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1、珠江磨刀门整治效果分析珠江磨刀门整治效果分析珠江磨刀门整治效果分析黎开志、周文浩、钱挹清、王贤平 2005.1.12（作者简介：黎开志，男，广东广宁人，主要河口治理开发和防洪工程规划工作）（中水珠江规划勘测设计有限公司，广东 广州 510610）摘 要：实施磨刀门治理开发工程后，原浅海区变成“一主一支”的河道格局（磨刀门主干排洪通道和洪湾航运通道） ，通过采用实测水文、地形、遥感、调查资料分析和数学模型计算，分析整治工程对排洪、防潮、航运、灌溉、排水、供水、滩涂资源综合利用等方面的效果，并与规划预测作对比，评价磨刀门治理开发工程的实施效果。关键词：磨刀门；整治工程；效果；分析。绪言磨刀门是西江
2、主要的出海口门，其排洪量一般约占西江洪水总量的三分之一，排洪量和输沙量均居珠江八大口门之首。1979 年水利部珠江水利委员会成立后，在前人规划研究工作的基础上，利用实测资料分析、数学模型、物理模型以及遥感技术等手段，对磨刀门整治工程进行了系统的规划设计，1986 年提出了珠江磨刀门口门治理开发工程规划报告 （以下简称“规划报告” ） 。根据磨刀门排洪、纳潮、航运以及地方围垦开发的要求，合理确定河口延伸治导线，规划、设计了泄洪主槽、支汊和航运通道以及中水河床，在满足行洪、纳潮及航运要求的条件下，开发滩涂资源，使河口延伸 15km。整治工程实施后，原磨刀门浅海区变成“一主一支”的河道格局，浅海区河
3、道以外区域已基本成为陆地，经过近 20 年的实施，磨刀门河口已延伸到大井角以南的横洲外海域，成为珠江八大口门中率先面海的口门。整治后的磨刀门在“94.6” 、 “98.6” 珠江流域大洪水中发挥了良好的泄洪作用，如何评价磨刀门治理开发工程的整治效果，正是本文需要阐述的内容。1 工程概况1.1 口门特性与整治前存在问题磨刀门属强径流弱潮流、洪潮混合影响的口门，三灶站平均潮差为1.11m，最大涨、落潮差分别为 2.66m 和 3.18m。灯龙山站年均山潮比为 5.77，年均落潮量 1083 亿 m3，年均涨潮量 160 亿 m3，年均净泄量 923 亿 m3，年输沙总量为 2341 万 t。当马口
4、站流量大于10000m3/s 时，径流影响明显加强，当流量超过 21000m3/s 时，灯笼山无涨潮流；当马口站流量小于 6000m3/s 时，以潮流作用为主。整治后的磨刀门河口已延伸到大井角以南，除受径流、潮汐作用外，还受波浪动力、高盐陆架水和沿岸流的影响。整治前，磨刀门为一个菱形状的浅海区，水域面积 173km2，上游河道水流进入浅海区后，水流扩散与潮汐顶托互相加大了泄洪阻力，使口门尾闾泄洪不畅；同时会潮点多使航道淤积难以解决，通航能力低；浅海区迅速淤高，任其发展会对口门附近已垦耕地的排涝不利。1.2 治理开发工程布置与实施1）工程布置根据磨刀门排洪、纳潮、航运以及地方围垦开发要求，规划磨
5、刀门泄洪主槽（挂定角大井角）和泄洪支汊（洪湾水道）的治导堤线，见附图。磨刀门水道东治导堤线北起挂定角，南至大井角；西治导线北起东六围尾，向南延伸后，在洪湾口与东治导线距为 2200m，往南再以 1%的放宽率延伸，至大井角对面与东治导堤线距为2300m，以下以弧线往西弯向交杯沙沙脊，再接交杯石和横洲尾。洪湾水道治导堤线，进口在挂定角与杧洲间，出口在澳门西侧马骝洲，两治导堤线间距 500m，水道的转弯曲率半径满足远景通航规划的要求。为稳定延伸河道的中水河床，磨刀门主槽以横洲深槽轴线作为中水河槽轴线，设计中水河床设计断面，并且在河道两岸设置丁坝，控制河道的演变状态。洪湾水道由治导堤控制单一河槽，为满
