吴天胜

珠江河口治导线规划复核论证试验研究

吴小明;高时友;陈荣力;吴天胜

【摘要】珠江河口治导线是珠江河口整治与开发工程建设的外缘控制线.介绍了珠

江河口整体物理模型及珠江河口治导线规划的试验研究有关内容,分析了20世纪

80年代与21世纪初两次试验研究成果的差异性及其原因,研究了原治导线规划成

为未来实际岸线极端条件下河口水动力条件的变化,论证了原治导线规划总体布局

的合理性,并提出了局部优化调整的建议.

【期刊名称】《人民珠江》

【年(卷),期】2010(031)006

【总页数】4页(P16-18,91)

【关键词】治导线;物理模型;珠江河口

【作者】吴小明;高时友;陈荣力;吴天胜

【作者单位】珠江水利科学研究院,广东,广州,510611;珠江水利科学研究院,广东,广

州,510611;珠江水利科学研究院,广东,广州,510611;珠江水利科学研究院,广东,广

州,510611

【正文语种】中文

【中图分类】TV212.5.2

1早期治导线试验研究的回顾

1979年,珠江水利委员会成立后,针对改革开放后的广东河口地区经济建设发展的

形势和要求,组织开展珠江三角洲综合治理规划,先后提出了《珠江磨刀门口门治理

开发工程规划报告》、《伶仃洋治导线规划报告》、《黄茅海及鸡啼门治理规划报

告》、《广州～虎门出海水道整治规划报告》、《珠江河口澳门附近水域综合治

理规划报告》、《珠江三角洲综合治理规划报告》等多项重大规划成果。上述规划

从总体上拟定了珠江河口八大口门整治布局,制定了口门整治开发活动必须遵守的

规划治导线,初步提出了各口门整治的工程措施、堤防标准、航道整治方案、滩涂

开发利用的功能及布局、各类工程措施的实施程序和加强管理的意见,对控制河口

围垦、指导地方治理开发起了重要作用。

珠江河口潮汐物理模型是珠江河口治理工程与规划方案研究的重要技术手段之一。

珠江河口治导线规划是珠江委在20世纪80至90年代初研究制定的,限于当时的

技术条件,各口门的治导线规划研究,主要依据局部物理模型的研究成果,分别对伶仃

洋海区、磨刀门海区、黄茅海和鸡啼门海区进行局部水域模型试验研究。图1为

1980年建立的珠江伶仃洋潮汐物理模型。

图120世纪80年代建立的伶仃洋潮汐物理模型平面布置

当时还没有条件把珠江河口作为一个整体水系建立珠江河口八大口门整体潮汐物理

模型,其主要困难有:①缺乏珠江三角洲网河区、口门区的实测同步水文资料,这些基

础水文资料是建立珠江河口八大口门整体潮汐物理模型所必需的。②缺乏完整且基

本同时期的三角洲网河地区水下地形资料,这项基础地形资料也是建立珠江河口整

体潮汐物理模型所必需的。③存在模型模拟技术上的困难,由于珠江三角洲水域广

阔,水沙运动十分复杂,如何实现宽阔海域边界上的同步控制,并真实反映不同位置海

域的潮汐特征,这在当时是一项尚未解决的技术难题。

2珠江河口整体物理模型的建立

由于珠江河口的河网特点,河道纵横交错,水网密布连通,使各河道、各出海口门相互

影响、相互制约,形成一个有机的整体水系。在1995-2000年期间,珠江水利科学

研究院以整体规划、分步建设的方式,逐步建成珠江河口整体物理模型,2003年初

模型验证取得成功,2003年9月水利部组织的专家鉴定组对模型设计及验证成果进

行评审鉴定,专家对模型整体模拟技术予以充分肯定,认为模型整体技术达到世界先

进水平,其中模型潮汐模拟技术达到世界领先水平。珠江河口整体模型的建立为珠

江河口治导线规划的论证提供了一个有力的研究手段。

为满足模型水域的整体性要求并有利于模型的边界控制,珠江出海口门整体物理模

型范围包括思贤滘以下西北江三角洲、老鸦岗以下珠江干流河道、石咀以下潭江水

道、珠江八大口门及口外-25m等深浅海区,模型范围包括香港、澳门地区。模型

范围及其总体布置见图2(珠江河口原治导线规划成果见图中虚线)。

图2珠江河口原治导线及整体模型平面布置图

根据模型功能要求,模型范围中的不同水域具有不同的研究重点,因此,在模型相似性

设计中也应有所偏重。网河区重点满足河道流量过程、沿程水位过程的相似性要求;

