平陆运河对珠江三角洲压咸流量的影响分析

谢升申

（广西水利电力勘测设计研究院有限责任公司，南宁 530023）

0 引言

我国的珠江入海口附近多年来咸潮频发，中山、珠海最甚。咸潮发生的时候，水中氯化物浓度会急速上升，从每升几毫克上升至250 mg以上。水的含盐量一旦过高，饮用将会对人体造成危害。咸潮之后还会造成地下水和土壤内的盐度升高，给“鱼米之乡”的珠三角农业生产、植被生长造成严重影响。根据近几年来多次与咸潮的对抗经验，目前珠江口压咸补淡的有效措施是利用西江上游水利枢纽联合调度调节下游枯水期径流，控制咸潮上溯。珠江口上游径流的变化将直接影响咸潮上溯位置和危害程度，因此，上游的任何取水工程，尤其是跨流域的调水工程对咸潮的影响不容忽视。规划中的平陆运河，北起郁江横县西津水电站库区平塘江口，跨平塘江与钦江支流小西江，引西江上游水至钦江，进而直接入海。因此有必要对平陆运河调水后对下游珠江口的咸潮问题影响进行分析。

1 珠江三角洲咸潮问题与影响

对于沿河流出海口建设的城市，咸潮对城市供水的影响是普遍现象。珠江三角洲供水水源主要来自三角洲各水道，在丰水年和平水偏丰年份的枯水期，一般不会出现供水问题。但在平水偏枯年份的枯水期或枯水年，由于上游径流不足以压制咸潮上溯，加上供水系统抵御咸潮的能力不足，往往导致供水危机。

20 世纪50 年代至2005 年，珠江三角洲地区共发生较严重咸潮的年份有13年，尤其是1998-2005年，连续多年枯季干旱和地形演变增大了潮汐动力，咸潮强度急剧增加，咸界明显上移，危害越来越大，其中以生活用水影响最大。20 世纪80 年代以前，咸潮危害最突出的是农业，对生活和工业供水的影响并不明显。此后，随着城市化进程的加速，产业结构的调整，农业用地不断减少，受咸潮影响的主要对象已转为城市生活用水和工业用水。如1998 年10 月至1999 年4 月，广东出现50 年一遇大旱，珠江口海水倒灌，造成中山市、珠海市大面积停水，之后居民有相当长时间喝着“带咸”的自来水。2000-2005 年，因连续干旱影响，枯季咸潮不断增强，危害程度和范围也越来越大。20世纪末到本世纪初连续几年枯水期咸潮对生产生活供水的影响主要呈现以下几个特点:①持续影响时间长，干旱年份影响期甚至长达三四个月，如2005-2006 年枯水期，平岗泵站取水口断面水体含氯度总超标天数达92 d，最长连续时长37 d；②影响范围大，咸潮问题直接影响区域有澳门及珠海、东莞、中山、广州等珠江三角洲大部分地区，2004-2005 年咸潮影响人口达1000万人以上；③发生频度高，上个世纪后50年共发生较严重咸潮的年份有7 年，而本世纪初更是连续6 年发生影响更为严重的冬春季节性咸潮；④危害程度深，2005年11月至2006年年初，由于咸潮侵袭，澳门、珠海累计无法供水长达48 d，部分水厂供水咸度曾达10 000 mg/L，超出国家饮用水标准（含氯度小于等于250 mg/L）40倍多，成为有记录以来最严重的情况[1]。2006 年以后，珠江流域干旱灾害频繁，基本上每年都出现咸潮问题，影响范围也增大，通常是通过流域水资源调度，利用上游水库调节进行压咸。

2 历年来调水压咸实施情况

珠江三角洲近年严重的咸潮上溯引起了党中央、国务院、水利部和广东省委、省政府的高度重视。2005年初，国家防总首次实施了珠江压咸补淡应急调度，利用珠江上游水利枢纽调水，分别从贵州、广西等省区增调水量8.43亿m3下放，为珠海、广州、中山等三角洲城市生产生活供给淡水水源近1亿m3，确保了城市供水安全[2]。据水利部珠江水利委员会统计，2006 年9 月至2007 年2 月，从上游水库增调水量5.5亿m3，其中西江岩滩水库净调出4.5亿m3（含天生桥水库向岩滩水库补水）；右江百色水利枢纽调出0.5 亿m3，贺江江口水库调出0.5 亿m3。有效地缓解了珠三角咸潮造成的供水危机，缩短了咸潮侵袭时间和咸界下移。

