大型分汊河口盐水入侵具有独特和复杂的规律。北支盐水倒灌南支是长江口盐水入侵的一个独特而又重要的现象。北支倒灌是制约长江口水库安全取水的一个重要因素,对上海市的供水安全造成严重威胁。同时受流域和河口人类活动的影响,长江口盐水入侵的格局也不断发生新的变化。精确模拟长江口的盐水入侵,特别是北支盐水倒灌,对于长江口淡水资源的利用和南支新水源地的辟建,具有重大的科学意义和应用价值。本文采用观测资料分析、数值模拟和动力分析的研究方法,研究了北支盐水入侵的动力机制、北支超浅水域底摩擦拖曳系数、盐水入侵数值预报系统的提升、南水北调工程和长江河口大规模的圈围工程对盐水入侵和淡水资源的影响、下扁担沙最长连续不宜取水时间,取得了以下主要结论。1.2017年2月19日到3月1日采用座底观测系统,在北支开展了4船8个测站的现场观测,获得了大量高质量的流速、流向和盐度资料。采用测站单宽水通量和盐通量的机制分解,揭示了大潮和小潮期间北支不同河段盐水入侵的机制。2.利用北支实测资料,针对长江口盐水入侵预报系统中北支盐水倒灌计算误差较大的问题,采用改进后的谢才-曼宁公式修正北支底摩擦拖曳系数。结果表明改进后的谢才-曼宁公式使得中潮和大潮期间北支上段和下段涨潮流速增大,北支倒灌明显增强,盐度的验证结果有明显的提升。采用改进后的谢才-曼宁公式来求解底摩擦拖曳系数,大幅提升了北支盐水倒灌的模拟精度,提升了长江口盐水入侵预报系统的预报精度。3.利用建立的长江口盐水入侵三维数值模式,就南水北调近期及远期调水工程对枯季长江口盐水入侵的影响进行了研究。结果表明在东线和中线工程近期调水1000 m~3/s情况下,长江口盐水入侵加剧,尤其在北港、北槽和南槽拦门沙区域及其北支上段,盐度上升最为明显,出现了量值超过0.5的大面积区域。北支倒灌增强,南支淡水区域减小,拦门沙区域等盐度线向上游移动,外海盐水入侵加剧。在2月中下旬一个大小潮周期中,东风西沙水库、陈行水库和青草沙水库不宜取水的时间分别为9.17、5.22和4.85天。随着径流量的减小,水源地不宜取水的时间有所增长。随着远期调水1600 m~3/s,径流量进一步减小,盐水入侵进一步加剧,水源地不宜取水的时间更长。4.模拟研究了四个主要的圈围工程(新村沙圈围工程、青草沙圈围工程、横沙东滩圈围工程和南汇边滩圈围工程)对长江口盐水入侵格局和水资源获取的影响。从断面净水通量和分流比、单宽水通量和盐通量、表底层盐度分布及其变化,详细分析了各个圈围工程和四个圈围工程实施后,北支、南支、北港、南港、北槽和南槽在大潮和小潮期间盐水入侵的变化。四个圈围工程完成后会导致北支倒灌减弱,东风西沙、陈行和青草沙水库取水口的盐度减小,有利于水库取水。5.模拟和分析了典型特枯水文年下扁担沙水域盐水入侵和最长连续不宜取水时间,发现下扁担沙可取水时间远比上游东风西沙水库和下游的青草沙水库长,是长江口理想的水源地。