珠江河口“洪水就近入海”泄洪方略研究

2021-08-21徐辉荣黄剑威

广东水利水电 2021年8期

徐辉荣，王鑫，黄剑威

(广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广东广州 510635)

1 珠江河口概况

珠江流域主要由西江、北江、东江及珠江三角洲诸河流域组成，范围涉及滇、黔、桂、粤、湘、赣 6 省(自治区)和香港、澳门特别行政区以及越南东北部，地理位置为东经102°14′～115°53′，北纬21°31′～26°49′，总面积为45.37万km2(我国境内面积为44.21 km2)，是我国七大流域之一。西江发源于云南省曲靖市乌蒙山余脉的马雄山东麓，是珠江主要干流，自西向东流经云南、贵州、广西、广东4省(自治区)，至广东省三水的思贤滘；北江发源于江西省信丰县石碣大茅坑，流经湖南、江西、广东3省。东江发源于江西省寻乌县的桠髻钵，由北向南流入广东。西江、北江在广东省三水思贤滘汇合，与东江在广东省东莞市石龙镇一起汇入珠江三角州[1-2]。

珠江三角洲河涌交错，水网相连，共有大小河道324条，河道总长约为1 600 km，按行洪流向，大致可分为西、北、东江下游系统。珠江干流、西北江网河和直接流入的河流，主要有潭江、高明河、流溪河、增江、沙河和深圳河等。珠江三角洲汇集东、西、北三江，由虎门、蕉门、洪奇门、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门、崖门八大口门入海，前四门俗称东四门，后西门俗称西四门。由于地理位置和河口形态的差异，八大口门的动力特性不尽相同，虎门和崖门以潮流作用为主，其他口门则以径流作用为主[3]。

珠江三角洲水系示意见图1。

图1 珠江三角洲水系示意

2 珠江河网洪水水情分析

近20多a来，影响比较大的洪水为“98.6洪水”和“05.6洪水”，按思贤滘洪水计算都为百年一遇洪水，洪水水文特征统计见表1～2[4-6]。

表1 三角洲进口控制站“98.6洪水”水文特征统计

相比较“98.6洪水”，“05.6洪水”的最大特点是西、北、东三江同时遭遇大洪水，西江和东江洪峰出现在6月23日，北江洪峰出现在6月24日，仅隔16 h。

表2 三角洲进口控制站“05.6洪水”水文特征统计

统计“98.6洪水”和“05.6洪水”的网河区最高洪(潮)水位，并绘制两场洪水的洪(潮)水位重现期等值线示意(见图2～3)。

从图2可以看出，“98.6洪水”期间高水位主要在网河的腹部及上部[7]。

图2 “98.6洪水”水位情势等值线示意

从图3可以看出，“05.6洪水”期间整个网河区腹部出现两个高区，分别在珠江广州河段(以中大、大石站为代表，重现期大于200 a)和西江西海水道至石板沙水道河段(以江门、大敖站为代表，重现期大于100 a)。珠江广州河段出现高频率潮水位的主要原因是东江、增江、流溪河、北江都同时发生5～11年一遇的洪水。西江西海水道至石板沙水道河段出现高频率潮水位主要原因上游来流增加，壅积在腹部。

图3 “05.6洪水”水位情势等值线示意

3 八大出海口门洪水分流比分析

根据1999年7月、2008年6月同步测验资料分析(见表3)可知：东四口门分流比从1999年的61.1%上升到2008年的63.1%，西四口门从38.9%下降到36.9%。从单个口门来看，虎门增加最多，从17.6%上升到24.2%。

表3 八大口门分流比(西、北、东江径流) %

从站点的位置来看，虎门主要受东江洪水影响较大，查阅资料可知，1999年7月洪水期，东江博罗平均流量为302 m3/s，是马口+三水流量的0.9%；2008年6月洪水期，东江博罗平均流量为3475 m3/s，是马口+三水流量的7%。为了分析八大口门分配西北江洪水的比例，将虎门净泄量剔除东江径流量后重新计算八大口门的分流比(见表4)。

表4 八大口门分流比(西、北江径流，剔除东江径流影响) %

从表4可以看出，针对西北江洪水来说，东四口门分流比从1999年的60.4%下降为2008年的58.3%，西四口门从39.6%上升到41.7%。其原因从表3与表4的对比可以看出，虎门分配西北江洪水时受东江径流顶托的影响较大，当东江径流较小时其分流比增大，当东江径流较大时其分流比减少。

从实测资料看，磨刀门、蕉门、虎门3口门仍是珠江洪水的主要出口，合计占了60%以上，而鸡啼门、虎跳门、崖门3口门合计则仅占12%～13%。

4 珠江河口泄洪方略

2007年国务院批复的《珠江流域防洪规划》，明确提出了“堤库结合，以泄为主，泄蓄兼施”的防洪方针。珠江河口为珠江洪水入海的最后一程，畅泄洪水是珠江河口防洪治理的关键[8]。

