珠江河口咸情防控面临的问题与策略

　　摘    要：　珠江河口咸潮防控对粤港澳大湾区水安全保障极为重要。目前，在来水偏枯、河道下切、海平面上升等因素的影响下，珠江河口咸潮发展态势不容乐观。通过分析珠江河口咸情新形势和新问题，针对流域、三角洲、河口，提出了建立特枯年份压咸流量保障应急方案、完善珠江河口本地供水体系、三角洲联围闸泵群“引、换、蓄、补”水量调度调蓄淡水，重视河口治理、研发河口阻咸技术、加强咸潮监测预警预报的对策，建立统筹流域、三角洲、河口的珠江河口咸潮“上补、中蓄、下阻”综合防控体系。

　　关键词：　珠江河口; 咸潮; 防控; 对策;

　　Abstract：　Salt tide prevention and control in the Pearl River estuary is crucial for water security of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area. The situation of seawater invention in the estuary is not optimistic, under the impacts of multiple factors of less water coming from upstream, undercutting of river course and sea level rise. Based on evaluation of the trend, an emergency plan is prepared in order to dilute salt by increasing flows in the extremely dry year, safeguard water supply in the delta by means of "perting, exchanging, storing and replenishing" through joint operation of pumps. More attention should be paid on estuary restoration, technology development and monitoring and early warning system. An integrated system that increases water sources upstream, stores water in the middle reaches and prevents salt tide in the estuary should be built.

　　Keyword：　the Pearl River estuary; saltwater tide; prevention and control; countermeasures;

　　咸潮是河口地区特有的自然现象，咸潮入侵是指河口外高盐水随潮涨潮落沿河口向上输运和混合，造成上游河道水体变咸的现象。珠江口是我国受咸潮影响较为严重的三大河口之一。20世纪80年代以来，随着城市化进程的加速发展，珠江河口咸潮影响范围越来越广，涉及广州、珠海、中山、东莞、佛山、江门等市以及澳门特别行政区，影响人口约1 500万人。21世纪初，珠江河口咸潮灾害连年发生，面临“守着珠江无水饮”的局面。在水利部的统一指挥下，2005年年初水利部珠江水利委员会成功组织实施首次压咸补淡应急调水。经过多年的探索与实践，“调水压咸”可基本保障珠江河口主要城市正常年份的供水安全。然而，在珠江三角洲河网区河道地形、沿海海平面等多重因素影响下，珠江河口咸潮开始呈现出“来得早、去得晚”的特点，具体表现为咸潮上溯距离增加、发生时间提前、持续时间变长，取淡水的概率减少，压咸流量增加等。珠江河口地区是粤港澳大湾区核心区域，咸潮的持续加剧已经对粤港澳大湾区供水构成严重威胁。通过系统梳理珠江口咸情面临的新形势及主要问题，提出了珠江河口的若干抑咸策略。
 

　　一、珠江河口咸情面临的新形势

　　1. 河口区未来十年来水偏枯

　　径流是影响盐水入侵最主要的甚至是决定性的因素，咸潮上溯强度与流量呈负相关关系。根据实测资料分析，珠江三角洲西江干流主要径流站马口站枯水期主周期为28年，北江干流三水站枯水期主周期为10年，分别存在18年和7年的平均周期，通过小波分析预测珠江口径流量未来发展趋势，结果表明：2019—2028年为水量较少年份，珠江河口未来将面临较长时间的枯水年。

　　2. 干流河道大幅度、不均衡下切

　　河床下切意味着水深增大，底部盐水楔厚度增加、前锋上移，底层高盐水入侵显着增强，咸潮上溯加剧。由于上游水库建设、水土流失治理等，使得下游河道来沙量骤减，降幅达到80%，加之高强度的航道整治及采砂活动，干流河道呈现大规模、不均衡下切。如1999—2016年间，珠江三角洲河道整体下切明显，西江干流平均下切2.54 m，北江干流平均下切1.21 m，咸界进一步上移约1.22 km。未来，流域上游来沙量持续减少态势不变，加之西江黄金水道、磨刀门出海航道、广州港出海航道等航运工程的建设，预测未来一定时期内珠江三角洲河道地形变化整体仍将处于河床下切的态势，但其下切速率会有所减缓。

　　3. 磨刀门拦门沙萎缩

　　拦门沙外坡对底层高盐水入侵具有“阻咸效应”：小潮期潮汐动力较弱，涨潮阶段口外高盐水体难以越过拦门沙；同时，拦门沙局部浅水区流速增大，垂向混合增强，一定程度减缓咸潮上溯。受20世纪80年代开始的磨刀门河口整治工程影响，磨刀门入海口外移，2000年磨刀门河口东汊、西汊一主一支格局基本形成。近年受上游来水来沙变化及人类活动的影响，磨刀门河口拦门沙萎缩，总体呈现“东冲中淤、东西并进、中心开挖”的特征。

