近20年來西北江三角洲主要水道水量分配比規律分析

蘇定洪，蘇 晨，李清海

（1.水利部珠江水利委員會水文局，廣州 510370；2.四會市大沙鎮水利水電管理站，廣東 四會 526241；

3.內蒙古錫林郭勒水文水資源中心，內蒙古 錫林浩特 026000）

珠江三角洲是一個復合型的三角洲，由西、北江三角洲和東江三角洲組成。自思賢滘以下的西、北江三角洲面積8370 km2，河網密度為0.81 km/km2，自石龍以下的東江三角洲面積1380 km2，河網密度為0.88 km/km2。三角洲區內河道縱橫交錯，主、支汊發育各異又相互影響。區內同時受徑流和潮汐的共同作用，水流條件復雜多變。

西北江三角洲及河口屬粵港澳大灣區，區域內人口眾多、經濟發達。洪澇災害嚴重地影響區域內的防洪安全，咸潮上溯加劇威脅到區域供水安全。郭志強[1]在2001 年、侯衛東[2]在2004 年、香靖宇[3]在2006年、姚章民[4]在2009年都有對西北江三角洲主要水道的水量分配比作過研究。隨著社會經濟的發展和自然環境的變化，再加原始資料積累的增加，有必要對近20年來西北江三角洲主要水道的水量分配比作一系統的分析，為西北江三角洲的防汛抗旱和水資源開發利用，以及科學、合理制定粵港澳大灣區水安全保障措施提供基礎的數據支撐。

1 水量分配比計算技術路線

為分析西北江三角洲主要水道的水量分配狀況，以“水量分配比”的概念描述。技術路線是以西北江三角洲上游頂點馬口、三水作為總控制點，采用樹狀結構向下游逐步展開的方式，推算出各個分流節點的水量分配比。即以馬口、三水站的總凈泄量和為入流總量，分析計算出馬口、三水的分配比，對馬口、三水以下各斷面，則每當河汊分流一次，以各河汊的凈泄量除以本級河汊的總凈泄量，為各河汊百分占比，再乘以上一級河流對入流總量的分配比，即為該級河汊對總入流量的分配比，如此逐級往下計算，求出所有河汊口的分配比。

八大口門水量分配比是在不考慮從馬口、三水向下逐級分配的情況下，由各八大口門凈泄量直接計算各口門水量占馬口、三水總凈泄量的百分比，其中虎門水道大虎站的凈泄量為減去老鴉崗和博羅以及麒麟嘴來水量，崖門水道黃沖站的凈泄量則為減去潭州水道石咀的來水量。

1.1 分析資料的選擇

馬口、三水，天河、南華以及八大口門的水量分配比是以珠江水利委員會組織開展的常規水文測報項目水文測驗實測資料為主進行計算分析。主要水道及河汊的水量分配比洪季是以1999 年7 月15 日～7 月24 日、2007 年8 月29 日～9 月7 日 和2020年6月16日～6月25日三期專項水文測驗，枯季是以2001 年2 月7 日～2 月16 日、2005 年1 月24日～2月4日和2019年12月27日～2020年1月5日三期專項水文測驗實測資料進行計算。

1.2 分流節點的選定

由于部分小河汊和水閘未布設測流斷面，但主要水道均設有測流斷面，整體而言，對水量分配比的計算無太大影響，具體節點選定如下圖1、圖2所示。

圖1 分流節點概化圖（一）

圖2 分流節點概化圖（二）

1.2.1 西江水系

西江的一級節點為馬口站，以下分汊為西海水道和東海水道，二級節點分別為天河和南華站。西海水道以下主要分汊為江門河、荷麻溪、螺洲溪及磨刀門水道，三級節點分別為北街水閘、睦洲口、竹洲、掛定角站。北街水閘、睦洲口、竹洲3 個節點控制的水量分別流向崖門水道、虎跳門水道和雞啼門水道，這3 條水道的節點分別為黃沖、西炮臺和黃金站，屬四級節點。東海水道以下主要分汊為容桂水道、桂洲水道、雞鴉水道、小欖水道，三級節點分別為容奇、海尾、南頭、小欖斷面。雞鴉水道與小欖水道的水量主要流向橫門水道、黃圃瀝和黃沙瀝。

1.2.2 北江水系

北江的一級節點為三水站，以下分汊為順德水道和潭洲水道，二級節點分別為石仔沙和紫洞斷面。順德水道和潭洲水道的水量分別流向平洲水道、李家沙水道、沙灣水道，分流節點分別為三級節點沙洛圍、三圍、三沙口斷面。洪奇瀝水道較為復雜，上游主要有李家沙水道、容桂水道、桂洲水道、黃圃瀝、黃沙瀝的來水，分流節點為三圍、容奇、海尾、烏珠和黃沙瀝斷面，下游往上橫瀝、下橫瀝、洪奇門分流，出流節點為上橫、下橫和馮馬廟站。

