磨刀门、横门整治工程对河口水动力条件和生态环境的影响

张智伟

(扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225009)



磨刀门、横门整治工程对河口水动力条件和生态环境的影响

张智伟

(扬州大学 水利与能源动力工程学院，江苏 扬州 225009)

珠江河口在近30年进行了大量的整治工程，不同工程对河口的影响散见于文献之中。为方便研究人员了解已有整治工程的情况并开展下一步研究，该文以东四口门中的横门和西四口门中的磨刀门为例，简要叙述了磨刀门、横门的整治工程对河口水动力条件和生态环境的影响，以及磨刀门和横门在整治工程后的河床演变。

磨刀门；横门；整治工程；水流动力条件；生态环境；河床演变；影响

珠江三角洲由西江、北江、东江组成，其河口东起九龙半岛九龙城，西至赤溪半岛鹅头颈，由八大口门组成，其中东四口门由虎门、蕉门、洪奇门和横门组成，注入伶仃洋；西四口门由磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门组成，形成“三江汇流、八口入海”的情势。珠江河口径流量大，年均入海径流量为3 260多亿m3，多年平均输沙量为7 098万t。珠江河口以不规则半日潮为主，多年平均潮差在0.86～1.63 m之间，属于弱潮河口[1]。

珠江河口经济发达，人口稠密，涉及广东省的广州、深圳等6市及香港、澳门特别行政区，是我国经济最发达的地区之一[2]。珠江河口整治对整个珠江三角洲地区的可持续发展有重大影响，直接关系着流域内水资源综合利用和生态环境等问题。

磨刀门和横门分别属于东四口门和西四口门，水动力条件相似，均属于径流作用较强而潮汐作用较弱的河口，年平均潮差分别为1.11 m和1.10 m。故本文选取磨刀门和横门作为珠江河口整治工程的代表，综述了其水动力条件、生态环境、河口地貌由于整治工程的开展而发生的巨大变化。

1 整治工程概况

20世纪80年代选择磨刀门作为珠江河口的整治试验工程以来，珠江河口八大口门的整治工程已陆续付诸实施，主要通过修建导堤、整治滩涂、疏浚航道等工程措施使珠江河口基本形成了现有的泄洪格局。

磨刀门首先以北起挂定角、南至大井角的东导堤和北起东六围尾、向南到洪湾口的西导堤来固定泄洪主槽，再以洪湾水道作为泄洪支汊，同时规划开发滩涂形成鹤洲北、鹤洲南等7片垦区。整治工程实施后，原口门段浅海区大部分成为陆地，形成以磨刀门主槽(横洲水道)、洪湾水道为泄洪通道，白龙河为排水通道的格局[3](如图1所示)。

图1 磨刀门整治工程示意

横门的治理主要通过自20世纪80年代中的围垦工程进行，同时在2000年左右开始对横门北汊实施疏浚治理工程以及在沥沁沙尾围等地实施导堤工程。围垦工程实施后，口门岸线及平面边界形态发生较大的变化[4](如图2所示)。

图2 横门整治工程示意

自20世纪80年代以来，伶仃洋进行了大量的开发建设，包括了东西两岸大规模的滩涂开发，以及广州深水航道的建设，使航道水深从9 m浚深至11.5 m，局部地区可达13.5 m。伶仃洋东部水域的海床挖沙活动及口门以上河床挖沙使局部地区的河床滩槽地形发生明显变化[5]。

2 整治工程的影响

珠江河口的整治工程从20世纪50年代开始实施，并且仍在不断进行中[6]。前期整治工程的效果究竟如何，有什么不足之处可取之处，对水动力条件、生态环境、河口地貌产生了什么样的影响，均为急需探讨的问题，可为今后的河口规划和治理提供经验。

