廣佛跨界河流分流比分析研究

朱昆鵬，羅志發，胡 濤

(1.廣東省水文局廣州水文分局，廣東 廣州 510150；2.廣東省水利水電科學研究院，廣東 廣州 510635；3.河口水利技術國家地方聯合工程實驗室，廣東 廣州 510635；4.廣東省流域水環境治理與水生態修復重點實驗室，廣東 廣州 510635)

1 概述

開展城市重污染水體污染源解析和水資源評估，全面解析各重污染水體匯流范圍內污染物“產—排—匯”空間和量傳導關系，《南粵水更清行動計劃(2013—2020年)》提出了“一年新進展，三年新突破、八年水更清”的總體目標。《計劃》提到必須強化跨界河流水質達標管理[1]，切實解決跨界水污染問題，水質未達到控制目標的，責任方要提出達標解決方案。要明確跨界河流污染源責任主體責任程度或者污染貢獻率，首先要明確跨界區域河流水量來源及其分流比[2]，只有弄清跨界各區匯入水量，結合其水質情況，才能明確各方污染貢獻率劃清責任主體。為解決網河區廣佛跨界河流(涌)來水量分析計算難題，開展了廣佛跨界河流(涌)同步監測，對受潮夕影響下的廣佛跨界河流(涌)分流比進行分析和研究[3]。

2 水系現狀

廣佛跨界“兩涌一河”(蘆苞涌、西南涌和白坭河，見圖1)地處珠江三角洲網河區，位于北江大堤的中、下游堤段，是北江的分洪道，流經鴉崗附近匯入廣州河道的西航道。蘆苞涌位于三水區蘆苞鎮下游，向東流至長岐管理區的魷魚崗分汊，北支為九曲河在白坭墟附近匯國泰水后始稱白坭河，流經花都市赤坭、炭步，匯新街水、流溪河，與西南涌匯合。南支為古云東海，經三水區范湖、樂平及南海區官窯附近匯入西南涌，全長為34.64 km。西南涌位于三水區西南鎮東南方，河長為46.4 km，向東流經南海區官窯、里水、和順等鎮至老鴉崗與白坭河和流溪河匯合后，在廣州市西、北郊白云區老鴉崗附近匯入珠江西航道。白坭河發源于廣東清遠石角鎮扶基頭，跨廣州、佛山、清遠三地，白坭河流域總面積為1 493 km2，干流全長為57 km，河道平均坡降為1‰。白坭河在廣州市境內河長約為33 km，流域面積約為718.6 km2，占流域面積的48.1%[4]。

圖1 兩涌一河水系示意

3 同步監測斷面布設

2019年3月21—22日、2019年7月4—5日共開展2期連續25 h水量同步測驗，斷面分別為街頭水閘、蔡邊閘外、和順大橋、九曲河、大坳、魯崗涌、流溪河口、鴉崗、沙貝、西南水閘、如意坊共11個斷面(見表1和圖2)。

表1 兩涌一河連續監測斷面采樣點位置

圖2 監測斷面布設示意

4 監測成果分析

4.1 合理性分析

現針對2019年3月測量期、2019年7月測量期水文測驗斷面，即 CS1～CS9、CS11共10個斷面開展水文觀測數據對比分析。

和順大橋、大坳、流溪河、鴉崗組成1個相對閉合區域，街頭電排站外、蔡邊閘外、和順大橋組成1個相對閉合區域。2個閉合區域內無較大支流匯入，因此，本次通過2個區域內水量守恒，驗證數據合理性。

1) 和順大橋、大坳、流溪河、鴉崗數據合理性分析

根據2次測量期的實測數據，2019年3月測量期，統計出CS3和順大橋凈泄量[5]為828.7萬m3、CS5大坳凈泄量為369.2萬m3、CS7流溪河口凈泄量為578.4萬m3、鴉崗凈泄量為1 808.9萬m3，差值占比為-2.9%；2019年7月測量期，統計出CS3(和順大橋)凈泄量為2 506.0萬m3、CS5大坳凈泄量為1 140.0萬m3、CS7流溪河口凈泄量為1 833.9萬m3、鴉崗凈泄量為5 656.7萬m3，差值占比為2%(見表2)。

