珠江三角洲典型水网区水资源调度技术研究
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第2章 珠江三角洲水资源特性分析

2.1 水资源条件

2.1.1 自然地理

1.珠江三角洲

珠江三角洲位于广东省中南部,地处北回归线以南,濒临南海,系珠江下游一块异常肥沃的冲积平原。地理位置重要,自然条件优越,经济发展水平也较高。珠江三角洲是世界上水系最复杂的三角洲之一,由西北江思贤滘以下、东江石龙以下河网水系和入注三角洲诸河组成,集水面积2.68万km2,其中河网区面积9750km2(图2.1-1)。

图2.1-1 中珠联围位置示意图

珠江三角洲除平原外,有1/5的面积为丘陵、台地和残丘,而且愈近南部河口,山岭愈高;丘陵面积约占三角洲总面积的13%,三角洲平原中、北部也分布着不少海拔超过100m的残丘。珠江三角洲的西、北、东三面被山岭包围,东面的大岭山、羊台山系莲花山余脉,北面的白云山为罗浮山—九连山的延伸部分,西南边缘为古兜山、皂幕山;东、北诸山海拔约500m,西南诸山海拔高达800~900m。

珠江每年带来约1亿t泥沙倾注入海,使三角洲不断发育。据推算,每年平均向海面伸展约27m。堆积特别旺盛地段伸展更快,如万顷沙63m/a,灯笼沙121m/a。这些泥沙还在三角洲前缘形成广阔滩涂。珠江口海域滩涂面积超过100万亩,主要分布于伶仃洋西岸(23万亩)、磨刀门口(30万亩)和崖门口的黄茅海(25万亩),其余分布在伶仃洋东岸。这些滩涂土质肥沃,淡水资源丰富,其中约1/3滩涂围垦条件已很成熟,是人多地少的三角洲地区相当宝贵的后备土地资源。

2.中珠联围

中珠联围位于中山南部,磨刀门左岸,东南与澳门半岛相邻,南临马骝洲水道,西南与珠海斗门白蕉联围隔河相望,北接五桂山和凤凰山脉,邻近澳门,北距广州120km,南距澳门10km。地跨中山、珠海两市,围内包括中山坦洲镇和三乡镇(部分)、珠海的前山、南屏和湾仔镇。位于北纬22°10′~22°20′,东经113°20′~113°30′,区内水陆交通条件十分优越,纵贯南北的沙坦公路北与105国道、南与306国道对接,坦神公路自东向西延伸直达神湾港(图2.1-1)。

中珠联围属珠江三角洲冲积平原,地势自北向南倾斜,耕地高程基本在-0.6~0.4m之间,城建区地面高程在1.3~2.0m之间。整个中珠联围的产水最终汇集到坦洲平原网河区和珠海的平原网河区,平原网河区就像一个集水盆,东、西、北方向的降水均向此汇集,实际汇水面积除坦洲镇境内的汇水面积外,还有北面来自五桂、珠海、三乡方向的产水汇入茅湾涌。此外,其东面珠海的产水直接汇入到与坦洲平原网河区相连通的珠海平原网河区,这三部分共同构成中珠联围。

2.1.2 气象水文

1.珠江三角洲

珠江三角洲位于北回归线以南,地处南亚热带,濒临南海,气候温暖,光照充足,热量丰富,生长季长,雨量充沛,且水热条件配合良好。大部分地区年平均温度为22℃左右,最冷月也在13℃以上,霜日仅2~3d。这样丰富的光、温、水资源,可以充分满足双季稻、甘蔗、蚕桑等喜温作物和亚热带水果生长的需要。

珠江三角洲多年平均年降水量在1600~2100mm之间,各地降水量略有差别,一般是滨海地区降水量略大于距滨海较远地区;降雨年际变化大,见图2.1-2,年内分配也不均,见表2.1-1。

珠江三角洲各地各月平均降水量列于表2.1-1,可以看出,4—9月为雨水集中期,即汛期,其降水量占全年降水量的81%~85%,7—9月为台风暴雨期,并有雷暴。全年降水天数为145~151d,降水天数约占全年40%,降水天数较多,其中大于150mm/d的暴雨天数为0.3~0.6d。年总雨量最大为2250~2850mm,最小为1000mm左右。一次连续最大降雨量为403.6mm,历时44h40min(顺德县站1965年9月27—29日)。24h最大降雨量的典型为1979年9月23—24日,整个三角洲降雨量在300mm左右。