2.1水动力条件的影响

对于磨刀门，经过整治后以横洲水道作为泄洪主槽，以洪湾水道作为泄洪支汊。通过多年实测地形资料发现磨刀门主槽河段在整治后出现河道容积增加，过水断面面积增大的情况，而横洲水道在整治后则口门深槽外移；对于磨刀门主槽，水流流速增大，泄洪阻力减少，水流输沙能力增强，利于洪水和泥沙的下泄；径流来沙主要集中在主槽河段，落潮水流动力增强，涨潮水流动力大幅减弱，甚至在主槽河段不形成涨潮流[3]。

对于横门，近30 a的整治和围垦工程使横门北汊与洪奇门下泄水流交汇后沿南岸线下泄，使得径流水沙的输移路径受到限制并发生了改变。由于口门向外海延伸，从口门上溯的涨潮流与径流相互作用的滞流带下移，涨潮流动力相对减弱，而落潮流则相对加强。对于横门南汊而言，经过围垦后，横门南汊的落潮水流动力下移并有所加强，涨潮流动力则相对减弱[4]。

通过对磨刀门和横门整治工程的影响对比分析发现，口门整治工程的共同点在于使落潮水流动力加强，涨潮水流动力减弱，以此利用落潮水流冲刷河段，防止河段淤积，维持入海水道的畅通。

2.2生态环境的影响

珠江口处于海陆交界的过渡区域，该区域内自然环境和人类活动的相互作用相当活跃，是典型的生态脆弱区域。在进行河口的相关整治工程时一定要密切注意保护生态系统，进行生态友好型的工程建设。横门整治工程对河口生态环境产生了不良影响；而磨刀门整治工程加剧了河口咸潮上溯。

经过近30 a的大规模围垦工程，广州、东莞等市沿海围垦总面积已达66.7 km2，整个伶仃洋面积减少约253.83 km2。虽然1999年《珠江河口整治管理办法》的出台，严格限制了滩涂资源的开发，但围垦仍在继续[7]，横门口伶仃洋的面积仍在不断减少[8]。大规模的围垦工程导致了滩涂湿地和红树林海岸的锐减，造成河口生态系统中滩涂湿地的物质循环和能量流动的中断，致使河口水生物栖息繁育的生存空间遭到严重挤压。大量的导堤建设致使水生生物的正常能量交换和流动遭到了阻断，生态系统中的物质循环和能量流动受到了影响[9]。堤防的迎水坡面以及港口工程等大量的混凝土工程则严重影响了水生植物的正常生长，使水生生物难以栖息，破坏了河口近岸的食物链系统，使得生物多样性降低，影响生态系统的稳定[10]。

大规模的河道挖沙活动，导致河床严重下切，水深和河槽容积都大幅增加，直接改变了河床形态[11]。河道水深增加会显著增大潮波的传播速度[12]，致使咸潮上溯，咸水界向上游河段移动，因此大规模的河道挖沙活动是磨刀门水道的咸潮灾害加剧的根本原因[13]。而磨刀门口门围垦整治后，横洲水道成为枯季主要的进潮口，口门“调淡”作用消失，使咸潮更容易上溯，因此大规模的围垦也是磨刀门水道咸潮上溯的重要原因[13]。

2.3河口地貌演变

河口整治工程的实施改变了河口固有的地形边界，使得河口水动力特征发生调整，并最终影响河口地貌演变过程。以整治工程实施后磨刀门、横门的河床演变作为代表，叙述珠江河口在整治工程实施后的河床演变情况(见表1)。

表1 磨刀门和横门主要整治工程

2.3.1磨刀门

20世纪70年代初，磨刀门为十字形的浅海湾[14]。自20世纪70年代末受人类活动影响以来，随着不断的自然淤积和大量的人工围垦，磨刀门口门内的海域面积不断减少，自1984年整治工程实施之初的17 310 hm2，缩小到1997年的6 248 hm2。整治工程完成后也即形成了以横洲水道为主的出海河道。

