珠江三角洲及河口咸潮界线变化对供水安全的影响

庞远宇

（珠江水利委员会水文局，广东广州 510610）

1 概况

珠江三角洲及河口区河道纵横交错，各类河涌有1.2万多条，水流相互贯通，河网密度达0.72 km/km2，为全国平均水平的近5倍。珠江三角洲为复合三角洲，包括西、北江思贤以下西北江三角洲、东江石龙以下东江三角洲两部分，总面积2.68万km2。珠江河口按地理分布分为虎门、蕉门、洪奇门和横门的东四口门，以及磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门的西四口门两部分。西、北、东三江进入三角洲河网区，与三角洲中小河流汇流出海，构成“三江汇流，八口出海”的水系格局。

2 咸潮活动规律及含氯度变化

珠江三角洲平原河网河道比降平缓，潮差小，水动力较弱。八大口门动力特征不尽相同，泄洪纳潮情况不一，其中位于东、西两侧的虎门和崖门属于湖优型河口，以潮汐作用为主。珠江河口的潮汐为不正规半日混合潮型，一天中有两涨两落，半个月中有大潮汛和小潮汛，历时各3d。在一年中，夏潮大于冬潮，最高、最低潮位分别出现在春分和秋分前后，且潮差最大，夏至、冬至潮差最小。因受汛期洪水和风暴潮的影响，最高潮位一般出现在6—9月，最低潮位一般出现在12—2月。

与潮汐变化相对应，珠江河口区含氯度变化过程具有明显的日、半月、季的周期性，一日内两次高潮所对应的两次最大含氯度及两次低潮所对应的两次最小含氯度各不相同，通常珠江河口区水体氯化物的日最大值出现在涨憩附近，最小值出现在落憩附近。在半个月为周期的天文潮期中，由小潮转大潮期间含氯度明显增大，由大潮转小潮含氯度明显减小，咸潮峰值出现在大潮前3～5d。

咸潮入侵是河口最主要动力过程之一，是河口区特有的自然现象。珠江三角洲河道纵横交错，受径流和潮流共同影响，水流此消彼长。当高盐水团随涨潮流沿着河口的潮汐通道向上推进，盐水扩散、咸淡水混合造成上游河道水体变咸，即形成咸潮（或称咸潮上溯，盐水入侵）。一般咸潮的参数为氯化物（以Cl-计，或简称含氯度、咸度）。GB5749-2006《生活饮用水水源水质标准》规定，氯化物均应不大于250mg/L。GB3838-2002《地表水水质标准》中关于集中式生活饮用水地表水水源地补充标准中，氯化物的限值也为250mg/L，因此当河道水体氯化物超过250mg/L，就属水质超标，咸界通常指河道水体含氯度为250mg/L的位置。珠江三角洲咸潮一般出现在10月至次年4月。

3 咸潮历史变化及对经济社会用水影响

20世纪60年代到80年代，随着珠江三角洲联围筑闸的逐步推进和河口的自然延伸，河网区径流、潮汐动力逐渐减弱，磨刀门、虎门、蕉门、洪奇沥、横门的咸潮影响明显减弱，鸡啼门、虎跳门、崖门的咸潮影响略有减弱，咸界逐渐下移。这一时期珠江三角洲受咸潮危害最突出的是农业,经常受咸害的农田有4.53万hm2，遇大旱年咸害更加严重，如1955年春旱，盐水上溯和内渗，滨海地带受咸面积达9.20万hm2之多。改革开放之后，随着经济发展、城镇化水平提高，大幅度的采沙引起河床急剧变化，珠江三角洲纳潮量迅速增大，潮汐动力加强，这种趋势逐渐抵消并超过了由于联围筑闸和河口自然淤积延伸导致的潮汐动力减弱趋势，咸潮强度逐渐由减弱转至增强。同时，随着珠江三角洲城市化进程的加速发展，受咸潮影响的主要对象逐渐由农业转变为工业和生活。21世纪之后，随着用水量的大幅提高，同时受2002—2011年连续10年枯季干旱、三角洲河道地形演变、枯季西北江分流比变化等多重因素影响，咸潮影响加剧，咸界上移，珠江三角洲生活、工业用水受咸影响加剧。

4 近年来咸界变化对供水影响

珠江三角洲及河口地区人口密集，产业集中，是国家重要战略——粤港澳大湾区的重要载体，区域发展要求高，取水量大，咸界位置不同，直接影响区域的供水安全。西北江三角洲下游的中山、珠海市许多取水点离出海口门较近，是我国主要的咸潮受灾区之一。受用水不断增长、流域上游来水持续偏枯、河道下切等因素共同作用，珠江三角洲咸潮活动愈益强烈。珠江三角洲地区2000年以后接连发生严重咸潮，导致澳门、珠海、广州、中山等城市供水咸度超标，咸潮强度、持续时间与上溯距离最为显著的是2005—2006年、2007—2008年、2009—2010年、2011—2012年和2019—2020年5个枯水期。