图2.1-2 珠江三角洲1956—2002年年降雨过程图

表2.1-1 珠江三角洲各地各月平均降水量表 单位:mm

2.中珠联围

中珠联围有灯笼山水位站,建于20世纪50年代,于1959年开始观测,是国家级水文站点;大涌口水位站位于大涌口水闸闸内,该站由中山市水务局于 1973年设立,主要观测闸内水位,1983年大涌口水闸实现雨量和水位观测,21世纪初迅速发展自动化水文遥测站点,2003年对水、雨、风、咸情进行实时综合测报。水文遥测分中心站点设在大涌口,水文遥测基本覆盖镇域境内磨刀门水道和前山水道的各排洪出口处及小(1)型水库(铁炉山水库)。水文测站情况及水文遥测系统控制站点分布情况见表2.1-2。

中珠联围地处低纬度,面临海洋,属南亚热带季风湿润气候区,气候温和,雨量充沛,春夏先后盛行西南风和东南风,温湿的海洋气流带来大量降水。受南海海洋性气候影响,是台风活动侵袭经过的地区之一,夏秋季节主要灾害性天气是强台风带来的狂风暴雨。冬季受东北风控制,天气干燥少雨。

中珠联围降雨年内分配很不均匀,每年1月和12月受干冷的东北季风影响,降水量很少,2—3月则出现低温阴雨,此期间雨期虽长但量少。4月起进入前汛期,随印度季风槽建立,孟加拉湾的暖温气流源源流入,与南下冷空气频频交绥。在此期间雨日和雨量随时日而递增,到6月上中旬,端午节前后达到高峰,即龙舟水。据统计资料,前汛期暴雨,一般在6月中旬未进入盛期,所以7月上中旬雨量有所回落。8月副热带高压北抬至最北位置,热带气旋频频入侵华南,故此时雨量出现第二次高峰。9月后,副热带高压南撤,控制华南上空,联围面上出现秋高气爽季节,雨量锐减,后汛期随之结束。

表2.1-2 水文测站情况及水文遥测系统控制站点分布情况表

根据1983—2008年大涌口水闸站的降雨资料统计,中珠联围多年平均降雨量为2078mm,年降雨量最大为1992年的2904mm,最小为2004年的1419mm。年最大一天雨量多年平均值为205mm,年最大一天雨量的最大值发生在2000年4月13日,雨量达463mm,年最大一天雨量的最小值发生在1991年6月18日,雨量仅85.2mm。多年年平均降雨天数为103.4d,全年降雨天数最多的为1983年的134d,年降雨量为2405mm,降雨天数最少的为1993年的67d,年降雨量为1787mm。年降雨量最多的1992年的降雨天数为104d,其最大一天雨量为198mm;年最大一天雨量的最大值为320mm,发生在1999年的9月17日,但9月的雨量仅为424mm,全年的降雨量也仅为1975mm。可见受热带气旋影响,降雨量的年际及年内变化都较大。例如,以周边观测资料年限较长的神湾雨量站1960—2008年降雨系列资料统计,中珠联围多年平均降雨量为2039mm,年降雨量最大为1973年的3165mm,最小为1977年的1270mm,变差系数Cv值为0.23,丰枯比极值为2.49。丰水年主要出现在1973年、1975年、1997年,枯水年主要出现在1967年、1971年、1977年。在1983—2008年间,多年平均降雨量为2100mm,年降雨量最多的为1997年,达3018mm,最少是1991年,为1413mm。在1960—2008年间,年最大一天雨量多年平均值为179mm,年最大一天雨量的最大值发生在1997年7月2日,雨量达414mm,年最大一天雨量的最小值发生在2007年5月20日,雨量仅为73mm。由此可见,降雨量的年际变化较大。

按同步期多年降雨月分配统计(表2.1-3和表2.1-4),每年5—8月均出现连续最大4个月降雨量,占全年降雨量的63%~66%;汛期(4—9月)降雨量占全年降雨量的85%~88%,此时又逢西北江汛期,江河水位高,容易带来洪涝灾害;10月至次年3月一般为少雨期,连续6个月降雨量占年降雨量的14.5%~15.1%。最枯3个月为11—12月至次年1月,其降雨量仅占全年降雨量的4.8%~5.2%,极可能造成干旱缺水及咸潮危害。