4.1 传统珠江河口“水沙西南调”治理思想

20世纪80年代的珠江河口治理开发过程中，为尽最大可能地保持伶仃洋珠江口口门和航道，有学者提出“水沙西南调”的总的指导思想，这与洪水渲泄的自然发展规律有点相违背，必须采取人为的措施才能达到预期目的。所以，一直以来的珠江河口治理基本沿用了这一指导思想，研究了西海水道开卡、东海水道潜坝、洪奇沥水道飞机沙连坝、上下横沥锁坝、凫洲水道缩窄等方案，希望实现全局的、局部的不同尺度的“水沙西南调”[9-10]。

4.2 “洪水就近入海”泄洪方略的提出

在目前大喇叭口的伶仃洋、黄茅海治导线的有效管理约束下，珠江河口的围垦基本成型[11-12]，另外受采砂影响上游河床下切也将影响西江来沙在口门的沉积量的减少[13]。根据珠江河口与河网动力-沉积-地貌异变机理最新研究成果，伶仃洋整体呈现冲刷状态及明显的窄深化发展趋势。伶仃洋河口湾内的浅滩采砂是引起伶仃洋近20 a冲淤格局逆转(由淤转冲)的主因，围垦令其变窄，疏浚令深槽加深，采砂令浅滩变深，伶仃洋进入窄深化新格局。

因此，在今后很长一段时间，伶仃洋变成伶仃河已无可能，伶仃洋航道的维护已经不是当前河口治理的主要落脚点，当前河口治理的主要目标是为粤港澳大湾区高质量发展提供更高标准的水安全保障[14]。河口治理指导思想宜转向顺应自然，提高河道下泄洪水能力，发展壮大东西向河道，洪水流程最短，使“洪水就近入海”，尽量降低腹部洪水位，从而提高珠江河口城市群的防御洪水能力[15]。

4.3 “洪水就近入海”符合自然规律

西江洪水为珠江河口洪水的主要来源，从西江干流水道至磨刀门水道出海这一洪水通道，形成高水位势能，洪水沿程不断分流至东西两侧的伶仃洋和黄茅海。通过地形量算，橫汊分流的流程普遍短于思贤滘至磨刀门出海这一主流(见表5)。结合八大口门分流比分析，虎门、蕉门为洪水主要出口是珠江河口自然发展、水沙运动因素造成的，自然规律造就了“洪水就近入海”[16]。

表5 珠江洪水出海线路长度比较 %

4.4 “洪水就近入海”泄洪方案研究

按“洪水就近入海”泄洪方略，本次研究初步提出2个通道加强泄洪的方案，研究方略对珠江河口的影响程度(见图4)。

图4 两个通道加强泄洪的方案示意

1) 虎坑水道泄洪通道：加大石板沙水道顶端→荷麻溪→劳劳溪→虎坑水道→银洲湖通道，渲泄洪水入黄茅海。通道全长仅为19.6 km，为石板沙水道顶端→磨刀门出海断面的长度的1/3。

2) 下横沥泄洪通道：加大下横沥通道，渲泄洪水入伶仃洋。下横沥→凫洲水道出海断面通道全长仅13.6 km，为下横沥分汊口→洪奇门出海断面长度的1/2。

以“05.6洪水”为水文边界条件，采用经验证的一维河网水动力数学模型进行2个泄洪通道的方案计算。

虎坑水道泄洪通道长为19.6 km，平均河宽为160 m，拓宽至200 m、300 m、500 m、700 m 4个方案，经计算，虎坑水道最大过流量从现状的3 150 m3/s，分别增长至3 850 m3/s、5 600 m3/s、7 350 m3/s，网河区洪(潮)水位变化情况见表6。

表6 虎坑水道泄洪通道方案数学模型计算结果

从表6可以看出，虎坑水道泄洪通道扩宽后，降低网河区洪(潮)水位非常明显，以扩宽至300 m为例，分流口附近上下游共40 km河段洪(潮)水位下降了一个频率级，幅度达到10～17 cm，相当于堤防防御能力提高一个频率级，从100年一遇提高到200年一遇。其他区域，除银洲湖升高7 cm外，其他区域全线下降，三角洲入口、北江三角洲洪(潮)水位都有3～5 cm的下降。虎坑水道泄洪通道扩宽后，如果“05.6洪水”重演，大敖附近的高水位将不会再发生。

下横沥长10.0 km，平均河宽380 m，扩宽至500 m、700 m 2个方案，经计算，下横沥最大过流量从现状的7 934 m3/s，分别增长至10 468 m3/s、12 538 m3/s，网河区洪(潮)水位的变化情况见表7。

从表7可以看出，下横沥泄洪通道扩宽后，降低网河区洪(潮)水位也是比较明显，以扩宽至500 m为例，距离下横沥入口的上游20～30 km河段，腹部洪(潮)水位下降了11～16 cm，100年一遇洪(潮)水位已经降低至50年一遇以下。