6、足通航要求，需开挖河床。在整治磨刀门口门的同时规划开发滩涂，治导堤与河岸和岛屿形成鹤洲北、鹤洲南、三灶湾、白龙河西、洪湾西、洪湾北和洪湾西七片垦区，规划围垦面积为 18.86 万亩，计划开发面积 14.70 万亩。规划整治工程实施后，原口门浅海区大部分成为陆地，由横洲口、洪湾口和龙屎窟与外海相通，磨刀门主槽、洪湾水道为泄洪通道，白龙河为排水通道。2）工程实施水利部珠江水利委员会根据水利部批复的“因势利导，统筹兼顾，全面规划，综合治理，治理与开发相结合”的方针，实施磨刀门整治工程，该工程于 1984 年开始动工，1995 年底因资金等原因工程实施被暂停。经过 11 年的实施，磨刀门原浅海区已形成
7、磨刀门主槽和洪湾水道“一主一支”河道格局，在整治的同时建成鹤洲北、洪湾西、三灶湾、洪湾北和洪湾南五片垦区，1984 年1995 年，完成围垦面积 11.32 万亩（开发利用面积 9.68 万亩） ，建成海堤49.20km，累计投入资金 7.18 亿元。1998 年2000 年由经营单位带资完成鹤洲南垦区 21.84km 海堤的续建工程，累计投入资金 0.99 亿元，负责经营围内约 3.99 万亩水域面积的水产养殖。目前只有白龙河西片尚未合拢成围。2 工程整治效果分析2.1 排洪与防潮分析2.1.1 尾闾畅通、泄洪能力不减a）泄洪断面面积增加，口门深槽外移根据 1977 年、1983 年、199
8、4 年、1996 年、1998 年、2000 年实测地形资料分析，磨刀门主槽河段（灯龙山大井角）整治前年均淤积 5.6cm，整治后河道容积增加，年均加深 4.8cm，河道 0m 以下过水断面面积较工程前平均增幅大于 30%；洪湾水道（洪湾口马骝洲）整治前年均淤厚 4.4cm，整治后年均加深 4.2cm。虽然整治后河道容积的变化与河道采砂有关，但根据河道采砂的调查分析，扣除采砂量影响后的河道容积仍然是增加的。根据 1960 年、1980 年、1998 年、2000 年实测地形资料分析，整治后新河口段河道（灯龙山大井角 15.49km）比整治前老河口段河道（大排沙灯龙山 14.24km） ，0m
9、以下过水断面面积平均增幅大于50%。根据 1983 年、1994 年、2000 年实测地形资料分析，横洲口外（大井角下游）-5m 深槽，整治后向外扩展推进速度比整治前加快。整治后磨刀门口门段河道过水断面面积增加，口门外深槽外移加快，这种变化趋势有利于磨刀门的洪水畅泄。b）洪水分流变化1）分流比采用“94.6”和“98.6”洪水的实测资料计算分析，磨刀门工程整治前后灯笼山站占马口站的洪水分流比变化，结果表明当马口站流量小于 35000m3/s 时分流比减少，当马口站流量大于 40000m3/s 时分流比增加，分流比的变幅均小于 2%。有关分析说明近年来，磨刀门上游天河站（在马口站下游）的分流比随
10、马口站流量的增加而减少 23。但磨刀门整治工程后，灯笼山站的洪水分流还能维持工程前的水平，并随马口流量加大而略有增加，说明整治后磨刀门口门水流畅通，泄洪能力不减。2）流速变化根据一、二维连接不恒定流数学模型计算分析，整治后磨刀门主槽河段在大洪水年型时流速普遍加大，如“94.6”大洪水（50 年一遇遭遇中潮） ，整治后流速比整治前增加了 29%46%。流速的增加使磨刀门口门水流输沙能力增强，有利于洪水和泥沙往外海排泄。c）典型洪水位水面比降变化对比分析“78.5” 和“94.6”洪水的瞬时水面线（两种年型竹银、灯笼山、大横琴站水位相差小于 0.10m）的变化发现，当上游马口洪峰流量对应下游大横琴
11、潮峰水位时，整治后新河口段河道（灯笼山大横琴长 17.00km）水面坡降比整治前老河口段河道（竹银灯笼山长 19.50km）小，说明新河口段河道排洪时，下游涨潮对其顶托阻力小；当上游马口洪峰流量对应下游大横琴潮谷水位时，工程后新河口段河道水面坡降比老河段大，说新河口段河道排洪时，洪水下泄受到的阻力小，洪水下泄速度快。 “94.6”和“98.6”洪水期间，新河口段河道泄洪水面线平顺，没有产生水面线突变的壅水现象。典型洪水水面线分析说明，磨刀门整治后泄洪阻力减少，显示出新河口优越的水力条件。d）水流流路变化利用遥感资料分析磨刀门整治前后，中等洪水落潮（落急）和涨潮（涨急）的变化。整治前径流输沙在原