　　4. 河口海平面持续上升

　　一定径流量下，海平面上升将增大河口咸潮入侵的距离，沿程咸水强度增加，咸潮入侵的持续时间更长。当海平面上升40～100 cm时，珠江各口门含盐度0.3‰的盐水入侵距离将增加1～3 km，最大可增加5 km。在海平面上升1 m的情况下，珠江东四口门高盐天数将明显增加，其中蕉门增加最多，可达3个多月。据《2018年中国海平面公报》，2000—2019年海平面上升6.6 cm。根据众多学者的研究成果，珠江口平均海平面还将持续上升。高海平面若同时叠加风暴增水和天文大潮，将进一步加剧咸潮入侵的程度。

　　5. 河口区枯季离岸北风的发生频率显着增加

　　向岸风加强浅水区水体的盐淡水混合，导致其垂向分层与纵向环流减弱；而离岸风会使表层低盐水流失速率增快，同时在底层形成逆风向补偿流，高盐水入侵加剧，从而增强河口水体的纵向环流，更有利于咸潮上溯。据统计资料，20世纪末以来，珠江河口枯季离岸北风的发生频率显着增加，导致咸潮上溯加剧。

　　综合考虑未来珠江河口上游来水偏枯、珠江三角洲河道演变仍将处于缓慢下切、磨刀门拦门沙萎缩、海平面持续上升、不利风况出现概率增加等因素，珠江河口咸潮上溯仍将继续朝着不利的趋势发展。

　　二、珠江河口咸情防控面临的问题

　　1. 粤港澳大湾区建设战略时期供水需求进一步增大

　　粤港澳大湾区经济发达、人口稠密、用水总量需求大，2017年用水总量为199.65亿m3，其中珠三角9市用水量为186.1亿m3，香港用水量为12.58亿m3，来自东江的供水量占51.7%，澳门用水量为0.97亿m3，主要依靠珠海供水系统供给。在粤港澳大湾区建设的战略时期，随着产业及人口的不断聚集，大湾区用水总量需求将进一步加大，在咸潮逐年加剧、未来上游来水偏枯的情势下，珠海、澳门、中山、广州等大湾区重要城市1 500万人供水安全面临较大的威胁。

　　2. 连续枯水年或特枯水年供水仍面临较高风险

　　经过多年的探索与实践，珠江委压咸补淡工作积累了较丰富的经验，从“被动应急，压制咸潮”（2005—2006年）到“主动应对，统筹兼顾”（2006—2010年），再到“水量配置，统一管理”（2011年至今），连续16年实施珠江枯水期水量调度，基本保障了粤港澳大湾区正常年份的供水安全。但上游水库隶属多个部门，水库的主要功能不一致，调节能力不一致，要保证实现目标压咸流量并非易事。以各断面1980—2016年枯水期逐月平均流量系列评价控制指标的枯水期月满足程度，以各断面自然年内枯水期各月平均流量均满足控制指标为标准评价枯水期年满足程度，西江梧州、北江石角、东江博罗、西北江汇合口思贤滘（马口+三水）控制断面压咸流量枯水期月满足程度分别为61.7%、94.6%、98.2%和74.3%，年满足程度分别为13.5%、78.4%、91.9%和29.7%。2010年以来，在流域统一调度情况下，供珠海与澳门的重要取水口平岗泵站枯水期平均有48天超标，17天不可取水，特枯水年取淡概率不足60%。可见，在对现有已建成水利工程实施调度的情况下，现状主要控制断面枯水期下泄流量控制指标满足程度不足，一旦流域出现连续枯水年或特枯水年，粤港澳大湾区供水安全将面临较高风险。

　　3. 咸潮防控技术储备不足，咸潮防控风险大

　　河口咸潮防控是一个系统工程，涉及区域包括：流域上游、三角洲河网、河口。目前珠江河口的咸潮防控仅依靠流域上游梯级水库群“调水压咸”,通过十余年的枯水期水量统一调度，该项技术已较为成熟。但珠江三角洲河网区以及河口区的咸潮防控技术未得到充分发掘。在河网区，以“蓄淡”为核心功能的三角洲原水取输蓄供系统在应对咸潮方面还存在诸多技术难题有待突破。在河口区，由于以往对咸潮运动机理和影响因子作用规律认识不够深刻和全面，河口咸潮防控理念还有待转变和提升，口门治导线控导、拦门沙治理等对咸潮上溯阻滞的长期效应未得到充分论证，河口阻咸技术手段研发和应用也未在相关规划中予以明确。因此，仅依靠单一手段的咸潮防控存在“一损俱损”的风险。

　　三、珠江河口抑咸策略

　　1. 完善珠江河口本地供水体系，提高河网区的蓄淡能力

　　通过增加蓄淡库容、优化管网结构、调整取水口等措施进一步完善珠江河口本地供水体系，从而提高蓄淡调咸能力。同时，应逐步替换供水系统的经验调度运行模式，充分利用数值模拟技术建立区域原水取输蓄供系统调度模型，实现水量与含氯度的精准模拟，并应及时响应新工程格局，优化原水调度模型，保证供水系统调度方案的最优化。