经过几年的实践与探索，对于通过上游水库联合调度放水压咸的措施已由2005、2006年初的被动应急发展成主动应对、统筹兼顾的枯水期水量统一调度方式，调度方案也由单一的水库补水发展到西江干流天生桥一级、龙滩水库、百色水库、北江飞来峡水库等多库群联调，并产生了“前蓄后补”、“避涨压退”、“动态控制”、“精细调度”等一套先进的流域调度理念。在枯水期来临之前，首先通过上游水库的联合调度，增加西江径流量，在此期间珠三角城市抢蓄淡水，持续时间大约为半个月；然后上游水库开始蓄水，为下一周期储备水资源，持续时间同样约半个月，合计为一个周期。在2009-2010 年极端枯水年，共实施了9 次集中补水，补水总量高达41.2亿m3。

2011 年11 月国务院批复的《全国水资源综合规划》中珠江流域部分，明确大藤峡水利枢纽参与水资源配置，与上游天生桥一级、龙滩、百色、飞来峡等大型水库组成西、北江水资源配置体系，调节径流时空分配，改善西江下游及西北江三角洲地区的枯水期水质及供水条件，降低咸潮危害。

3 珠三角压咸控制流量

受潮汐和径流的影响，珠江三角洲的咸潮一般出现在冬春两季，10月至次年4月。由于天文潮汐作用相对稳定，咸潮活动及其影响程度主要受上游径流变化的控制。根据1998 年以来枯水期大潮期间的资料分析，要保证大潮期间珠江三角洲主要供水水厂取水基本不受咸潮影响，珠江入海口思贤滘断面流量（即马口+三水）应不小于4500 m3/s。又据近年来沙湾水道、小榄水道、磨刀门水道的实测逐日数据统计分析，当思贤滘流量大于等于2500 m3/s时，小榄水道大丰水厂完全不受咸潮影响，沙湾水道沙湾水厂、磨刀门水道全禄水厂只有极个别时段受咸潮影响，但超标时间只有2～3 h，供水基本不受影响；对于珠海的平岗、黄扬、南门主要取水口均有一定的影响，通过抢淡蓄淡，配合当地水库的调蓄作用，可基本满足供水的要求。

枯水期水量调度压制咸潮的根本目的是保障供水，因此，流域水量调度必须结合供水水源系统的特点进行。第一类是珠海、澳门有一定的蓄淡调咸能力，只要通过压咸提高取水口的取淡几率（60%），就可保证正常供水；如将压咸目标定位为取水口完全不受咸潮影响，既没必要、又不经济合理。第二类是广州南部沙湾水厂、中山大丰水厂等，当地蓄淡调咸能力仅仅是水厂的调节池，如日超标时间超过4 h，将影响正常供水，这类水厂的供水受咸潮影响主要是天文大潮前后几天。综合考虑这两类供水系统的特点，流域规划确定思贤滘处的压咸流量为2500 m3/s。从2005 年以来珠江防总已实施的不少于6年（次）流域压咸补淡应急调水的压咸效果来看，大潮转小潮期思贤滘断面流量达到2500 m3/s左右时，可满足澳门、珠海、中山、广州的供水要求，水环境容量亦相应得到极大改善。据此，取思贤滘压咸流量为2500 m3/s，相应梧州站的下泄流量为2100 m3/s。

大藤峡水库建成后，在流域骨干水库按照其正常发电调度规则运行的基础上，由大藤峡水库承担水资源配置任务，利用大藤峡15亿m3的有效库容，在枯水期进行补水调度。大藤峡水利枢纽多年平均补水量为2.7 亿m3，80%、90%的枯水年份补水量为分别为6.2亿m3、15亿m3。经试算，经大藤峡补偿调节后，可将梧州站98%、95%、90%的枯水年份最枯10 d流量分别提高到1850、1950、2100 m3/s，增加了430～470 m3/s。大藤峡与天生桥、龙滩、百色水利枢纽联合调度，可将梧州站最枯月平均流量达到压咸控制流量2100 m3/s 的保证率由65%提高到97%，并可使三角洲咸潮影响范围下移10～20 km。