口门及浅海区重点满足水位、流速平面分布的相似性要求;模型整体水域上要求客

观反应河道及口门间的相互影响;对于泥沙运动模拟则需要根据不同试验项目的具

体要求进行专项设计。同时,模型在试验运作上要考虑在整体模型上进行局部水域

试验的要求,为减少模型运行费用,整体模型可以分区运行,成为伶仃洋、磨刀门、黄

茅海局部模型;对于那些对整体水系影响较小的局部水利工程可以在局部模型上进

行有关试验研究。

通过对河口、河网区水文泥沙特性的分析和计算,根据模型任务要求、试验场地条

件及模型试验相似原理,设计模型的主要比尺(见表1)。

表1珠江河口整体模型比尺表项目平面垂直模型变率流速糙率时间流量项目

λLλHηλVλnλTλQ取值70070108.370.6483.67409963

3原治导线复核论证试验的目的与方法

改革开放以来,珠江三角洲城市化进程显著加快,人类活动影响加剧,珠江河口呈现出

泄洪不畅、滩槽不稳、口门淤积、三角洲腹地局部河段水位壅高、水污染加剧、生

态环境恶化等一系列问题。同时,经济的高速发展也对防洪(潮)安全保障、滩涂开发

和岸线利用等提出了更高的要求。本次治导线复核论证试验研究的目的是:以珠江

河口整体物理模型为技术手段,针对珠江河口面临的新问题及新要求,采用新的水文、

地形资料,对珠江河口原治导线规划成果进行复核论证。

主要试验内容如下:①研究珠江河口治导线规划方案条件下珠江三角洲网河区各河

道的水位变化,由此研究治导线规划方案对上游防洪的影响;②研究珠江河口治导线

规划方案条件下各口门潮汐动力的变化,重点研究对虎门、崖门两条潮汐通道纳潮

量的影响;③研究珠江河口治导线规划方案条件下珠江三角洲网河区主要河道分流

比的变化;④在对珠江河口原治导线规划方案进行复核论证的基础上,对规划方案存

在的问题进行分析,并对治导线规划方案的修改调整提出建议。

试验采用的水文组合有洪水大潮“98◦6”、枯水大潮“01◦2”、中水大潮“92◦

7”等5个典型洪潮组合。网河区河道主要采用1999年珠江委与广东省水利厅共

同测绘的珠江三角洲1∶5000的河道水下地形图,河口大部分水域采用2000年珠

江委测绘的珠江河口1∶10000的水下地形图,磨刀门海区、黄茅海中部及北部则

采用2001年1∶10000的水下地形图进行模型制作。

珠江河口规划治导线是珠江河口治理与开发工程建设的外缘控制线,并不是远期规

划岸线,但是,为模型试验研究的方便,以极端情况考虑,假定规划治导线成为远期岸线,