表2 和順大橋、大坳、流溪河、鴉崗區域凈泄量差值統計

2) 街頭電排站外、蔡邊閘外、和順大橋數據合理性分析

根據2次測量期的實測數據，2019年3月測量期，統計出CS1街頭電排站外凈泄量為383.3萬m3、CS2蔡邊閘外站凈泄量為421.9萬m3、CS3和順大橋凈泄量為828.7萬m3，差值占比為-0.3%；2019年7月測量期，統計出CS1街頭電排站外凈泄量為836.7萬m3、CS2蔡邊閘外站凈泄量為1 600.0萬m3、CS3和順大橋凈泄量為2 506.0萬m3，差值占比為1.8%(見表3)。

表3 街頭電排站外、蔡邊閘外、和順大橋區域凈泄量差值統計

通過2次測量期的實測數據，統計得2019年3月測量期，和順大橋、大坳、流溪河、鴉崗區域內流量差值為-2.9%，街頭電排站外、蔡邊閘外、和順大橋區域流量差值為-0.3%；2019年7月測量期，和順大橋、大坳、流溪河、鴉崗區域內流量差值為2.0%，街頭電排站外、蔡邊閘外、和順大橋區域流量差值為1.8%。總體上看，在兩個區域內水量基本守恒[6]，因此，實測數據基本可靠。

4.2 流量變化過程分析

九曲河(CS4)距下游河口最遠，受潮汐影響最弱，從流量變化過程上看， 2019年3月與7月測量期流量變化趨勢接近，2019年3月測量期最大流量約為 11 m3/s，最小流量約為20 m3/s；2019年7月測量期最大流量約為33 m3/s，最小流量約為0 m3/s。九曲河2019年3月測量期總凈泄量約為130萬m3，2019年7月測量期總凈泄量約為2 561萬m3，2019年7月測量期總凈泄量約2019年3月測量期的20倍。

和順大橋(CS3)、白坭河大坳(CS5)、魯崗涌匯入口下(CS6)、流溪河口(CS7)、鴉崗(CS8)、沙貝(CS9)和如意坊(CS11)距下游河口較近，受潮汐影響大。2019年7月測量期和2019年3月測量期流量變化過程接近(見圖3)。

總體而言，兩涌一河流域受潮汐影響較大[7]，漲潮總歷時約為6 h，落潮總歷時約為18 h，一次潮周期約為24 h。

(1)

(3)

(5)

(7)

(9)

4.3 流量特征分析

對各斷面流量過程進行統計，得到凈泄流量、凈泄量以及最大流量的分析結果[8]。2019年7月測量期和2019年3月測量期各斷面凈泄流量及相應變幅見表4～5所示。

表4 各斷面2019年3、7月測量期凈泄流量對比 m3/s

根據斷面凈泄流量對比，所有斷面2019年7月測量期凈泄流量均大于2019年3月測量期，2019年7月測量期最大凈泄流量為667.28 m3/s，總凈泄量為6 005.5萬m3(CS11如意坊斷面)；最小凈泄流量為28.46 m3/s，總凈泄量為256.1萬m3(CS4 九曲河斷面)。2019年3月測量期的最大凈泄流量分別為224.24 m3/s，總凈泄量為2018.2萬m3(CS11如意坊斷面)；最小凈泄流量為1.45 m3/s，總凈泄量為13.2萬m3(CS4 九曲河斷面)。

從2019年3月測量期與2019年7月測量期凈泄流量的變幅來看，CS4九曲河斷面2019年7月測量期凈泄流量約為2019年3月測量期的27倍，其他斷面2019年7月測量期凈泄流量約為2019年3月測量期的3.5倍。

表5 各斷面2019年3、7月測量期漲潮量對比 萬m3

不同斷面在2019年3月測量期與2019年7月測量期漲潮階段最大流量變化有所不同。從變化量來看，2019年3月測量期漲潮階段流量整體低于2019年7月測量期流量；從變化幅度來看，CS4在2次測量期流量變化最大，變化幅度高達18.7倍，其他斷面變化幅度則在1.1～2.8倍之間。3月份為枯水期，而7月份為汛期，因此表現出較大變幅[9]。從空間位置來看，變幅較大的CS4斷面均位于河道上游(潮汐作用影響遠端)，而越靠近河道下游(潮汐作用影響近端)漲潮階段流量受上游來水量的影響相對較小，因此九曲河2019年7月測量期無明顯漲落潮變化，河流方向基本同徑流方向。