2 水量分配比分析

2.1 馬口、三水水量分配比分析

（1）20 世紀90 年代。20 世紀90 年代以來，大規模的河道采砂、航道整治，以及接連發生的數次大洪水對河床的沖刷，導致馬口、三水斷面河床嚴重下切，水流條件發生了較大的變化[5～7]，20世紀90年代三水站的水量分配比較80 年代有較大幅度的提升，馬口站則大幅度的降低；1999—2005 年趨勢延續，到了本世紀近15 年，分配關系有所回復。馬口、三水兩站的水量分配比統計表見表1。

表1 馬口、三水站水量分配比統計表%

（2）1999—2005 年。2005 年前馬口站洪季的水量分配比較枯季小，三水則相反，到了本世紀近15 年，分配關系發生，馬口站的洪季水量分配比較枯季大，三水站則洪季較枯季小。

（3）2006—2020年。兩站的水量分配比基本穩定，總體上馬口站洪季水量分配比較枯季高，洪季各測次的水量分配相近，枯季也相差不大，基本保持在一定的變動范圍內，只是由于水情的不同而略有差別。這是由于兩站的河床變動不大，處于天然的沖淤平衡狀態。

2.2 八大口門水量分配比分析

西北江來水主要通過東四口門和西四口門八大口門注入出海口，其中東四口門包括虎門、蕉門、洪奇門和橫門，控制斷面分別為大虎、南沙、馮馬廟和橫門站，西四口門由磨刀門、雞啼門、虎跳門和崖門組成，其控制斷面分別是掛定角、黃金、西炮臺和黃沖站。八大口門的水量分配比統計成果見表2。

表2 八大口水量分配比統計成果表%

（1）時間變化。20 世紀90 年代東四口門的水量分配較80年代有明顯的提升，而西四口門則有明顯的降低，1999—2005 年分配比關系有所回復，到了2006—2020年回復至20世紀80年代相近的分配比關系。

（2）洪枯季變化。2006—2020年東四口門的洪季水量分配比較枯季高，西四口門則相反；西四口門的黃沖、西炮臺和黃金都是枯季大于洪季，掛定角則相反；東四口門的大虎和南沙為洪季大于枯季，馮馬廟由于下泄的水量包括了流經東海水道的一部分西江來水和流經洪奇瀝的部分北江來水，橫門下泄水量主要為流經東海水道后注入小欖水道的西江來水，這兩個站的枯季水量分配比大于洪季的水量分配比。

（3）各測次變化。分析各個年份的實測水量分配比資料，1999—2020年各測次的八大口門水量分配比變化不大，只是由于上游來水水情的不同而略有差別。

從表2 可以看出，東四口門以南沙站的水量分配比最大，2006—2020年平均值為17.2%，而西四口門以掛定角站的水量分配比最大，平均值為30.6%。

2.3 主要河汊水量分配比分析

各期同步水文測驗布設的斷面略有不同，本文只針對6期測驗都布設了測流斷面的河汊作水量分配比分析。

2.3.1 天河、南華水量分配比分析

20世紀80年代天河、南華兩站只有兩個測次的實測水文資料，90 年代兩個站沒有進行過流量測驗，到了1999 年才開始組織了13 期的洪季專項水文測驗和20 期的枯季專項水文測驗，本文主要以1999 年后的實測水文資料對天河南華的水量分配比作簡單的分析。

1999—2005年，天河站無論是洪季還枯季的水量分配比都較20 世紀80 年代有較明顯的減少，相應的南華站有明顯的增大，枯季較洪季增加更明顯，天河站又較南華站明顯，2006 年后兩站的水量分配比變化趨向穩定，這和兩站河床的沖淤變化相對應。

從2006—2020 年各期水文專項測驗實測資料分析，近15 年來兩站洪季的水量分配比相近，枯季也變動不大，只是由于水情的不同而略有變化。

總體上天河站枯季的水量分配比較洪季大，而南華站則相反，無論是洪季還枯季天河的水量分配比都較南華大。

天河、南華站的水量分配比統計表見表3。

表3 天河、南華站水量分配比統計表%

2.3.2 西江水系主要河汊水量分配比分析

西江上游來水流經天河南華后分別注入東海水道和西海水道，分別對東海水道以主要河汊和西海水道以下主要河汊作一簡單分析。依據6期專項水文測驗實測資料統計的西江水系主要河汊水量分配比成果見表4。

表4 西江水系主要河汊水量分配比統計表%

（1）東海水道以下主要河汊水量分配比分析。南頭、容奇斷面是西海水道來水的主要下泄通道，其水量分配比較小欖（二）、海尾斷面大；南頭、海尾斷面的洪季水量分配比較枯季有所降低，容奇則相反；小欖（二）、烏珠和黃沙瀝斷面洪枯季相差不大。

