi?at合成径流量Qupstream吻合良好，验证了排除AS后QF能更真实反映分层条件下的上游淡水输入。
3.3. Stratification parameters（分层参数）
分层参数ns（dimensionless stratification parameter）全程>1.75（最高2.02），内部弗劳德数（Internal Froude number, Fr）为0.0025~0.59，确认观测期属典型高度分层盐楔流（salt-wedge flow）。QF增大时ns略降、Fr略升，反映短暂增强的淡水压制作用但未破坏分层结构。
3.4. Frequency domain seawater-freshwater interface dynamic features（频域SFI动力学特征）
归一化ASD显示hSL、QF、hSFI和断面中部流速Umiddle均含显著的全日（K1, O1）与半日（M2, S2）潮汐频率成分及4 h高频成分（对应上游Mostar水电站调节周期）。将时序分解为24 h MA趋势+残差后发现：hSFI趋势分量与QF趋势分量协变，残差分量与hSL残差（潮汐振荡）在频域匹配，表明QF主控SFI长期位置变化，潮汐主控日内高频起伏。
3.5. Seawater-freshwater interface assessment framework（SFI评估框架）
建立hSFI= hSFI,trend(QFtrend) + hSFI,residual(hSLresidual)线性模型。枯水期主导时段采用24 h趋势/残差；上游水电站突增泄水时段采用4 h MA提取QF趋势。拟合得系数A=-0.0154, B=-1.0467（趋势项），C=2.2459, D=-0.0072（残差项）。模拟hSFI与观测值R2=0.861, CE=0.862, RMSE=0.152 m。
3.6. Seawater-freshwater interface assessment framework validation（框架验证）
应用2025年6月17—24日独立数据重新率定参数（A=-0.0157, B=-5.7685; C=2.5177, D=0.0011），模拟hSFI与观测R2=0.772, CE=0.772, RMSE=0.169 m，证明框架具跨时段适用性。
3.7. Seawater-freshwater interface dynamics（SFI动力学）
一阶时间导数分析显示：涨潮时hSL上升→hSFI抬升（正相关，R2=0.9375）；QF增加→hSFI下移（负相关，R2=0.9267）。QF4 h趋势每变化±10 m3/s引起hSFI?0.1 m/h，潮汐引起的hSFI变率与此相当，证实潮汐对内雷特瓦微潮汐河口hSFI短周期动态具显著控制作用。
四、讨论与结论翻译
研究人员指出温度链法相较EC法成本低、维护少，适用于强分层河口SFI连续监测；修正QF法通过物理分层面积扣除解决了潮汐回水区分层流径流量高估问题。SFI动力学受QF（趋势分量）与hSL（残差分量）在不同时间尺度上的共同控制——此双重驱动分解是该研究的核心贡献。建立的经验线性框架可用常规水文站水位与H-ADCP流速数据实现hSFI短期预报，对沿海地下水咸化防护及水资源管理具实用价值。
原文结论翻译：
本研究提出两项主要创新：(i) 在内雷特瓦河设计并实施基于温度的监测方法，可高效捕捉微潮汐高度分层河口的SFI动态；(ii) 识别出hSFI及其控制机制（潮汐引发的海平面振荡与上游淡水径流量）间的频谱成分对应关系。基于新型监测数据得出如下水文认识：温度传感链能以适宜分辨率连续观测垂向温度分层，准确划定SFI深度与形态，是EC监测的经济低维护替代方案；精确确定hSFI后可校正分层流条件下的淡水径流量，获干旱季水资源管理所需可靠淡水通量；内雷特瓦河口SFI动态同时受上游QF与潮汐振荡控制且作用于不同时间尺度——QF趋势主导hSFI长期变化，潮汐强迫主导日内高频振荡；枯水期SFI深度变化的潮汐率效应显著（半日潮内hSFI变幅与QF变化±10 m3/s引起者相当）；雨季或上游水电站加大泄水时QF对SFI的主导性压倒潮汐效应；建立的描述hSFI受QF与hSL分别/叠加贡献的简单线性模型，经短期验证具推广至其他类似站点潜力。本研究增进了对微潮汐河口SFI瞬变行为的理解并提供改进的分层流淡水径流量评估监测框架。