表2.1-3 大涌口站雨量系列历年月平均降雨量 单位:mm

表2.1-4 神湾站雨量系列历年月平均降雨量 单位:mm

2.1.3 河流水系

1.珠江三角洲

珠江三角洲是复合三角洲,由西北江思贤滘以下,东江石龙以下河网水系及入注三角洲诸河组成,集水面积2.68万km2,占珠江流域面积的5.91%,其中河网区面积9750km2。入注珠江三角洲的中小河流主要有潭江、流溪河、增江、沙河、高明河、深圳河等。珠江三角洲河网区内河道纵横交错,其中西江、北江水道互相贯通,形成西北江三角洲,集雨面积8370km2,占三角洲河网区面积的85.8%,主要水道近百条,总长约1600km;东江三角洲隔狮子洋与西北江三角洲相望,基本上自成一体,集雨面积1380km2,仅占三角洲河网区面积的14.2%,主要水道5条,总长约138km。

西江的主干流从思贤滘西滘口起,向南偏东流至新会区天河,称西江干流水道,长57.5km;天河至新会区百顷头,称西海水道,长27.5km;从百顷头至珠海市洪湾企人石流入南海,称磨刀门水道,长54km。主流在甘竹滩附近向北分汊经甘竹溪与顺德水道贯通;在天河附近向东南分出东海水道,东海水道在海尾附近又分出容桂水道和小榄水道,分别流向洪奇门和横门出海;主流西海水道在太平墟附近分出古镇水道,至古镇附近又流回西海水道;在北街附近向西南分出江门水道流向银洲湖;在百顷头分出石板沙水道,该水道又分出荷麻溪、劳劳溪与虎跳门水道、鸡啼门水道连通;至竹洲头又分出螺洲溪流向坭湾门水道,并经鸡啼门水道出海。

北江主流自思贤滘北滘口至南海紫洞,河长25km,称北江干流水道;紫洞至顺德张松上河,长48km,称顺德水道;从张松上河至番禺小虎山淹尾,长32km,称沙湾水道,然后入狮子洋经虎门出海。北江主流分汊很多:在三水市西南分出西南涌与芦苞涌汇合后再与溪流河汇合流入广州水道,至白鹅潭又分为南北两支,北支为前航道,南支为后航道,后航道与佛山水道、陈村水道等互相贯通,前后航道在剑草围附近汇合后向东注入狮子洋;在南海紫洞向东分出潭州水道,该水道又于南海沙口分出佛山水道,在顺德登洲分出平洲水道,并在顺德沙亭又汇入顺德水道;顺德水道在顺德勒流分出顺德支流水道,与甘竹溪连通,在容奇与容桂水道相汇后入洪奇门出海;在顺德水道下段分出李家沙水道和沙湾水道,李家沙水道在顺德板沙尾与容桂水道汇合后进入洪奇门出海;沙湾水道在番禺磨碟头分出榄核涌、西樵分出西樵水道、石碁分出骝岗涌,均汇入蕉门水道。

东江流至石龙以下分为两支,主流东江北干经石龙北向西流至新家埔接纳增江,至白鹤洲转向西南,最后在增城禺东联围流入狮子洋,全长42km;另一支为东江南支流,从石龙以南向西南流经石碣、东莞,在大王洲接东莞水道,最后在东莞洲仔围流入狮子洋。东江北干流在东莞乌草墩分出潢涌,在东莞斗朗又分出倒运海水道,在东莞湛沙围分出麻涌河;倒运海水道在大王洲横向分出中堂水道,此水道在芦村汇潢涌,在四围汇东江南支流;中堂水道又分出纵向的大汾北水道和洪屋涡水道,这些纵向水道均流入狮子洋经虎门出海。

珠江河口前缘东起九龙半岛九龙城,西到赤溪半岛鹅头颈,大陆岸线长450km。河口由八大口门组成,东面四口门自东而西是虎门、蕉门、洪奇门和横门,同注入伶仃洋;西四口门自东而西为磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门,其中磨刀门直接入注南海,鸡啼门注入三灶岛与高栏岛之间的水域,虎跳门和崖门注入黄茅海河口湾。八大口门动力特性不尽相同,泄洪纳潮情况不一,中部的磨刀门为西江的主要泄洪口门,泄洪输沙量最大,而东部虎门的潮汐吞吐量则占首位。两侧的虎门和崖门以潮汐作用为主,其他口门径流动力较强。

