珠江三角洲网河低水位变化结果

4.3.1.1　采砂引起的断面变化

笔者采用灰色模糊理论，对西北江主要河道不同水平年采砂量进行了预测，预测结果见表4.5。

图4.8　北江河道沿程过流面积变化率（80年代和90年代对比）

表4.5　不同水平年西北江水系采砂引起的断面面积增加预测

续表

4.3.1.2　采砂引起的水流变化预测工况

采砂引起的水流变化预测分以下不同工况进行水动力学模拟计算，预测丰水期、枯水期代表水情下，采砂对水位、流量变化的影响。

1.丰水期代表水情（1998年7月16～24日）

采用1998年7月16～24日实测水位流量资料作为丰水期代表水情。以西江、北江的高要、四会、石角断面实测流量过程作为西北江水系水动力预测的流量边界条件；以沙络围、大石、三沙口、南沙、冯马庙、横门、灯笼沙、黄金、西炮台、石嘴等断面实测水位过程，作为水位边界条件。以1999年西北江水系实测水下地形资料，作为预测基准水平年水下地形资料，根据2007年、2012年各预测河段不同水位下面积变化增量百分比对预测水平年水下地形进行修正，得到预测水平年水下地形资料。分别根据基准年、2007年、2012年水下地形资料，利用建立的水动力模型，模拟预测丰水期代表水情下西北江水系水流情况。

（1）采砂对水位变化影响预测分析。以1999年为基准年，2007年、2012年部分主要监测断面水位变化预测值对比见图4.9。西江片水系的人工采砂主要沿西江干流进行，丰水期主要监测断面水位变化平均值见表4.6。

图4.9　丰水期西北江片水系部分主要监测断面水位变化平均值

（a）马口站；（b）天河站；（c）竹银站；（d）三水站；（e）三围站；（f）大龙滘站；（g）横山站

表4.6　西江片水系丰水期水位变化预测平均值　单位：m

由图4.9、表4.6可以看出，人工采砂将引起较大的水位变化。预测结果显示，丰水期，沿西江干流从上游向下游水位下降值逐渐减小。在丰水期，位于西江上游的马口观测站平均水位下降值2007年达到1.209m，2012年达到1.470m；而位于中游的天河观测站平均水位下降值2007年为0.328m，2012年达到0.530m；位于下游的竹银观测站平均水位下降值2007年为0.169m，2012年达到0.317m。产生这一现象的主要原因为：西北江水系同时受到上游径流、沿海潮位的双重作用。对于上游河段，水流主要受径流作用影响，潮汐作用微弱甚至不产生影响，因此，在河道浚深的作用下过水面积增加，水深减小明显；对于中游河道同时受到上游径流、沿海潮位的双重作用，由于下游潮位的顶托，沿程水面曲线坡度变缓，相对上游水位变幅有所减小；对于下游河道水位变化主要受到沿海潮位的影响，愈接近入海口门，变幅愈小。虽然采砂主要发生在西江干流上，但由于干流水位的下降，相应引起周边河道的水位下降（如莲腰、劳劳溪断面水位也相应下降）。

模拟结果同样显示，2012年较之于2007年水位的下降值明显小于2007年较之于1999年水位的下降值。其原因有二：一是该期间采砂引起的断面面积增加值小于前期；二是由于河道同时受到上游径流、沿海潮位的双重作用，水系水位受到沿海潮位的顶托作用，内部水位的最小值受到沿海潮水位“支撑”，不可能大幅度下降，因而即使是在同样的采砂强度下，随着时间的推移，水位变幅成逐步减小的态势。

同样的方法得到北江片水系丰水期主要监测断面水位变化平均值，见表4.7，部分主要监测断面水位变化平均值见图4.9。

表4.7　北江片水系丰水期水位变化预测平均值　单位：m

同样地，由图4.9、表4.7可以看出，人工采砂将引起较大的水位变化。预测结果显示，丰水期，沿北江干流从上游向下至顺德水道、李家沙、洪奇沥，水位下降幅度逐渐减小。在丰水期，位于北江上游的三水观测站平均水位下降值2007年达到1.220m，2012年达到1.486m；位于中游的霞石观测站平均水位下降值2007年为0.173m，2012年达到0.190m；位于下游的亭角观测站平均水位下降值2007年仅为0.013m，2012年也仅为0.013m。

