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珠江三角洲主要河道水量分配比变化初步分析

姚章民,王永勇,李爱鸣
(水利部珠江水利委员会水文局,广东 广州 510610)

    摘要:上世纪80年代末开始,珠江三角洲河道因大规模无序采砂等原因,河床不同程度的下切,引起各主要控制节点的水量分配比明显增减。本文分析了珠江三角洲马口、三水、思贤滘、天河、南华断面及八大出海口门20世纪80年代以来水量分配比的变化情况,并得出几点初步结论,为珠江三角洲的防汛抗旱和水资源开发利用提供参考依据。
    关键词:水量分配比 变化 珠江三角洲

 

    珠江三角洲面积26820km2,占珠江流域面积的5.91%。三角洲内河网区面积9750km2,河网密集。其中西、北江三角洲面积8370km2,主要水道近100条,河网密度为0.81km/km2,东江三角洲面积1380km2,主要水道有5条,河网密度为0.88km/km2。珠江三角洲河网内丘陵、台地、残丘星罗棋布,水道纵横交错,自东而西汇集于虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门、崖门八个口门入海,呈现“诸河汇集,八口分流”的水系特征。
    20世纪90年代以来,随着珠江三角洲地区经济的高速发展,大规模河道采砂、航道整治以及接连发生的数次大洪水对河床的冲刷,引起珠江三角洲部分河道严重下切,使河道的水流条件发生了较大的变化,破坏了水、沙的平衡关系,使三角洲不同片区之间的水量分配比发生了明显的变化。河床下切严重地影响防洪安全,加剧了枯水期的咸潮上溯,威胁区域供水安全。河床下切所引起的水量分配比变化等一系列问题,有关方面非常关注。因此,分析研究珠江三角洲主要分流节点和出海口门的水量分配比变化及成因具有重要的意义。
    本文收集整理了20世纪80年代以来的同步水文测验资料和河道地形资料,参考了以往的研究成果,对珠江三角洲河道主要控制节点的水量分配比变化进行分析,得出几点初步结论,为珠江三角洲的防汛抗旱和水资源开发利用提供参考依据。

一、马口、三水断面水量分配比变化
    马口水文站位于西江干流水道,断面上游约4km为西江干流与思贤滘汇合处,是西江干流水道水量控制断面;三水水文站位于北江干流水道,断面上游约2km为北江干流与思贤滘汇合处,是北江干流水道水量控制断面。
1.1 洪水期
    选取马口水文站、三水水文站1981~1985年、2001~2005年两个年段洪水期6月份的流量对比分析。1981~1985年,马口、三水断面洪水期6月份的水量分别占西、北江来水的80.0%、20.0%;而2001~2005年洪水期6月份马口、三水断面占西、北江来水75.1%、24.9%,三水断面所占比重有所提高,马口断面有所减少。
1.2 枯水期
    选取马口水文站、三水水文站1981~1985年、2001~2005年两个年段枯水期1月份的流量对比分析。马口、三水断面1981~1985年枯水期1月份的流量分别占西、北江来水的91.4%、8.6%,三水断面在该年段比重特别小;马口、三水断面2001~2005年枯水期1月份分别占西、北江来水的82.1%、17.9%,马口断面占西、北江来水的分配比减少明显,三水断面增加明显。
1.3 全年
    选取马口水文站、三水水文站1981~2005年25年资料,分1981~1990年、1991~2000年、2001~2005年3个年段,以年平均流量进行对照分析,见图1。

图1  马口水文站、三水水文站逐年水量分配比

    从图中的逐年分配比可看出,1993年之前,三水断面水量都占西、北江来水的20%以下,1993年之后,三水断面水量都占西、北江来水的20%以上。三水断面年径流分配比三个年段逐步增长,1991~2000年较1981~1990年有较大增长,2001~2005年较1991~2000年仍有小幅增长,年段内以1991~2000年年际变幅较大,其它两个年段则比较平稳,其中2001~2005年各年三水分配比基本稳定在23%左右。
    综上所述,90年代后马口断面的水量分配比减少明显,三水断面的水量分配比明显增加,枯水期的增加幅度大于洪水期,2000年后趋于稳定。