研究在规划治导线成为实际岸线的虚拟条件下,河口不同水域在水位、潮量、流态

等方面的变化,对照分析本次试验与过去研究成果的差别,从中发现原治导线规划方

案存在的问题,为治导线规划方案优化调整提供基础依据。

4与原试验成果的对比分析

本次治导线复核论证试验在研究手段、基础条件上与过去治导线试验存在较大差异,

主要表现在:①采用的研究手段不同。以前采用珠江河口局部水域潮汐模型对不同

区域的治导线规划方案分别进行研究,现在采用珠江河口整体潮汐模型对珠江河口

治导线规划方案进行整体试验研究。②采用的水文条件不同。以前采用各局部水域

实测的水文资料,现在采用珠江河口大同步新测水文资料。③模型工程前地形条件

不同。以前研究大多采用20世纪60-80年代实测水下地形资料作为模型试验的

工程前地形,研究对比治导线规划方案实施后水流条件的变化;复核研究是以2000

年水下地形资料为基础,研究对比治导线规划方案条件下水流条件的变化。

由于研究条件的差异,难以将过去研究成果与现在成果进行严格的对比,只能针对主

要结论进行比较分析,从中发现共同的规律及存在的问题。本次治导线复核试验与

原试验研究成果对比分析得出:规划方案条件下水动力参数变化的总体趋势基本一

致,两次试验研究在一定程度上得到了相互验证。从水流条件变化程度上看,本次试

验工程后变化值总体小于原试验成果,其中的主要原因是试验采用的基础地形条件

不同,上次试验主要采用20世纪60-80年代地形,本次试验主要采用20世纪90年

代末地形,两者在时间上相差20多年。这20多年是珠江河口滩涂围垦、地形变化

较快的时期,滩涂围垦发展基本上控制在规划治导线范围内,因而本次试验所采用的

现状地形更接近于治导线方案,这是导致本次试验治导线方案后水流参数变化减少

的主要原因。

本次试验成果显示,治导线方案后珠江河口水动力变化的总体规律是:①涨潮动力有

所减弱,主要表现在口门涨潮量减少、上游河道潮差减少。②落潮阻力总体增加,主

要表现在口门河道低潮位普遍上升;其中,横门南汊等径流型河口低潮位抬高明显。

③河口湾涨潮动力略有减少,潮差减少,河口湾潮波提前。④对河口防洪形势整体影

响不大,三角洲河道高潮位多数呈现下降趋势;发生“98◦6”大洪水时,横门、洪奇门

及其上游局部河道高潮位略有上升,对局部地区的防洪造成一定影响。⑤对西北江

分流比影响较小,工程后磨刀门洪水泄量略有加大。

本次试验与上次试验成果的对比,各水域水动力变化如下:

a)伶仃洋水域两次试验的总体结论定性基本一致。伶仃洋虎门潮量变化趋势相同:

涨潮量减少,上次研究减少幅度较大,达到10%～20%,而本次试验虎门涨潮量减少

在4%以内。水位变化趋势基本一致:上次研究工程后水位变幅较大,最大水位变化

为横门南汊低潮位,升高达65cm,本次试验潮位升高40cm。伶仃洋湾顶潮波提前,

与原来试验结论基本一致。两次试验的不同点:①本次试验治导线方案前后水流条

件的总体变化幅度较上次试验明显减小。②虎门及其以上广州水道各水位站点(黄

埔左、大石、沙洛围、老鸦岗)的低潮位变化与以前试验结果不同,以前试验低潮位

表现为降低,本次试验低潮位变化不大。

b)黄茅海水域两次试验的总体结论定性基本一致,部分结论存在差异。原试验成果

表明在治导线规划方案条件下黄茅海涨潮量总体略有增加,本次试验黄茅海涨潮量

减少3%～10%。两次试验成果的差异与试验基础条件变化(河道地形条件变化、

模型边界不同以及试验采用的水文条件不同)有关。

c)鸡啼门水域两次试验的总体结论定性基本一致。本次试验规划方案前后水流条件

变化量较上次试验减小。黄金站潮量变化一致,涨潮减少,本次研究减少幅度比上次

略小。水位变化趋势基本一致,本次研究工程后水位变化是高潮位下降、低潮位上

升,上次试验中高潮位在洪水期略有上升。

5结论与建议

1991年水利部颁布《珠江河口管理办法》,明确规定珠江河口规划治导线是珠江河

口整治与开发工程建设的外缘控制线,未经充分科学论证并取得规划治导线原批准

机关的同意,任何工程建设都不得外伸。从此以后,珠江河口水利管理有法可依,河口

无序围垦得到有效遏制,河口开发治理工程纳入了科学论证与有关行政审批程序,珠

江河口规划治导线发挥了极其重要的约束作用,为珠江河口防洪安全提供重要保障。

珠江河口原治导线规划的总体思路是:按照因势利导原则,合理控导径流作用相对较

强、向外延伸较快的磨刀门、横门、洪奇门、蕉门和鸡啼门的延伸方向,并保持延

伸水道多汊道的通道格局,以维持口门的排洪输沙能力;伶仃洋和黄茅海河口湾是珠

江河口东、西两侧的潮汐通道,应充分发挥其纳潮、排洪、通航和生态功能,加大虎

门、崖门口的潮汐吞吐能力,加强潮流动力,理顺水流条件,以维护潮汐通道的稳定,充

分发挥伶仃洋—虎门—狮子洋这条“黄金水道”的功能。本次对原治导线规划的

复核研究(并结合河道实际冲淤演变分析),总体认为,原治导线规划方案的总体布局

是合理的,基本实现了原规划的总体思路。

a)洪潮通道的总体布局符合河口自然演变规律。原治导线方案对磨刀门、横门、洪

奇门、蕉门和鸡啼门等口门延伸段的泄洪纳潮通道布局作出了安排,河优型河口的

涨潮动力有所减弱,上游河道潮差减小;由于数值变化较小,原治导线方案对各口门洪

水分配比的影响较小,三角洲河网区防洪形势总体变化不大。从口门延伸区域近期

水下地形变化情况分析,口门延伸段的主槽未发生严重的淤积,延伸段出口处边滩进

一步淤高并向外扩展,这与规划的预测基本吻合。因此,原治导线规划的泄洪通道格

局基本符合珠江河口发育演变的自然规律。

b)口门延伸段干、支布局基本合理。按原治导线方案,磨刀门采取磨刀门水道为主、

洪湾水道为支,横门采取北汊为主、南汊为支,蕉门采取凫洲水道为主、蕉门延伸段

为支的泄洪通道布局,目前三口门主支汊延伸段的泄洪通道格局基本形成。洪奇门

与横门汇合延伸段部分河段已形成明显东南向主槽,泄洪基本顺畅,鸡啼门口外由于

整治工程未实施,规划预期效果尚未呈现。从口门延伸区域近期水下地形变化可见,

各口门延伸段的主槽未发生严重的淤积现象,口门延伸段干、支布局基本合理。

c)河口湾形态利于潮汐通道的稳定。原治导线方案对伶仃洋和黄茅海河口湾未来的

河口形态作了大喇叭形规划布局,水域形成规则的喇叭型河口湾形态后,河口湾下断

面的进潮量将有所减少,但湾顶断面维持了强劲的潮流动力,有利于伶仃洋—虎门—

狮子洋和黄茅海—崖门—银洲湖潮汐通道的稳定。

d)原治导线规划方案需进行局部调整与优化。试验研究表明,原治导线条件下,河口

局部水域水流条件可能发生一些不利变化:①横门、洪奇门水道相互顶托,导致横门、

洪奇门泄流不畅,上游低潮位明显上升,对局部地区的排涝产生影响,并引起洪水条件

下上游局部水域的高潮位上升,对局部防洪造成不利影响。②崖门涨潮量减少,崖门

为珠江河口重要的潮汐通道之一,潮量减少对维持潮汐通道的稳定不利。③凫洲水

道水流动力加强,由于凫洲水道与虎门出口近乎垂直相交,虎门潮流通道受到凫洲水

道落潮流的侧向挤压;为维护虎门通道畅通,建议对凫洲水道进行适度限流,并局部优

化治导线规划方案。为避免上述不利情况出现,建议结合珠江河口泄洪整治规划研

究,对原治导线规划方案进行局部调整与优化。