珠江河口“洪水就近入海”泄洪方略研究

徐輝榮，王 鑫，黃劍威

(廣東省水利電力勘測設計研究院有限公司，廣東 廣州 510635)

1 珠江河口概況

珠江流域主要由西江、北江、東江及珠江三角洲諸河流域組成，范圍涉及滇、黔、桂、粵、湘、贛 6 省(自治區)和香港、澳門特別行政區以及越南東北部，地理位置為東經102°14′～115°53′，北緯21°31′～26°49′，總面積為45.37萬km2(我國境內面積為44.21 km2)，是我國七大流域之一。西江發源于云南省曲靖市烏蒙山余脈的馬雄山東麓，是珠江主要干流，自西向東流經云南、貴州、廣西、廣東4省(自治區)，至廣東省三水的思賢滘；北江發源于江西省信豐縣石碣大茅坑，流經湖南、江西、廣東3省。東江發源于江西省尋烏縣的椏髻缽，由北向南流入廣東。西江、北江在廣東省三水思賢滘匯合，與東江在廣東省東莞市石龍鎮一起匯入珠江三角州[1-2]。

珠江三角洲河涌交錯，水網相連，共有大小河道324條，河道總長約為1 600 km，按行洪流向，大致可分為西、北、東江下游系統。珠江干流、西北江網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。珠江三角洲匯集東、西、北三江，由虎門、蕉門、洪奇門、橫門、磨刀門、雞啼門、虎跳門、崖門八大口門入海，前四門俗稱東四門，后西門俗稱西四門。由于地理位置和河口形態的差異，八大口門的動力特性不盡相同，虎門和崖門以潮流作用為主，其他口門則以徑流作用為主[3]。

珠江三角洲水系示意見圖1。

圖1 珠江三角洲水系示意

2 珠江河網洪水水情分析

近20多a來，影響比較大的洪水為“98.6洪水”和“05.6洪水”，按思賢滘洪水計算都為百年一遇洪水，洪水水文特征統計見表1～2[4-6]。

表1 三角洲進口控制站“98.6洪水”水文特征統計

相比較“98.6洪水”，“05.6洪水”的最大特點是西、北、東三江同時遭遇大洪水，西江和東江洪峰出現在6月23日，北江洪峰出現在6月24日，僅隔16 h。

表2 三角洲進口控制站“05.6洪水”水文特征統計

統計“98.6洪水”和“05.6洪水”的網河區最高洪(潮)水位，并繪制兩場洪水的洪(潮)水位重現期等值線示意(見圖2～3)。

從圖2可以看出，“98.6洪水”期間高水位主要在網河的腹部及上部[7]。

圖2 “98.6洪水”水位情勢等值線示意

從圖3可以看出，“05.6洪水”期間整個網河區腹部出現兩個高區，分別在珠江廣州河段(以中大、大石站為代表，重現期大于200 a)和西江西海水道至石板沙水道河段(以江門、大敖站為代表，重現期大于100 a)。珠江廣州河段出現高頻率潮水位的主要原因是東江、增江、流溪河、北江都同時發生5～11年一遇的洪水。西江西海水道至石板沙水道河段出現高頻率潮水位主要原因上游來流增加，壅積在腹部。

圖3 “05.6洪水”水位情勢等值線示意

3 八大出海口門洪水分流比分析

根據1999年7月、2008年6月同步測驗資料分析(見表3)可知：東四口門分流比從1999年的61.1%上升到2008年的63.1%，西四口門從38.9%下降到36.9%。從單個口門來看，虎門增加最多，從17.6%上升到24.2%。

表3 八大口門分流比(西、北、東江徑流) %

從站點的位置來看，虎門主要受東江洪水影響較大，查閱資料可知，1999年7月洪水期，東江博羅平均流量為302 m3/s，是馬口+三水流量的0.9%；2008年6月洪水期，東江博羅平均流量為3475 m3/s，是馬口+三水流量的7%。為了分析八大口門分配西北江洪水的比例，將虎門凈泄量剔除東江徑流量后重新計算八大口門的分流比(見表4)。

表4 八大口門分流比(西、北江徑流，剔除東江徑流影響) %

從表4可以看出，針對西北江洪水來說，東四口門分流比從1999年的60.4%下降為2008年的58.3%，西四口門從39.6%上升到41.7%。其原因從表3與表4的對比可以看出，虎門分配西北江洪水時受東江徑流頂托的影響較大，當東江徑流較小時其分流比增大，當東江徑流較大時其分流比減少。

從實測資料看，磨刀門、蕉門、虎門3口門仍是珠江洪水的主要出口，合計占了60%以上，而雞啼門、虎跳門、崖門3口門合計則僅占12%～13%。

4 珠江河口泄洪方略

2007年國務院批復的《珠江流域防洪規劃》，明確提出了“堤庫結合，以泄為主，泄蓄兼施”的防洪方針。珠江河口為珠江洪水入海的最后一程，暢泄洪水是珠江河口防洪治理的關鍵[8]。