选取珠江三角洲及河口范围内磨刀门水道进行说明，磨刀门水道是生活、工业取水的主要水源，是西江主要出海水道，其泄洪和排沙量居八大入海口门之首。以对咸界线敏感的上游径流与咸界线的对应关系和咸界线位置变化分析，通过2005—2006年、2011—2012年枯期咸界线对比，西北江交汇处的思贤断面2005年12月至翌年2月平均流量由1908m3/s增加至2011年的2505m3/s，平均流量增加近600m3/s，增幅达31%,结合考虑思贤节点三水与马口断面枯期分流比变化影响（2005年枯期三水分流比为15.1%，2011年枯期三水分流比为19.5%），则2011年枯期西江干流马口流量比2005年平均流量增加约400m3/s。但2011—2012年磨刀门咸潮影响程度仍较2005—2006年大。

从磨刀门水道咸界线变化对比分析可以得出，2009—2010年枯水期是最近15年咸潮影响最大的一年，平均咸界上溯距离最远，为24.18km（距口门）；2005—2006年枯水期次之，上溯距离为22.13km。2015—2016年枯水期是最近15年咸潮影响最小的一年，咸潮影响主要在河口附近，平均咸界为0.31km；2019—2020年枯水期平均咸界为16.10km。磨刀门水道近15年枯水期平均咸界统计结果见图1。

图1 磨刀门水道历年枯水期平均咸界图

总体而言，珠江三角洲咸界有上移的趋势，不同流量级下，不同水道的最大咸界增长程度不同，不断上移的咸界线对珠江三角洲供水产生严重影响。2005—2006年枯水期，咸潮影响范围扩大到广州、东莞、中山的大部分地区，甚至佛山的南海区也受到影响，区域影响人口近1500万人，并已严重影响澳门特别行政区和珠海市的市民生活和社会安定。为保障澳门、珠海及珠江三角洲地区供水安全，2005年以后，珠江防总连续实施了流域枯水期水量调度。通过对西北江上游龙滩、百色、飞来峡等大型水库的精细调度，咸潮对供水影响得到有效缓解。但珠海、中山等地的供水还是受到一定程度咸潮的影响。如2011—2012年枯季，磨刀门水道主要取水口总体的超标时数、超标天数、连续不可取水天数等指标仍是2004年冬以来最大。2019—2020年枯水期，中山市共遭遇10轮咸潮袭击，且咸潮形势为近10年以来最为严峻的，全市供水水厂46%的供水能力受到影响，威胁中山市供水安全。

5 保障城市供水安全的路径初探

咸潮入侵主要受淡水径流及潮汐动力作用影响，其次还有河口形状、河道地形、水深、不同水道分流比变化、风力风向、海平面变化等因素影响。由于咸界线是多种因素的综合反应，是一个复杂综合的过程。珠江三角洲不同来水情况下，目前最大咸界范围已持续影响到了粤港澳大湾区西区的中山、珠海、澳门等城市供水安全。

当前和今后一个时期，咸潮对供水安全的影响因素不会消除，从促进城市经济社会高质量发展和生态文明建设，有力保障中山、珠海、澳门等全面建设社会主义现代化提供水安全保障出发，必须针对区域咸潮发展特点、发生规律和趋势进行判断，以问题为导向，立足区域整体和建立水资源空间大尺度配置格局，科学谋划流域-区域-本地联合保障的水网战略布局，提出解决珠江三角洲西区的供水安全方案。

1）按照“水源集中上移-本地调蓄扩容-区域供水互联”总体水网布局路径，将“水源集中上移”至咸潮活动区外，以西江水源为核心，解决受咸影响城市的日常供水安全；强化“本地调蓄扩容”增加供水体系中调蓄能力，利用落潮时段抢淡，有效应对咸潮威胁，提高过境客水资源的利用率，提高应急备用能力；“区域供水互联”是形成城市群之间、城市各供水片区之间供水互联互通互济，保障粤港澳大湾区西区中山、珠海及澳门等城市群供水安全。

2）可积极推进三角洲区域控制性调配工程的论证工作，推进珠江三角洲思贤与天河南华等重要节点生态控导工程前期论证和建设，进一步提高西北江三角洲河网区水资源调控能力。通过西、北江中上游水库群和思贤、天河南华生态控导工程，联合调控三角洲西、北江片区枯水期河道流量，抑制咸潮对城市供水威胁，提高特枯水年珠海、澳门、中山等地供水保证能力，改善广州与佛山地区河道的水环境条件。