12、浅海区扩散，整治后径流水沙主要集中在磨刀门主槽，流线较为平顺，落潮水流动力大大增强，水流下泄到大井角后仍保持较强的流势。整治前外海涨潮流上溯至大井角附近则与口门的下泄水流相汇，整治后主槽河段已没有形成涨潮流，说明整治后潮流动力对磨刀门河口的作用比整治前有所减弱。综上所述，磨刀门整治工程虽然未完全实施完毕，但由于其主、支总体格局已形成，主、支排洪通道通畅，新河口的优良性已初显。磨刀门整治工程在“94.6” 、 “98.6”珠江流域大洪水中发挥了良好的泄洪作用，取得了明显的防洪效益，磨刀门整治达到了预期目的。2.1.2 防洪高高潮位升高值比口门自然延伸低河口的延伸不可避免会使上游水位升高，尤其延伸
13、初期，随着河道的相互调整，水位升高会降低。水位升高值需要重点关注的是防洪高高潮位，在水利部批复的“规划报告”中，利用数学模型和物理模型对磨刀门河口延伸后防洪高高潮位升高值进行过预测。利用实测的水文资料分析，磨刀门整治工程实施后，当上游马口站发生100 年一遇、50 年一遇洪水，遭遇下边界三灶站汛期高高潮位均值时，灯笼山站高高潮位分别抬高值 0.17m 和 0.15m，均低于“规划报告” 的预测值（0.24m 和 0.20m） 。数学模型计算表明，整治后磨刀门水道沿程洪水水位线略有抬高，影响值沿河道上溯呈递减趋势，至北街附近影响基本消失。利用数学模型模拟计算河口自然延伸对“94.6”洪水排洪水位
14、的影响，如果磨刀门整治工程不实施，按整治前海区的自然淤积速率发展，15 年间磨刀门浅海区可淤高 0.50m。 在“94.6”洪潮组合条件下，河口自然延伸发展，灯笼山站高高潮位将抬高 0.67m，整治工程实施后，河道处于冲刷状态，水位只抬高 0.29m，即灯笼山站水位升高值减少了 0.38m。计算分析说明，磨刀门整治工程对排洪水位的影响值比河口自然延伸要低，有利于减少上游河道的防洪压力。2.1.3 口门地区防潮能力得到提高在整治工程实施的同时开发了新的垦区，原口门附近的白蕉联围、白藤大堤、八一大堤等海堤因有了磨刀门治导堤作屏障而受益。同时口门延伸后，进一步降低暴潮水位，提高了河口区抗防御台风暴潮
15、的能力。数学模型计算说明，当上游来水为汛期平均流量，口门遭遇台风暴潮时，工程后灯笼山站 100 年一遇暴潮水位可降低0.18m。磨刀门整治工程的实施，使灯笼山以上感潮区防潮堤的防御能力由 20 年一遇提高到 30 年50 年一遇，50 年一遇的可提高到100 年一遇。根据调查分析，受益农田面积 14.26 万亩，初步估算多年平均防潮效益为 1821 万元。2.2 航运分析磨刀门工程整治前，洪湾水道的通航能力为乘潮（加上常年疏浚）通航 300t 级船舶。整治后洪湾水道变为单一河道，彻底改变了原来径流、潮流多处交汇的复杂水流条件，洪湾水道的通航能力已提高到 1000t 级船舶，配合一定疏浚措施，通
16、航能力还将发展到 3000t级船舶。磨刀门工程整治后可大大降低了洪湾水道的风浪，据调查，船舶通过量和载客量增幅很快，运量提高也很快。当然，船舶通过量的增加、运量的提高，与当地社会经济发展密切相关，但洪湾水道通航能力的提高无疑起到了重要作用。洪湾水道是广东省西部和广西区通往港澳的主要通道，通航能力的提高可促进对外贸易及旅游业的发展，所以，磨刀门整治工程具有显著的航运效益。2.3 灌溉、排水与供水分析2.3.1 涨潮差与涨潮量磨刀门整治工程实施后，河口延伸 15km，径流动力加强，潮流动力有所减弱，整治后灯笼山的涨潮差和涨潮量有所减少。据实测资料分析，涨潮潮差的减少随上游径流量而变化，当上游马口流量为10000m3/s17000m3/s（中水）时，磨刀门整治后，灯笼山站涨潮差减少 0.04m0.27m。涨潮量的减少与上游径流量和涨潮潮差的变化有关，中水大潮灯笼山站涨潮量减少 10%左右。2.3.2 含氯度整治后磨刀门涨潮量的减少使河水中含氯度减小，咸界下移。实测资料分析表明，整治前灯笼山含氯度年平均超标（超过 200mg/l）历时为 108 小时