模拟结果同样显示，2012年较之于2007年水位的下降值明显小于2007年较之于1999年水位的下降值，原因同上。

（2）采砂对流量变化影响预测分析。以1999年为基准年，2007年、2012年部分监测断面流量变化预测值对比见图4.10。西江片水系的人工采砂主要沿西江干流进行，为反映采砂后过流能力、分流比的变化，对丰水期代表断面计算出模拟时段内过水总量，再计算单位时间内的平均流量。丰水期主要监测断面单位时间内流量变化值见表4.8。

表4.8　西江片水系丰水期流量变化预测　单位：m3/s

图4.10　丰水期西北江片水系部分主要监测断面流量变化预测值

（a）马口站；（b）天河站；（c）竹银站；（d）三水站；（e）三围站；（f）大龙滘站；（g）横门站

由图4.10、表4.8可以看出，人工采砂将引起各河道流量的重新分配。预测结果显示，丰水期，沿西江干流从马口向下游至高明采砂后流量有0.7%～1.5%左右的增幅，绝对增量在130～350m3/s之间；从高明向下游至天河采砂后流量有2.3%～2.6%的减幅，绝对量在300m3/s左右；水流沿西江干流向南分为三支：北街水道、西海水道、古镇水道。其中，北街水道采砂后分流比略有增加，流量绝对增量在186～323m3/s之间，相对增幅在3.5%～6.0%之间；西海水道采砂后流量略有减小，平均流量减小量在371～492m3/s之间，相对减幅在6.5%～8.6%之间；古镇水道采砂后流量略有减小，平均流量减小量在78～123m3/s之间，相对减幅在13.0%～19.7%之间。由于采砂后西江干流断面面积增加，对相邻河道水流存在袭夺作用，因而与西江干流相邻的其他河道流量都有不同程度的减小。如百顷2012年丰水期流量平均减小885m3/s，减小幅度达到14.8%；位于螺洲溪上的竹洲断面2012年丰水期流量平均减小228m3/s，减小幅度达到25.2%；位于虎跳门河道上的莲腰断面2012年丰水期流量平均减小240m3/s，减小幅度达到19.0%。主要采砂河道磨刀门河段，流量增加明显，位于其上的竹银断面流量的绝对增量在154～427m3/s之间。

模拟结果同样显示，西江片水系四大出口口门，灯笼山流量增加，黄冲、黄金、西炮台流量减小。与其相邻的坭湾门水道上的黄金断面丰水期流量平均减小286m3/s，减小幅度达到22.7%。

同样的方法得到北江片水系丰水期主要监测断面流量变化平均值，见表4.9，部分主要监测断面流量变化平均值见图4.10。

表4.9　北江片水系丰水期流量变化预测

续表

由图4.10、表4.9可以看出，人工采砂将引起北江水系片河道流量的重新分配。预测结果显示，丰水期，沿北江干流从三水向下游至三多、石仔沙，采砂后流量改变微小，石仔沙2007年流量几乎无变化，2012年流量增量为238m3/s；顺德水道的霞石、三善右断面2007年流量变化较小，2012年流量增量为101～222 m3/s之间。李家沙的三围、板沙尾断面流量增幅明显，相对增幅2007年达到20.0%，2012年达到47.8%。(www.xing528.com)

容桂水道由于采砂浚深，流量绝对增量最大，容奇断面2007年流量增量为672m3/s，2012年流量增量为880 m3/s。

由于挖深河道对水流的袭夺作用，相邻河道流量也出现程度不等的减小。如位于潭州水道的紫洞2012年丰水期流量平均减小252 m3/s，减小幅度达到17.6%；位于潭州水道上的澜石断面2012年丰水期流量平均减小400 m3/s，减小幅度达到16.2%；位于鸡鸦水道上的南头断面2012年丰水期流量平均减小311m3/s，减小幅度达到8.4%。