　　2. 充分利用三角洲联围河涌调蓄淡水资源，提高淡水利用率

　　探索以多汊河口联围水闸水泵群工程调度的方式，提高骨干水库群调度淡水利用率。建立联围闸泵群“引、换、蓄、补”水量调度体系，调控联围内和取水河道的水量和水质。“引”即适时将外江淡水引入联围；“换”即置换内河涌污水，改善河涌水质；“蓄”即尽可能多地蓄积淡水资源，在尽可能短的时间内使得调度期末内河涌蓄水量最大；“补”即利用流域骨干水库群调水压咸期间释放的淡水补充至外江河段抑咸，保障下游河道取水口取水安全。

　　3. 高度重视河口治理对于咸潮防控的整体、宏观、长远效应

　　河口咸潮防控、咸害治理是一项系统工程，除了做好上游流域梯级水库群调度、三角洲供水系统科学调配外，河口区本身的治理也应加大力度。基于咸潮运动机理和变化规律的认识，在以往泄洪、纳潮、输沙等治理目标基础上，充分考虑咸害治理功能和需求，将抑咸列入河口治理目标。在规划口门治导线、制定拦门沙开发治理保护方案时，充分考虑咸潮的影响，进一步规范、优化河口平面布局、水下地貌形态，实现治导线规划、拦门沙治理方案对咸潮防控的整体、宏观、长远效应。

　　4. 从咸潮上溯的源端进行抑制，研发河口阻咸技术

　　加大阻咸技术的研究，从咸潮上溯的源端进行抑制。工程措施阻咸对策的基本思路为：通过挡潮闸工程、挡咸潜坝工程、拦门沙以及水幕工程等措施，在咸潮发生期间，阻止盐度随水流运动向上游输运，将咸界控制在取水口下游邻近水域，确保取水口不受咸潮影响。

　　5. 做好特枯年份提高压咸流量保障程度的可行性研究及应急方案

　　西北江汇合口的思贤滘（即马口+三水）控制断面最小压咸流量为2 500 m3/s。在现有已建成水利工程调度情况下，根据1954—2010年长系列逐月调节计算，思贤滘压咸流量的保证率为65%。大藤峡工程建成后，思贤滘压咸流量的保证率可提高到93%。一旦流域出现连续枯水年或特枯水年，粤港澳大湾区供水安全仍面临较高风险。目前，珠江流域正在规划建设思贤滘、天河南华生态控导工程，应研究探讨联合这两项工程在特枯年份提高压咸流量保证率的可行性及应急方案，进一步保证特枯年枯水期下泄流量的保障程度。

　　6. 加强咸潮监测预警预报

　　综合运用咸情观测站、遥感、数模、物模等手段，联合海洋、气象、水利、电力等部门，建立气象、海洋、水文信息的一体化咸潮监测预警预报系统，实现近期咸情的精确预报，在咸害发生之前提前防范与规避风险。充分运用珠江河口原型观测平台取得长时间序列、可比对、一致性的观测数据，准确把握上游径流、潮汐活动、风速风力及海平面上升等与咸潮活动的响应关系，掌握咸潮的动态变化，为咸潮活动规律研究以及咸情发展趋势预测提供基础数据，实现远期咸情变化趋势的准确预测，为咸潮灾害防治奠定基础。

　　7. 建立统筹流域、三角洲、河口的珠江河口咸潮“上补、中蓄、下阻”综合防控体系

　　“上补”即目前每年开展的珠江枯水期水量统一调度。以流域上游西江、北江骨干水库群为调度对象，以三角洲压咸流量为调度目标，在咸潮预报等技术支持下，采用“避涨压落”“打头压尾”等调度方式，滚动优化水库群调度方案，动态调整水库下泄水量，确保补水过程满足压咸目标流量，在保障三角洲水量需求的同时，实现发电、航运、生态等综合效益最大化。

　　“中蓄”即以珠海-澳门供水系统、珠江三角洲联围闸泵群等取淡蓄淡工程为调度对象，以提高取水概率或蓄水水量为调度目标，在咸情预报基础上，结合上游水库群补水调度，采用取输供蓄系统模拟调度技术、联围闸泵群蓄淡技术，实现河网区水利工程精细化调度及水资源高效利用。目前，珠江河口咸潮防控主要依赖“上补”和“中蓄”，可基本保障一般枯水年的供水安全。

　　“下阻”即以水下拍门、河口治导及拦门沙治理、航道方案布局优化等工程措施，配合“上补”及“中蓄”，从源头上削弱咸潮影响。

　　“上补、中蓄、下阻”一体化的珠江河口咸潮综合防控体系可有效保障珠江河口特枯年份或连续枯水年份应急供水安全。

　　参考文献

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