虎门:虎门是虎门水道的出口,位于东莞市沙角,虎门水道纳东江、流溪河全部来水来沙和北江部分水沙后,从虎门入注伶仃洋河口湾。虎门水道水流含沙量低,水深河宽,河床较稳定,出虎门向南是伶仃洋河口湾,东、西两条深槽将伶仃洋浅滩分隔为东滩、中滩和西滩三部分。虎门潮流动力较强,纳潮量居八大口门之首,伶仃洋—虎门—狮子洋是重要的纳潮、泄洪通道,最大涨潮差2.59m,最大落潮差3.12m,虎门的年径流量为603亿m3,占珠江入海总径流量的18.5%,年输沙量658万t,占珠江入海总输沙量的9.3%。

蕉门:蕉门是蕉门水道的出口,位于番禺区广兴围、虎门江以西,内伶仃洋西侧,承泄部分西江、北江的水沙。蕉门水道上游有沙湾水道分出的榄核涌、西樵涌和骝岗涌3条水道在亭角汇入,下游有洪奇门水道分出的上横沥、下横沥汇入,蕉门口外分为两条水道与伶仃洋相通,主干为东西向的凫洲水道,直接汇入内伶仃洋的顶部,支汊蕉门延伸段沿万顷沙垦区向东南向延伸,汇入内伶仃洋的中部。蕉门最大涨潮差2.72m,最大落潮差2.81m,其年径流量为565亿m3,占珠江入海总径流量的17.3%,年输沙量1289万t,占珠江入海输沙量的18.1%。

洪奇门:洪奇门位于番禺区沥口、内伶仃洋的西北角,是洪奇门水道的出口,承泄部分西江、北江的水沙,上游由李家沙水道、容桂水道在板沙尾汇流而成,西侧有桂洲水道、黄圃沥、黄沙沥汇入,至大陇滘向蕉门分出上横沥、下横沥。自下横沥分水口向东南延伸、至万顷沙垦区十七涌与横门北汊相汇后,其汇合延伸段进一步向东南向延伸,在伶仃洋中部汇入。洪奇门水道最大涨潮差2.79m,最大落潮差2.57m,其年径流量209亿m3,占珠江入海总径流量的6.4%,年输沙量517万t,占珠江入海总输沙量的7.3%。

横门:横门位于中山市横门山,是横门水道的出口,承泄部分西江的水沙。横门水道上游由西江的支流小榄水道和鸡鸦水道汇合而成,鸡鸦水道通过黄沙沥、黄圃沥与洪奇门水道相通。横门水道出横门后分为南、北两汊,北汊为主干,与洪奇门水道相汇后,经汇合延伸段入伶仃洋,南汊经芙蓉山峡口后向南流,从内伶仃洋西侧汇入。横门水道年径流量365亿m3,占珠江入海总径流量的11.2%,年输沙量925万t,占珠江入海总输沙量的13%。

磨刀门:磨刀门位于珠海市洪湾,是西江主要的泄洪输沙出口,径流作用较强。磨刀门上游是西江干流水道,向东分出甘竹溪、东海水道后向东南向延伸,至北街、百顷头向西又分出江门水道和石板沙水道、螺洲溪。磨刀门浅海湾的一主一支洪水通道格局已基本形成,主干为磨刀门水道,于横洲口入南海,支流洪湾水道向东延伸至马骝洲,经澳门水道入伶仃洋。磨刀门水道最大涨潮差1.9m,最大落潮差2.29m,其年径流量923亿m3,占珠江入海总径流量的28.3%,年输沙量2314万t,占珠江入海总输沙量的33%。

鸡啼门:鸡啼门是西江分支鸡啼门水道的出口,鸡啼门外是三灶岛与高栏岛之间的浅海区,海床呈浅碟形式,明显的深槽仅局限于小木乃附近,小木乃—草鞋排的深槽高程只有-3m左右,深槽宽500~700m,草鞋排—三牙石之间东西横卧着拦门沙,坎顶只有-2.6m。南水—高栏岛连岛堤建成后,阻挡了沿岸流的通道,加快了淤积速度,也减小了浅海区的潮汐动力。鸡啼门水道最大涨潮差2.44m,最大落潮差2.71m,其年径流量197亿m3,占珠江入海总径流量的6.1%,年输沙量496万t,占珠江入海总输沙量的7%。

虎跳门:虎跳门是虎跳门水道的入海口,西侧紧临崖门,与崖门水道出流相汇后入黄茅海。虎跳门水道上游荷麻溪是西江石板沙水道的分支水道,向东分出赤粉水道与鸡啼门水道相通,虎跳门口门附近与崖门汇流处较宽浅。虎跳门水道属西江出海航道的出口段,水道内设有众多航道整治工程,如丁坝群、锁坝等。虎跳门水道最大涨潮差2.51m,最大落潮差2.66m,其年径流量202亿m3,占珠江入海总径流量的6.2%,年输沙量509万t,占珠江入海总输沙量的7.2%。