不同斷面在2019年3、7月測量期退潮階段最大流量變化情況與漲潮階段有所不同(見圖4～5)。兩個階段的不同點體現在，漲潮階段最大流量在2019年3、7月測量期會隨著斷面的空間分布不同而呈現出增減不一致的情況，然而對于退潮階段最大流量來說，由于退潮流向與河道徑流方向一致，因此所有斷面都呈現出2019年3月測量期低于2019年7月測量期的特征。與漲潮相比，位于河道上游的CS4九曲河斷面，退潮階段流量變化量依舊是所有斷面中最小，變化量為21.9 m3/s。位于河道下游的CS8鴉崗斷面，退潮階段流量變化量依舊是所有斷面中最大，變化量為440 m3/s。可見退潮階段最大流量在2019年3月測量期和2019年7月測量期的變化整體上大于漲潮階段。

圖4 各斷面2019年7月測量期漲潮時最大流量變化對比

圖5 各斷面2019年7月測量期落潮時最大流量變化對比

5 分流比分析

5.1 九曲河—蘆苞涌分流比分析

蘆苞涌向東流至長岐管理區的魷魚崗分汊[10]，北支為九曲河，南支為古云東海(以下統稱蘆苞涌)。受河道地形條件影響，分汊處會形成相對穩定的分流比(流入兩個分汊的天然流量比例)。

根據2019年3月21—22日水文實測數據(見圖6)，九曲河總凈泄量為13.0萬m3，凈泄流量約為1.44 m3/s；蘆苞涌總凈泄量為421.9萬m3，凈泄流量為46.88 m3/s，九曲河與蘆苞涌分流比為3：97。

根據2019年7月4—5日水文實測數據(見圖6)，九曲河總凈泄量為256.1萬m3，凈泄流量約為28.46 m3/s；蘆苞涌總凈泄量為1 600.0萬m3，凈泄流量為177.78 m3/s，九曲河與蘆苞涌分流比為14：86。

5.2 蘆苞涌—西南涌凈泄量分流比分析

蘆苞涌在魷魚崗分汊后向南，與南海區官窯附近匯入西南涌。

根據2019年3月21—22日水文實測數據(見圖7)，蘆苞涌總凈泄量為421.9萬m3，凈泄流量為46.88 m3/s；西南涌總凈泄量為383.3萬m3，凈泄流量約為42.58 m3/s；蘆苞涌與西南涌凈泄量分流比為52：48。

根據2019年7月4—5日水文實測數據(見圖7)，蘆苞涌總凈泄量為1 600.0萬m3，凈泄流量為177.78 m3/s；西南涌總凈泄量為836.7萬m3，凈泄流量為93.0 m3/s，蘆苞涌與西南涌凈泄量分流比為66：34。

3月

7月

3月

7月

5.3 西南涌—白坭河—流溪河分流比分析

西南涌向東流經南海區官窯、里水、和順等鎮至老鴉崗與白坭河和流溪河匯合后，在廣州市西、北郊白云區老鴉崗附近匯入珠江西航道。西南涌匯合斷面取和順大橋處、白坭河匯合斷面取白坭河大坳處、流溪河匯合斷面取流溪河入河口處。

根據2019年3月21—22日水文實測數據(見圖8)，和順大橋(西南涌)總凈泄量為828.7萬m3，凈泄流量約為92.08 m3/s；白坭河大坳(白坭河)總凈泄量為369.2萬m3，凈泄流量為41.02 m3/s；流溪河河口總凈泄量為578.4萬m3，凈泄流量為64.26 m3/s。西南涌、白坭河、流溪河分流比為47：20：33。

根據2019年7月4—5日水文實測數據，和順大橋(西南涌)總凈泄量為2 506.4萬m3，凈泄流量約為278.49 m3/s；白坭河大坳(白坭河)總凈泄量為1 140.0萬m3，凈泄流量為126.67 m3/s；流溪河河口總凈泄量為1 833.9萬m3，凈泄流量為203.76 m3/s。西南涌、白坭河、流溪河分流比為46：20：34。

3月

7月

6 結語

經上述分析計算表明，國考斷面鴉崗上游西南涌、白坭河、流溪河枯水期分流比47：20：33與豐水期分流比46：20：34基本相同,該斷面上游來水凈泄量的比例基本穩定,可通過國考斷面流量確定上游廣佛跨界西南涌(含蘆苞涌、九曲水)、白坭河、流溪河來水量,解決國考斷面鴉崗上游來水量分析難題，為主體責任劃權確責提供基礎數據支撐[11]。本分析方法的應用是基于代表性時段實際監測成果對分流比進行計算，可供其他網河跨界區域[12]來水分析作為參考。