模拟结果同样显示，北江片水系四大出口口门，冯马庙2007年平均流量增加526m3/s，横门、南沙、三沙口流量合计减小526 m3/s。冯马庙2012年平均流量增加679m3/s，横门、南沙、三沙口流量合计减小627m3/s。由此说明，由于北江、顺德水道、李家沙及冯马庙所在的洪奇沥等河道的挖深，冯马庙等四大口门流量进行重新分配，从而适应新的河床边界。

2.枯水期代表水情（2001年2月7日14∶00至2月16日10∶00）

采用2001年2月7日14∶00至2月16日10∶00实测水位流量资料作为枯水期代表水情。以西江、北江的高要、四会、石角断面实测流量过程作为西北江水系水动力预测的流量边界条件；以沙络围、大石、三沙口、南沙、冯马庙、横门、灯笼沙、黄金、西炮台、石嘴等断面实测水位过程，作为水位边界条件。以西北江水系实测水下地形资料，作为预测基准水平年水下地形资料，根据2007年、2012年各预测河段不同水位下面积变化增量百分比对预测水平年水下地形进行修正，得到预测水平年水下地形资料。分别根据基准年、2007年、2012年水下地形资料，利用建立的水动力模型，模拟预测枯水期代表水情下西北江水系水流情况。

（1）采砂对水位变化影响的预测。以1999年为基准年，2007年、2012年部分主要监测断面水位变化预测值对比见图4.11。西江片水系的人工采砂主要沿西江干流进行，枯水期主要监测断面水位变化平均值见表4.10。

图4.11　枯水期西北江片水系部分主要监测断面水位变化预测值

（a）马口站枯水期；（b）竹银站枯水期；（c）百顷站枯水期；（d）灯笼山站枯水期

表4.10　西江片水系枯水期水位变化预测平均值　单位：m

由图4.11、表4.10可以看出，人工采砂将引起一定的水位变化。采砂后水系水位总体上全部下降。预测结果显示，枯水期，沿西江干流从上游向下游水位降低幅度逐渐减小。如位于西江上游的马口观测站平均水位下降值2007年为0.148m，2012年为0.176m；而位于中游的天河观测站平均水位下降值2007年仅为0.033m，2012年仅0.056m；位于下游的竹银观测站平均水位下降值2007年为0.022m，2012年仅为0.042m。产生这一现象的主要原因为：西北江水系同时受到上游径流、沿海潮位的双重作用。对于上游河段，水流受径流作用影响较下游更强，潮汐作用影响（顶托）相对较弱，因此，在河道浚深的作用下过水面积增加，水深减小明显；对于中游河道同时受到上游径流、沿海潮位的双重作用，由于下游潮位的顶托，沿程水面曲线坡度变缓，相对上游水位变幅有所减小；对于下游河道水位受到沿海潮位的影响较中上游更强，潮水顶托（上溯）明显，愈接近入海口门，水位变幅愈小。虽然采砂主要发生在西江干流上，但由于干流水位的下降，相应引起周边河道的水位下降（如莲腰、劳劳溪断面水位也相应下降）。

模拟结果同样显示，2012年较之于2007年水位的下降值明显小于2007年较之于1999年水位的下降值，原因同上。

将枯水期水位、水位下降幅度与丰水期相比，显见：枯水期水位大大低于丰水期，水位降幅也大大小于丰水期。其原因为枯水期径流量大大减小，相应水深理应减小。

同样的方法得到北江片水系枯水期主要监测断面水位变化平均值，见表4.11，部分主要监测断面水位变化平均值见图4.11。

表4.11　北江片水系枯水期水位变化预测平均值　单位：m

续表

同样地，由图4.11、表4.11可以看出，人工采砂将引起较大的水位变化。预测结果显示，枯水期，沿北江干流从上游向下至顺德水道、李家沙、洪奇沥，水位下降幅度逐渐减小。在枯水期，位于北江上游的三水观测站平均水位下降值2007年为0.147m，2012年为0.176m；位于中游的霞石观测站平均水位下降值2007年仅为0.009m，2012年仅为0.006m；位于下游的亭角观测站平均水位下降值2007年仅为0.001m，2012年不到0.001m。