崖门:崖门是珠江河口八大入海口门中位于最西部的口门,崖门接纳上游潭江和西江分流经江门水道、虎坑水道汇入的水沙,与虎跳门出流汇合后注入黄茅海。崖门水道(又称银洲湖)以潮流动力为主,水深河宽、河床比较稳定,黄茅海—崖门—银洲湖是珠江河口西侧重要的纳潮、排洪、航运通道,也是近期正在开发的5000t级出海航道。崖门水道最大涨潮差2.73m,最大落潮差2.95m,其年径流量196亿m3,占珠江入海总径流量的6%,年输沙量363万t,占珠江入海总输沙量的5.1%。

2.中珠联围

中珠联围总面积为338.04km2,其中:五桂山区域的面积为19.08km2,神湾片面积为1.64km2,坦洲片面积为125.60km2,三乡区域的面积为73.00km2,珠海片总面积为118.68km2(其中:与三乡交界的面积为19.18km2,与坦洲交界的面积为99.50km2)。茅湾涌的三乡与坦洲交界的断面的集水面积为112.90km2。但中珠排洪渠截流面积为14.09km2(其中三乡镇内4.88km2,五桂山镇内4.45km2,珠海市内4.76km2),神湾片的面积平山湖区域片已被神湾直接引流。因此,联围内实际集雨面积为322.27km2,其中:珠海片的实际汇水面积为113.65km2(与三乡交界的面积为14.42km2,与坦洲交界的面积为99.50km2),三乡与坦洲的茅湾涌交界断面的实际集水面积为97.17km2(表2.1-5)。

表2.1-5 中珠联围面积核查成果表 单位:km2

中珠联围水系特别发达,河涌纵横交错,河涌容量达2946万m3。宽度超过15m的河涌大小总共有40条,最长的河涌为前山水道(长13.08km),其次还包括茅湾涌、西灌渠、坦洲涌、东灌渠、三沾涌、申塘涌、南沙涌、蛛洲涌、二沾涌、猪母涌、六村涌、公洲涌、大沾涌、七村涌、十四村涌、大涌、沙心涌、安阜涌、鹅咀涌、隆盛滘、江洲涌、灯笼横涌、联石湾、灯笼涌、上界涌、涌头涌、三合涌、下界涌、十围涌、十四村新开河、东梪涌、同胜涌、广德涌和永合滘仔涌。此外,还有孖仔涌、糖厂涌、野仔涌、大尖尾涌和三角围仔涌5条长度小于0.5km的短小河涌。水面最宽的河涌为大涌,最小宽度都超过150m,最宽处达350m左右;较宽的河涌还有前山水道、茅湾涌、坦州涌、联石湾涌、猪母涌、隆盛滘等。

茅湾涌是中珠联围的一条主要排水河涌,源头自五桂山,经三乡镇至坦洲与前山水道相连通。五桂山和三乡方向的来水均由茅湾涌排入坦洲境内。茅湾涌三乡境内长约6.75km,最大宽度为与坦洲交接段达71m,坦洲境内长7.73km,宽度为63~143m。

前山水道是中山市、珠海市主要的内河水运通道,起自磨刀门水道左岸的联石湾水闸,终至石角咀水闸,下游接澳门濠江。前山水道坦洲境内长13.08km,宽度为58~220m。珠海境内长约7km,宽度为200~300m。

西灌渠是一条人工开挖的渠道,目前被用作饮用水引水渠,西灌渠与茅湾涌交汇处建有永一节制闸,以隔绝茅湾涌和东灌渠的水流。茅湾涌以西的联石湾涌、大沾涌、二沾涌、南沙涌、三沾涌和申堂等河涌水质较好,主要是因为西面为农田保护区,而且还能定期从西灌渠放水冲洗河涌。而茅湾涌以东、前山水道以北的东北面的河涌污染较严重,尤其东灌渠、安阜涌、十四村涌,因为尚未实现雨污分流,这些河涌接纳了大量的工业废水、工业垃圾和生活垃圾,而由于下界涌和东灌渠河道狭窄,即使开启永一水闸从西灌渠放水,也很难有足够的流量冲洗这些河涌,故目前除洪水时期外,很难冲洗到。