4.1 傳統珠江河口“水沙西南調”治理思想

20世紀80年代的珠江河口治理開發過程中，為盡最大可能地保持伶仃洋珠江口口門和航道，有學者提出“水沙西南調”的總的指導思想，這與洪水渲泄的自然發展規律有點相違背，必須采取人為的措施才能達到預期目的。所以，一直以來的珠江河口治理基本沿用了這一指導思想，研究了西海水道開卡、東海水道潛壩、洪奇瀝水道飛機沙連壩、上下橫瀝鎖壩、鳧洲水道縮窄等方案，希望實現全局的、局部的不同尺度的“水沙西南調”[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、黃茅海治導線的有效管理約束下，珠江河口的圍墾基本成型[11-12]，另外受采砂影響上游河床下切也將影響西江來沙在口門的沉積量的減少[13]。根據珠江河口與河網動力-沉積-地貌異變機理最新研究成果，伶仃洋整體呈現沖刷狀態及明顯的窄深化發展趨勢。伶仃洋河口灣內的淺灘采砂是引起伶仃洋近20 a沖淤格局逆轉(由淤轉沖)的主因，圍墾令其變窄，疏浚令深槽加深，采砂令淺灘變深，伶仃洋進入窄深化新格局。

因此，在今后很長一段時間，伶仃洋變成伶仃河已無可能，伶仃洋航道的維護已經不是當前河口治理的主要落腳點，當前河口治理的主要目標是為粵港澳大灣區高質量發展提供更高標準的水安全保障[14]。河口治理指導思想宜轉向順應自然，提高河道下泄洪水能力，發展壯大東西向河道，洪水流程最短，使“洪水就近入海”，盡量降低腹部洪水位，從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”符合自然規律

西江洪水為珠江河口洪水的主要來源，從西江干流水道至磨刀門水道出海這一洪水通道，形成高水位勢能，洪水沿程不斷分流至東西兩側的伶仃洋和黃茅海。通過地形量算，橫汊分流的流程普遍短于思賢滘至磨刀門出海這一主流(見表5)。結合八大口門分流比分析，虎門、蕉門為洪水主要出口是珠江河口自然發展、水沙運動因素造成的，自然規律造就了“洪水就近入海”[16]。

表5 珠江洪水出海線路長度比較 %

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個通道加強泄洪的方案，研究方略對珠江河口的影響程度(見圖4)。

圖4 兩個通道加強泄洪的方案示意

1) 虎坑水道泄洪通道：加大石板沙水道頂端→荷麻溪→勞勞溪→虎坑水道→銀洲湖通道，渲泄洪水入黃茅海。通道全長僅為19.6 km，為石板沙水道頂端→磨刀門出海斷面的長度的1/3。

2) 下橫瀝泄洪通道：加大下橫瀝通道，渲泄洪水入伶仃洋。下橫瀝→鳧洲水道出海斷面通道全長僅13.6 km，為下橫瀝分汊口→洪奇門出海斷面長度的1/2。

以“05.6洪水”為水文邊界條件，采用經驗證的一維河網水動力數學模型進行2個泄洪通道的方案計算。

虎坑水道泄洪通道長為19.6 km，平均河寬為160 m，拓寬至200 m、300 m、500 m、700 m 4個方案，經計算，虎坑水道最大過流量從現狀的3 150 m3/s，分別增長至3 850 m3/s、5 600 m3/s、7 350 m3/s，網河區洪(潮)水位變化情況見表6。

表6 虎坑水道泄洪通道方案數學模型計算結果

從表6可以看出，虎坑水道泄洪通道擴寬后，降低網河區洪(潮)水位非常明顯，以擴寬至300 m為例，分流口附近上下游共40 km河段洪(潮)水位下降了一個頻率級，幅度達到10～17 cm，相當于堤防防御能力提高一個頻率級，從100年一遇提高到200年一遇。其他區域，除銀洲湖升高7 cm外，其他區域全線下降，三角洲入口、北江三角洲洪(潮)水位都有3～5 cm的下降。虎坑水道泄洪通道擴寬后，如果“05.6洪水”重演，大敖附近的高水位將不會再發生。

下橫瀝長10.0 km，平均河寬380 m，擴寬至500 m、700 m 2個方案，經計算，下橫瀝最大過流量從現狀的7 934 m3/s，分別增長至10 468 m3/s、12 538 m3/s，網河區洪(潮)水位的變化情況見表7。

從表7可以看出，下橫瀝泄洪通道擴寬后，降低網河區洪(潮)水位也是比較明顯，以擴寬至500 m為例，距離下橫瀝入口的上游20～30 km河段，腹部洪(潮)水位下降了11～16 cm，100年一遇洪(潮)水位已經降低至50年一遇以下。

表7 下橫瀝泄洪通道方案數學模型計算結果

5 結語

1) 磨刀門、蕉門、虎門3口門是珠江洪水的主要出口，合計占了60%以上；而雞啼門、虎跳門、崖門3口門泄洪量最少，合計僅占12%～13%。

2) 西江洪水為珠江河口洪水的主要來源，從西江干流水道至磨刀門水道出海這一洪水通道，形成高水位勢能，洪水沿程不斷就近分流至東西兩側的伶仃洋和黃茅海。

3) 在目前伶仃洋進入窄深化新格局下，“水沙西南調”的珠江河口治理指導思想需要進行修正調整。

4) 從模型計算結果來看，在“洪水就近入海”泄洪方略下提出的兩個加大泄洪通道的方案都可以明顯降低腹部洪(潮)水位，并且隨著河道擴寬效果更加凸顯。保留足夠的“洪水就近入海”通道是粵港澳大灣區高質量發展的防洪安全保障，也符合自然發展規律。

5) 本次研究，方案僅從洪水渲泄的角度提出，還需進一步結合航運、咸潮上溯、水資源利用與優化配置、取排水、工程管理等因素進行統籌研究[17]。