对于磨刀门水道(横洲水道)而言。河道的平均宽度、宽深比都减小，而平均水深却显著增加，表明主槽河段近40 a来向窄深方向发展[15]。横洲水道上、中游段深泓线较为稳定，靠近左岸，走向与岸线基本一致，但下游段深泓线变化较大，逐渐偏向河道中间并有所摆动[14]。

整治前，磨刀门河道水流在水沙扩散和潮汐顶托的作用下，水流散乱，以致浅滩连叠，淤积严重[16]。整治后，由于水流集中输沙能力增强，灯笼山至横洲口长15.5 km的主槽河段由淤转冲，平均水深由1983年的3.4 m增大为2000年的4.7 m[16]。

2.3.2横门

横门近20 a的局部整治工程和围垦开发引起口门岸线及平面形态变化，对口外滩槽冲淤产生一定的影响。

横门北汊与洪奇门出口汇流区经整治开发后成为堤岸约束型的河道，该河段冲刷，1984—1999年年均冲刷量约为78.38万m3，年平均冲刷厚度约为6.17 cm[4]。而横门北汊与洪奇门汇合延伸的槽道是主要的泄流排沙通道，该槽道沿程有冲有淤，上游段冲刷，下游段淤积[4]。横门北汊与洪奇门出口尾闾的浅滩区是内伶仃洋西滩的一部分且沿程淤积，1984—1999年年平均淤积厚度约为0.67 cm[4]。横门南汊，自围垦后形成了约7 km长的河道，年平均冲刷量为21.19万m3。而横门南汊尾闾浅滩区总的趋势是淤积，1984—1999年年平均淤积厚度约为0.49 cm[4]。

通过对磨刀门和横门整治工程对河床演变影响的对比分析发现，整治工程实施后，在短时间内剧烈地改变河床的形态条件，对河床的演变趋势产生了巨大的影响。磨刀门的主槽河段由淤转冲，河道的平均水深增加。横门口门处则既有冲刷的河道又有淤积河道，趋势不定。。因此，河口整治工程可能使河口的性质和演变趋势发生变异，在工程实施前必须对整治工程实施后可能发生的河床演变做出详细的预测。

3 展望

珠江口大规模的整治工程已进行了30多a，并且还在不断实施过程中。在之前的大规模整治工程中既有不少成功的经验值得总结，又有不少失败的教训值得深思。随着国民经济的发展进入新常态，珠江口又有不少整治工程准备实施。

在今后的整治工程中，必须加强生态保护。禁止无序的围垦开发工程，严格审批新的围垦工程，做到环评不合格一票否决。在工程的设计规划阶段就要充分考虑到对环境的影响，做到对生态环境友好，尽可能保护水环境、水生态、滩涂资源，保护水生动植物的栖息地。

在整治工程实施前，必须加强理论研究，采用历史资料分析、物理模型和数值模拟相结合的方法，对设计方案进行充分的论证，并充分利用数值模拟的优势，进行长周期、大范围的模拟，尽可能明确工程对周围水域的水沙动力条件和河口演变的影响，减小对生态环境的影响。

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(本文责任编辑 王瑞兰)

Influence of Modaomen Estuary and Hengmen Estuary Regulating Project to Hydraulic Conditions and Ecological Environment

ZHANG Zhiwei

(School of Hydraulic, Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

extensive regulating projects has been conducted in the Pearl River Estuary over the past 30 years. The influence of the different projects exists in the different literatures. To facilitate the researchers to understand the existing situation and to carry out the next step of research, this paper based on the Hengmen, one of the east estuary, and modaomen, one of the west estuary, reviews that the regulating projects of modaomen and hengmen have influence on the hydraulic conditions and the ecological environment, and riverbed evolution of the modaomen and hengmen.

modaomen； Hengmen； regulating projects； hydraulic conditions； ecological environment； riverbed evolution；influence

2016-05-20;

2016-06-28

张智伟(1995)，男，本科，从事港口航道与海岸工程专业研究。

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