二、思贤滘过滘流量及分配比变化
    思贤滘地处西、北江三角洲的顶部,思贤滘以上集水面积399830km2,其中西滘口以上为353120 km2,占88.3%的权重,北滘口为46710 km2,占11.7%的权重。思贤滘全长约1.5km,西滘口宽100m,北滘口宽200m,中间宽500m。思贤滘恰似天然运河,对调节西、北两江来水,沟通航运起着重要作用。每年汛期,若西江水涨,西江水便倒向北江。反之,北江水则流向西江。枯水期在北、西滘口潮汐的作用下,由于北、西滘口水位涨落的不同步,造成过滘水流的往复运动。
    根据前人的研究,思贤滘过滘流量在洪水期因西江来水大为西过北,枯水期则因北江河床高于西江,为北过西。近年来思贤滘过滘流量变化引起各级水利部门的关注,并反映思贤滘过滘流量应为全年西过北,但具体研究的成果少,缺乏确凿的证据。2007年4月,笔者在完成《珠江三角洲主要河道水量分配初步分析报告》时,根据近年三水断面河床变化,以及占西、北江来水的分配比在洪季略有增长,枯季有显著增长的情况,初步推断近年思贤滘枯水期过滘流量也为西过北。《人民珠江》2008年2期也刊出研究者《思贤滘过滘流量分析研究》的文章,以闭合区水量平衡方法分析思贤滘过滘流量,计算了1959~2005年系列资料,计算结果为年平均过滘流量在1993年之前只有1968、1971、1979、1986、1991年共5年为西过北,其余年份为北过西,而1993年之后各年的年平均流量都为西过北。
    笔者收集上世纪80年代枯水期2个组合水文测验,以及近年枯季调水水文测验中岗根断面的流量资料,并进行对比分析。发现上世纪80年代2个组合测验中,岗根断面的净泄量、平均流量都为正值,体现为北过西;而近年4次枯季调水水文测验中,岗根断面虽然受潮汐影响,一个潮期内流量有正有负,但其净泄量、平均流量则呈现为负值,即西过北。岗根断面实测流量见表1。
    由上述分析成果及实测成果可知,思贤滘过滘流量在枯季由于受潮汐影响,虽然在一个潮期内为往复流,流态有正有负,但潮期平均流量、净泄量近年已表现为西过北的特征。

1  思贤滘岗根断面实测过滘流量

序号

测验名称

测验时段

净泄量(104m3)

平均流量(m3/s)

占北江来水分配比(%

1

91组合

1984.1.91.26

23245

161

50.4

2

103组合(1986-4)

1986.12.191987.1.15

16564.8

117

36.4

3

20042005调水水文测验

2005.1.182.9

-11413

-59.0

-17.4

4

20052006调水水文测验

2006.1.141.21

-1272

-20.5

-5.8

5

20062007调水水文测验

2006.12.302007.1.8

-1095

-15.2

-5.0

6

20072008调水水文测验

2007.12.61.15

-7906

-112

-37.5

:净泄量、平均流量以北过西为正,西过北为负。

 

 

 

三、天河、南华断面水量分配比变化
    西江来水在思贤滘与北江来水汇合,经天然平衡再分配后流入西江干流水道,在西江干流水道末端分为三个支汊——西海水道、东海水道及甘竹溪。其中西海水道的控制断面为天河断面,东海水道的控制断面为南华断面,甘竹溪控制断面为东村断面。
    分析80年代以来的实测水文资料,天河、南华断面分配比洪水期80年代平均分别为56.8%和43.2%,2000年后平均分别为52.5%和47.5%,天河断面有所减小,南华断面有所增大;枯水期80年代平均为72.4%和27.6%,2000年后平均为55.1%和44.9%,天河断面明显减少,南华断面则明显增大;洪、枯水期综合计算,则80年代平均分别为64.6%和35.4%,2000年后平均分别为53.8%和46.2%,同样可看出天河断面水量分配比有所减小,南华断面有所增大,见图2。

图2  天河、南华断面水量分配比

    因此,与80年代相比,2000年后天河断面的水量分配比逐渐减小,南华断面的水量分配比逐渐增大,枯水期增加的幅度大于洪水期。而且,天河断面、南华断面的水量分配比变化和马口断面、三水断面是相对应的。

四、主要入海水道水量分配比变化
4.1 八大出海口水量分配比变化
    根据1999~2007年实测资料计算珠江八大出海口水量分配比并与广东省水利电力勘测设计研究院计算的80、90年代成果对比分析,见表2。

2   八大口门断面水量分配比

断面

年代

虎门

水道

(大虎)

%

蕉门

水道

(南沙)

%

洪奇门

水道

(冯马庙)

%

横门

水道

(横门)

%

磨刀门

水道

(挂定角)

%

鸡啼门

水道

(黄金)

%

虎跳门

水道

(西炮台)

%

崖门

水道

(黄冲)