（2）西海水道以下主要河汊水量分配比分析。百頃站和大敖站的水量分配比相近，兩站都是枯季水量分配比大于洪季。睦洲口枯季水量分配比大于洪季，而竹洲和竹銀則洪枯季相差不大，北街口斷面的水量分配比較小，而竹銀站最大。

2.3.3 北江水系主要河汊水量分配比分析

東平水道下游出口控制斷面中，順德水道的石仔沙斷面分配比最大，其洪枯多年平均值為14.7%，潭洲水道的瀾石只有3.8%；順德水道來水和潭洲水道一部分來水匯合后主要經沙灣水道下泄注入獅子洋，沙灣水道（三沙口）的多年洪枯季平均水量分配比占了6.1%。北江水系主要河汊水量分配比統計表見表5。

表5 北江水系主要河汊水量分配比統計表%

洪奇瀝的來水比較復雜，北江來水通過東平水道、順德水道、順德支流與西江來水在容桂水道匯合后流向洪奇瀝，洪奇瀝再加上桂洲水道、黃圃瀝及黃沙瀝的西江來水一部分流向洪奇門，另一部分流向上橫瀝和下橫瀝。從實測資料分析，洪奇瀝門（馮馬廟站）為洪奇瀝上游來水的主要下泄通道；洪枯季對比來看，三個站都是洪季多年平均分配比較枯季大。

2.4 水量分配比變化成因分析

引起各分流節點的水量分配比變化原因是多方面的，下面主要以從各分流節點的過水斷面面積變化以及上游來水的水情不同兩方面作簡單的分析。

2.4.1 過水斷面面積變化引起水量分配比變化

西北江干流水道的水量分配比的變化規律和分流節點的河床演變有很大的關系，以西北江干流幾個主要控制斷面為例分析近20 年來西北江三角洲主要水道的河床變化引起水量分配比的變化情況（見表6）。

表6 斷面面積及變動比

由表6 可以看出，馬口、三水站的斷面面積2005 年較1999 年都有較大的增加，說明兩個斷面都發生較明顯的沖刷，三水較馬口沖刷更明顯，引起三水站的水量分配比相應增大，三水的水量分配比由1999 年7 月的24.7%提升為2005 年6 月的26.5%，到了2005 年后兩站斷面面積基本穩定，水量分配比變化也相對穩定。

西海水道的天河站2005年較1999年有明顯的沖刷，而東海水道的南華站相對穩定，引起天河站的水量分配比增加，天河站的水量分配比也由1999年7 月的38.0%提升為2004 年7 月的40.3%，2005年后兩站斷面面積基本呈穩定的態勢，兩站的水量分配比也呈現相對穩定。

2.4.2 上游來水水情不同引起水量分配比變化

在過水斷面相對穩定的情況下，上游來水水情的不同引起西北江干流水道的水量分配比發生變化。

從西北江干流水道幾個主要下泄通道近20 年來的水量分配比變化來看，馬口、南華和掛定角站洪季的水量分配比較枯季高，三水和天河站相反；網河區的石仔和容奇斷面枯季的水量分配比較洪季有所提升。

研究水量分配比變化規律，引入“連通性”概念”，節點間的連通性變化與人類活動、過水斷面面積變化、上游來水、斷面形態變化緊密相關。根據朱晨春[7]等2020 年的研究，1958—2005 年西北江網河區大部分河道縱向連通性呈現明顯“先降后升”的現象，西北江三角洲主要水道縱向連通性與上游來水存在顯著負相關關系，縱向連通性北江片水道高于西江片、枯水期高于洪水期。結合上述水量分配比規律分析可以看出，西北江三角洲主要水道的水量分配比變化和各節流節點的連通性變化相一致。

3 主要結論

通過以上對近20 年來珠江三角洲主要水道及河汊的水量分配比計算，并和歷史資料對比分析得出以下主要結論：

（1）河床演變[8，9]、各分流節點斷面形態改變[10]以及上游來水的不同[11，12]造成水道的連通性發生改變，各分流節點的水量分配比變化與水道的連通性變化相一致。

（2）近20 年來，馬口、三水的水量分配比變化幅度不大，總體上馬口站洪季水量分配比較枯季有所提升，三水站則相反；兩站枯季的水量分配比相對穩定，洪季因上游來水不情的不同而略有差異。

（3）天河站枯季的水量分配比較洪季大，而南華站則相反，無論是洪季還是枯季天河站的水量分配比都較南華站大。

（4）八大口門水量分配比規律為以東四口門為主，磨刀門最大，蕉門次之。

（5）主要河汊的水量分配比隨上游來水水情不同而相應變化，但總體變化幅度不大，主流干道承擔著主要的洪水下泄流量，水量分配比較其他支汊大。