模拟结果同样显示，2012年较之于2007年水位的下降值明显小于2007年较之于1999年水位的下降值。冯马庙口门上横沥、下横沥、黄沙沥出现了不到1 cm的水位增加。

（2）采砂对流量变化影响的预测。以1999年为基准年，2007年、2012年部分主要监测断面流量变化预测值对比见图4.12。西江片水系的人工采砂主要沿西江干流进行，为反映采砂后过流能力、分流比的变化，对枯水期代表断面计算出模拟时段内过水总量，再计算单位时间内的平均流量。丰水期主要监测断面单位时间内流量变化值见表4.12。

图4.12　枯水期西北江片水系部分主要监测断面流量变化预测值

（a）马口站；（b）竹银站；（c）百顷站；（d）灯笼山站

表4.12　西江片水系枯水期流量变化预测

由图4.12、表4.12可以看出，人工采砂将引起各河道流量的重新分配。预测结果显示，枯水期，沿西江干流从马口向下游至高明采砂后流量有7.3%～8.9%的增幅、绝对增量在297～365m3/s之间；从高明向下游至天河采砂后流量有6.8%～10.7%的增幅、绝对增量在154～243m3/s；水流沿西江干流向南分为三支：北街水道、西海水道、古镇水道。其中，北街水道采砂后分流比有所增加，流量绝对增量在148～228m3/s之间，相对增幅在14.9%～23.0%之间；西海水道、古镇水道挖采砂后流量变化很小。由于采砂后西江干流断面面积增加，对相邻河道水流存在袭夺作用，因而与西江干流相邻的其他河道流量都有不同程度的减小。如百顷2012年枯水期流量平均减小120m3/s，减小幅度达到9.2%；位于螺洲溪上的竹洲、位于虎跳门河道上的莲腰断面流量都有不同程度的减小。主要采砂河道磨刀门河段，流量增加明显，位于其上的竹银断面流量的绝对增量在155～316m3/s之间。

模拟结果同样显示，西江片水系四大出口口门，灯笼山流量增加，2012年增幅达到284m3/s，黄冲、黄金、西炮台等流量减小。

同样的方法得到北江片水系枯水期主要监测断面流量变化平均值，见表4.13，部分主要监测断面流量变化平均值见图4.12。

表4.13　北江片水系枯水期流量变化预测

续表

枯水期，人工采砂将引起北江水系片河道流量的重新分配。预测结果显示，沿北江干流从三水向下游至三多、石仔沙流量增加明显：三多断面2007年流量增量为102m3/s、2012年为200m3/s；石仔沙断面2007年流量增量为107m3/s、2012年为206m3/s。位于顺德水道的霞石断面2007年流量增量为59m3/s、2012年为131 m3/s，流量增加幅度也较明显。李家沙的三围、板沙尾断面流量增幅明显，相对增幅2007年达到17.0%，2012年达到34.0%。

容桂水道由于采砂浚深，流量绝对增量最大，容奇断面2007年流量增量为199m3/s，2012年流量增量为264 m3/s，相对增幅2007年达到38.4%，2012年达到51.0%。

模拟结果同样显示，北江片水系四大出口口门，冯马庙2007年平均流量增加145m3/s，横门、南沙、三沙口流量合计减小109m3/s。冯马庙2012年平均流量增加203m3/s，横门、南沙、三沙口流量合计减小130 m3/s。由此说明，由于北江、李家沙、冯马庙口门所在的洪奇沥河道的挖深，冯马庙等四大口门流量进行重新分配，从而适应新的河床边界。