%

80年代

18.5

17.3

6.4

11.2

28.3

6.1

6.2

6.0

90年代

25.1

12.6

11.3

14.5

24.9

2.9

3.9

4.8

19992007

12.1

14.0

13.2

16.2

29.6

3.7

4.9

6.3

    由上表可看出,80年代以来,磨刀门、崖门、蕉门、虎跳门的水量分配比变幅较小,洪奇门、横门水量分配比有所增加,鸡啼门水量分配比有所减小,虎门水量分配比90年代比80年代增加,2000后年又减少。
4.2 东四口门与西四口门水量分配比变化
    东四口门由虎门、蕉门、洪奇门、横门组成,东四口门控制断面分别为大虎、南沙、冯马庙、横门断面。西、北江部分洪水通过东四口门出海,东江、流溪河洪水经虎门水道注入伶仃洋。虎门水道是珠江八大口门中最大的纳潮通道。
    西四口门是珠江八大出海口之中重要的出海水道,由磨刀门、鸡啼门、虎跳门、崖门组成,其控制断面分别是灯笼山(挂定角)、黄金、西炮台、官冲(黄冲)。其中磨刀门是西江最大的泄洪通道,崖门是珠江八大出海口中仅次于虎门的纳潮通道。
    根据1999~2007年实测资料计算东四口门与西四口门水量分配比,见图3。

图3   东四口门与西四口门水量分配比

    从图中可看出,东四口门与西四口门水量分配比的变化与上游马口、三水和天河、南华断面水量分配比的变化相对应。90年代正是珠江三角洲大规模采砂时期,根据大断面资料分析,控制着东四口门水量分配比的三水、南华断面下切幅度远较同期控制西四口门分配比的马口、天河断面大,造成大量西、北江来水通过东四口门进入伶仃洋,东四口门水量分配比较80年有明显的增长,而西四口门明显减少。2000年以后,随着对河道采砂的限制,东四口门的水量分配比比90年代有所减少,西口门水量分配比在90年代有所增大,但仍未恢复到80年代的水平。

五、水量分配比变化原因分析
    导致珠江三角洲主要河道水量分配比变化的原因是多方面的。其中河床下切的不均匀是主要原因。由于大规模的无序采砂,三角洲网河区自80年代末至90年代中期,河床发生了大规模的下切,但具体到网河区内各河道的下切幅度是不同的,例如东平水道、东海水道、洪奇沥水道、磨刀门水道等离城镇较近的地方下切较为严重,其它地方下切相对较小一些。正是这种不均匀的下切,造成网河区主要河汊的水量分配比产生变化。
    例如,三水断面0m以下过水面积2007年与1975年相比增加了242.6%,而同期马口断面只增加了12.9%,三水断面下切幅度远远大于同期的马口断面的下切幅度,从而造成三水断面的水量分配比增大。南华、天河断面与三水、马口断面有着相似的变化过程,在90年代,南华断面下切幅度大于天河断面,从而也造成了南华断面的水量分配比比80年代增大。

六、结语
    珠江三角洲河道纵横交错,主、支汊发育各异又相互影响。出海八大口门形态各异,泄流能力各不相同。同时,三角洲水域受到径流和潮汐的共同作用,洪潮的各种遭遇使网河及口门的水流条件复杂多变。因此,珠江三角洲水量分配比的分析研究是一项复杂而艰难的工作,在现有的资料和技术手段情况下,很难得到准确的分配比数据。
    从初步的分析成果可看出,水量分配比实际上是一个动态的变化过程,每一次同步水文测验计算出的水量分配比,只是反映特定水情条件下的结果,不同的水情条件结果是有所差异的。而且,由于强烈的人类活动和河道自身演变等因素的共同作用,不同时期的水量分配比是不同的,但也有一定的规律可循。进行这项研究工作,需要加强原型资料的观测,通过对不同水文条件下资料的积累,不断改进和完善研究手段,才能达到对珠江三角洲基本水文规律深入认识的目的。

 

参考文献:
[1]柳喜军.思贤滘过滘流量分析研究.人民珠江[J],2008,(2):36-39.
[2]珠江水利委员会水文局.2007~2008年枯水期珠江水量统一调度水文测验成果报告.2008.3.
[3]黄镇国,张伟强.珠江三角洲近期水沙分配的变化及其影响与对策[J].云南地理环境研究,2006,18(2):21-27.
[4]侯卫东,陈晓宏等.西北三角洲网河径流分配的时间变化分析[J].中山大学学报,2004,43(增刊):204-207.
[5]刘霞.珠江三角洲水文特性变异及原因浅析[J].水利规划与设计,2004,(4):9-13.

2009-01-19
 
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