4 平陆运河对珠江三角洲咸潮问题的影响

4.1 平陆运河工程基本情况

平陆运河是规划中的沟通西江航运干线与钦州港的人工运河。早在1915 年督办广东治河事宜处就曾组织过勘察工作，建国后曾多次组织力量进行勘测规划工作，并先后提出了《平陆运河规划报告》。由于工程规模浩大、牵涉面广、投资多等原因，直至目前未深入开展前期工作，仅停留在一般的规划阶段[3，4]。2009 年广西壮族自治区重新启动平陆运河战略研究工作，把平陆运河列为《广西西江黄金水道建设规划》中的一项重大战略研究。2017 年，水利部水规总院审查通过《郁江流域综合规划》，将平陆运河作为从北部湾直接出海的远景考虑目标项目。规划中的平陆运河，北起郁江横县西津水电站库尾平塘江口，跨平塘江与钦江支流小西江，经陆屋入钦江干流南下至钦江出海口，由钦州沙井港出海，全长133 km，目前规划初定3000 t级航道规模[5]。

4.2 平陆运河从郁江引水流量预估及对珠江三角洲压咸补淡的影响

平陆运河的主要工程任务是航运。西江干流及郁江汛期来水较丰富，运河引水对下游径流的影响主要体现在枯水期。由于目前压咸用水调度仍存在难度，不宜减少现有流量。大藤峡水库建成后，压咸用水紧张局面将有所缓解，但大藤峡水库可节约的用水规模难以确定。因此，运河引水流量及规模主要应从咸潮问题的角度出发，以枯水期不宜减少现有郁江下泄流量，保证下游压咸需要为原则确定平陆运河的调水方案与规模。

在综合考虑西江压咸用水和平陆运河航运需水要求，提出通过西津水利枢纽为平陆运河提供3亿m3调节库容，不减少压咸期间郁江下泄流量。一般情况下，咸潮持续时间约100 d，3 亿m3水量供100 d 用，可支撑的流量为35 m3/s。同时结合船闸开启需水流量进行分析，认为35 m3/s的流量水平可支撑船闸日均开启20次（四级方案），通过调整日均开启次数以适应五～六级方案。这与国内外较繁忙的内河双线水闸日均开启次数（20～25 次）相当，可大致满足通航需要。因此，平陆运河枯水期可引水量可考虑为35 m3/s，丰水期则可适当增加引水量。

从郁江干流径流条件分析，西津水库坝址多年平均流量1427 m3/s，运河引水流量占西津坝址来流的2.45%；郁江下游邻近入浔江口的桂平枢纽坝址多年平均流量1660 m3/s，平陆运河年均引水流量占桂平坝址来流的2.11%。西津水库坝址最枯月平均流量202 m3/s（考虑百色水库调节后），桂平坝址枯水期平均流量480 m3/s，平陆运河枯水期引水35 m3/s 占西津坝址枯水期来流的17.33%，占桂平坝址断面枯水期来流的7.29%。可见平陆运河引水对郁江年均径流量的影响较小，对枯水期径流产生一定的影响。引水流量与梧州站咸潮控制流量相比，占梧州站咸潮控制流量2100 m3/s 的1.67%，从这个占比看，平陆运河引水对下游压咸影响不大，通过流域水资源的整体配置，通过龙滩、大藤峡、飞来峡、百色水库等骨干工程的联合调度，可较大程度消除平陆运河引水对下游压咸补淡的影响，确保梧州等控制断面枯水年份枯水期的水量，能满足压咸流量和生态环境水量的要求，同时也能满足航运水量的要求。

5 结语

珠江河口咸潮问题由来已久，咸潮上溯严重影响着澳门、珠海及珠江三角洲地区的供水安全。压咸补淡的有效措施是利用西江上游水利枢纽联合调度调节下游枯水期径流。经过几年的实践与探索，目前已形成通过上游天生桥一级、龙滩、百色、飞来峡等大型水库联合调度的水资源统一配置方式，调节珠—西江径流时空分配，有效降低咸潮危害。规划的平陆运河引水将对西江下游径流产生影响。因此，运河引水流量及规模主要应从咸潮问题的角度出发，以枯水期不宜减少现有郁江下泄流量，保证下游压咸需要为原则确定平陆运河的调水方案与规模。引水流量占梧州站咸潮控制流量占比不大时，对下游压咸影响不大。可通过流域水资源的整体配置，较大程度消除平陆运河引水对下游压咸补淡的影响。但是，大藤峡水库建成后与天生桥一级、龙滩、百色、飞来峡等大型水库联合调度规则，涉及范围广，影响面大，实际调度规则和操作条件，需做大量的理论研究和试验研究加以论证。