珠江三角洲网河水沙过程变异研究

三角洲网河区水位的长期变化趋势，是口外海平面变化与河道冲淤变化等一系列演变特性的综合反映。水位变化影响河床演变，而河床的变化，又反过来影响网河区的水位变化。一般而言，网河区的洪潮水位都会随着河口向海延伸的过程而逐步提高。研究结果表明，珠江三角洲河口区感潮河段的洪潮水位长期以来也有逐步上升的趋势。特别是20世纪50～70年代初期，大规模的联围筑闸、控支强干的水利化措施，以及口门的滩涂开发与利用，加速了河口的延伸，促使该地区水位上升。然而，自20世纪80年代末期以来，珠江三角洲北江、西江和东江主要河道的水文特性与河床演变趋势先后发生了新的变化，河床的大幅下切引起同流量级的水位明显下降［4］。马口、三水和博罗站多年的水位流量关系如图1.3所示，可见自20世纪90年代以来，各站的水位流量关系曲线出现了明显的右偏趋势；其中，1995～2005年马口站15000m3/s流量下的水位从3.8m（珠江基面，后同）下降至2.2m，1990～2005年三水站3000m3/s流量下的水位从3.9m下降至1.2m，1995～2005年博罗站1000m3/s流量下的水位从6.6m下降至3.4m，三站同流量下的水位分别下降了1.6m、2.7m和3.2m。

图1.3　珠江三角洲主要控制站水位—流量关系变化图

（a）马口站；（b）三水站；（c）博罗站

相关研究表明，20世纪80年代中期伴随珠江三角洲大规模城市化建设而出现的大规模河床人工采砂，是导致珠江三角洲河道水文特性与河床演变发生变异的主要原因。由于早期各方面的认识不足，加上巨大经济利益的驱动，珠江三角洲主要水道曾长期处于一种无控制的、盲目无序和超量无度的采砂态势。河道人工采砂量巨大，主要水道的河床演变发生了质的变化，对河道河床形态、水文动力以及防洪挡潮、航运等方面产生重要影响。其中最显著的是河道河床普遍大幅下切，水位出现明显下降。水位下降对航道航运、防洪灌溉、取水供水、咸潮防护、堤坝安全、生态环境等都产生较大的影响，特别是人工采砂导致堤围崩塌、桥墩基础出露影响桥梁安全、枯季取水口抽水工程失效、咸潮入侵加剧影响了水质以及航道部门沿用的通航设计水位不再适用等负面效应，河道人工采砂及其产生的各种效应问题已引起社会和众多学者的广泛关注。概括起来，有关珠江三角洲河床采砂问题的研究主要集中在河床演变对人工采砂的响应、河床采砂引起的水文特性变异、采砂利弊分析及其科学管理对策等3个方面。

1.2.3.1　河床演变对人工采砂的响应(www.xing528.com)

在某些河流或局部河段，近年来的大规模人工采砂已成为影响河流水沙条件与河床边界条件的重要因素，而在其作用下的河流再造床过程及变化规律的研究，也成为现代河床演变学的一个重要研究内容。张瑞杭等［25］于1996年首先对东江下游河床采砂引起河床下降的问题和对策进行了探讨，其后罗章仁、罗宪林和杨清书等［4，26-29］围绕河床采砂问题开展了长期的跟踪调查与专项研究，并就其影响下的河床变形与冲淤变化、床沙细化、西北江分水分沙变化等问题进行了较深入和系统的分析。研究表明，近20多年来，在人工河床采砂的影响下，珠江三角洲网河区主要水道由总体缓慢淤积为主转变为总体快速侵蚀为主，河床普遍大幅下切，河槽容积与水深普遍增大，河床过水断面向窄深发展，床沙普遍存在细化与严重亏损等现象。黄镇国等［30］指出，1987～1999年北江和东四口门分水分沙比的增大加速了伶仃洋的淤积，其年均淤积量、水域面积缩减、滩涂的年均自然增长率分别为磨刀门的2.4倍、1.7倍和6.4倍。

1.2.3.2　河床采砂引起的水文特性变异

河床采砂引起的水文特性变异主要包括河床大幅下切造成同流量水位明显下降，特别是低水位下降严重；水道的泄洪能力和纳潮量增大，不仅使得洪水位下降，还导致河口段咸潮入侵现象加剧；不同河段、河道内采砂的不均衡使得河道出现水位沿程波动、洪水位局部壅高、流态紊乱等现象，同时还引起叉道分水分沙比的改变，进而影响河床的冲淤演变。陈晓宏等［31］对珠江三角洲网河区水文变异进行了初步研究，周作付等［32，33］分析了采砂不均衡引起网河区洪水位局部壅高的异常现象，陆永军等、韩龙喜等、贾良文等［34-36］则对采砂引起的网河区低水位和流量变化进行了探讨与预测。成忠理等［37］指出，受河床采砂影响，西北江的分水分沙产生了较大改变，并导致东四口门20世纪90年代的分水分沙量大幅度上升，其中分流比与80年代相比增加10.1%，分沙比增加9.1%，而西四口门分流、分沙比则相应减少。贾良文等、罗宪林等［38，39］则指出河口段河床采砂可增加断面平均水深，减小河道纵向坡降，有利于潮波动能上溯，上游河段高潮位抬高；采砂又大幅降低了河床高程，使低潮位也相应降低；潮位变化带来河口段潮差和纳潮量增加，加强了河口潮流动力，造成咸潮入侵加剧。

1.2.3.3　采砂利弊分析及其科学管理对策

河床采砂所产生的效应是复杂而多方面的，当前以相关负面效应的报道和研究居多［40-42］。采砂产生的不良后果和危害主要有：①河床下切致使中、枯水位显著下降，影响河道取水和灌溉；②使部分河床底凹凸不平，起伏无序，水流紊乱，影响通航；③破坏稳定的河势，增加边滩与深槽的高差及岸坡坡降，部分河堤基础、桥梁基础和水下通信设施等受破坏，给堤防安全和防洪带来不利影响；④增大河槽容积，减小河道纵比降，造成咸潮上溯增强而影响水质。采砂产生的影响也有积极的一方面：①大规模采砂为经济发展和城镇建设提供了必要的大量沙源；②河床下切使洪水位普遍降低，河道行洪能力有所加强；③河床下切使得航道水深大大增加，许多航道水深已超过工程整治水深，原拟疏浚的一些航道上的浅滩已无须疏浚等。还有一些利弊兼有的影响，如大规模河床采砂使原河相关系发生改变；各汊道与口门分流分沙比的改变；地下水位下降；减少入海的河流推移质数量等。河床采砂产生的影响有利有弊，且相当一部分负面效应是由于不合理采砂造成的，如在桥梁附近采砂导致桥基倾斜等。需要特别指出的是，河流对于采砂作用的调整，不管是良性的或恶性的，都有一个滞后过程，一些变化一时仍难预料，需要密切监视和深入研究，并积极寻求相应的有效对策，在避免采砂带来进一步危害的同时，实现对泥沙资源的合理开发利用。