2.3 河网主要水道泄洪输沙作用模拟

2.3.1 模拟工况

水流计算采用河网数学模型进行，输沙量采用经验估算。

考虑人类调控逐渐增强，流域最可能变化趋势是：土地开发利用程度增加，流域植被覆盖率减小，降水条件改变，大型水利枢纽调控，流域入海径流量减少；河口延伸，上溯潮量减少，潮流动力减弱。计算拟定两种条件：一是假设三角洲径潮动力变化，河网响应变化；二是假设上下游来流不变，支汊变化条件下的河网响应变化，支汊泄洪作用在模型中以水闸概化，打开水闸，表示支汊连通，关闭水闸，表示支汊断流。

（1）西北江三角洲主要为河控河网区，拟定上游马口、三水断面洪水来流减2%、5%、10%、15%，计算河网区水动力变化。

（2）东江三角洲主要为潮控河网区，拟定下游虎门大虎断面潮量减少2%、5%、10%、15%，计算河网区水动力变化。

（3）西北江三角洲闸控条件（以维护主干道动力为调控目标）：①三角洲目前已建节制水闸（沙口、磨碟头、甘竹溪、北街、睦洲闸）调控；②在竹洲头设闸，控制鸡啼门从磨刀门分流；③将西、北江三角洲分开，在容桂、桂洲、大黄沥、黄沙沥水道设闸调控；④对西、北江三角洲部分控制，在容桂、桂洲、大黄沥、黄沙沥等其中之一、二设闸调控；⑤在陈村水道设闸，调控北江三角洲东平与沙湾水道之间分流；⑥调控沙湾水道向蕉门的分流，在西樵、骝岗涌水道设闸调控；⑦以上闸控条件进行组合调控。

（4）东江三角洲闸控条件（以维护北干流动力为调控目标）：①在分流口潢涌水道设闸调控，控制干流向三角洲分流；②在分流口南支流设闸调控，控制干流向三角洲分流；③在分流口中堂水道设闸调控，控制干流向三角洲分流；④在分流口麻涌水道设闸调控，控制干流向三角洲分流；⑤以上闸控条件进行组合调控。

（5）口门输沙率与输沙量。由经验公式确定：

崖门Q_s=0.0272Q^1.1582，虎跳门Q_s=0.0617Q^1.1856，鸡啼门Q_s=0.0075Q^1.4888，

磨刀门Q_s=0.00000086Q^2.4298，横门Q_s=0.000011Q^2.214，

洪奇门Q_s=0.000034Q^2.1251，蕉门Q_s=0.0134Q^1.3631，虎门Q_s=0.015Q^1.1621，

东江三角洲枯季落潮Q_s=0.01536Q^1.1208，枯季涨潮Q_s=0.018639Q^1.0931。

西北江三角洲输沙量计算选取“1999·7”中水组合，算出计算时段总输沙量，再推算到整个洪季总输沙量（以半年时间计），再乘10、20、50得到口门10年、20年、50年的总输沙量，各方案比较得出总输沙量变化。东江三角洲输沙量计算选取“2001·2”枯水组合。

2.3.2 结果分析

1.西、北江三角洲河网

由表2.3-1、表2.3-2可知，上游三水、马口来流减2%左右时，三角洲河道输沙动力普遍减1%～2%，利用现有已建节制闸调控，泄洪主干道输沙动力得到改善，可基本达到现值，但同时也会对相邻河道、口门产生不利影响，使其输沙动力进一步降低；无闸控条件下，八大口门总输沙量减少值占实测输沙量7.30%，有闸控条件，减9.83%，且邻近设闸的其他河道动力均有较大幅度调整。由表2.3-3可知，来流减5%左右时，三角洲河道输沙动力普遍减3%～5%，利用现有已建节制闸调控，主干道泄洪输沙动力可改善，但达不到现值，必须增建水闸；在各种增建水闸调控条件下，尽管可改善主干道泄洪输沙动力，但引起河网及口门泄洪输沙动力调整幅度较大，设闸越多，受控支汊越多，对河网河口的影响就越显著，对河网稳定与连通越不利。

来流减10%、15%（无闸控条件）八大口门总输沙量变化值占实测输沙分别为-34.44%、-49.65%。利用以上数据对八大口门总输沙量变化值占实测输沙比例与来流减少率进行拟合，得到

式中：y为八大口门总输沙量变化值占实测输沙比例，x为上游来流减少率。

利用式（2.3-1）计算得到：来流减20%、30%、35%，八大口门总输沙量变化值占实测输沙比例-63.53%、-87.25%、-97.10%。上游三水、马口来流减少20%左右，三角洲河道输沙动力将降低一半；三水、马口来流减少35%左右，三角洲河道输沙动力将大幅度降低，基本无法到达口门排入外海，全部淤积在三角洲。

可见，三角洲主干河道的来流减少影响整个河网动力，维持主干河道动力是必须的；每一条主要支汊也承担着重要的泄洪输沙任务，对调控河网河口动力平衡、维持河网稳定与泄洪输沙功能是非常重要、不可缺少的；尤其应注意的是，横向支汊具有连通河网各水系、调配各口门洪水压力、缓解径潮顶托、维持河网稳定等重要作用，不可误认为可有可无，随意填堵，即河网结构与水动力条件是支撑河口泄洪输沙体系的最基本要素，需要科学认识与维护，不可任意破坏。

2.东江三角洲河网

计算得到四个出口控制站大盛、麻涌、漳澎、泗盛围的现值各落潮输沙量分别占4站总落潮输沙量的22.63%、4.96%、22.86%、45.86%，现值各涨潮输沙量分别占4站总涨潮输沙量的22.63%、4.96%、24.63%、49.55%；其中，东江南支流泗盛围输沙量占了近一半，而东江南支流最接近虎门，潮流作用最强。可见，潮流输沙造床对东江三角洲很重要。

计算表明，要维持北干流的泄洪输沙动力，上溯潮量减2%，支流可不建闸调控；当上溯潮量减5%时，至少有一条支流需建闸调控，设闸支流输沙动力降低明显；当上溯潮量减15%时，至少有2～3条支流需建闸调控，南支流、淡水河等主要支流建闸影响会大太。同样，主要支汊对调控三角洲河网动力平衡作用是十分明显的。

3.总体认识

从流域角度来认识，珠江三角洲河网是流域干流特殊形态的入海河段，具有多河汇流、复杂网河状与多口门分流等显著特点，是在海退过程中，在特定地形条件下，由流域多河汇聚、径量流大及河口潮流较强、河海动力强烈顶托作用形成网状。该河段承泄流域大部分洪水泥沙，连通外海，防洪地位举足轻重，河网每一条水道都是径流干道入海河段分汊形成（或是重要泄洪通道），是干流不可分割的一部分，在流域（河口）泄洪输沙方面发挥着重要作用，对维持河口三角洲泄洪输沙功能、河网体系稳定十分重要，任何一条主要水道出问题都有可能引起河网河口发生调整变化，甚至是全局性的影响。若将珠江几大水系（指西江、北江、东江等）看作流域的一个完整的泄洪输沙体系，则珠江三角洲便是联系各大水系、汇聚各路洪水、沟通河海的最重要河段，起着承上启下、沟通枢纽作用。

从口门分泄洪水看，西江是珠江流域的主干流，洪水量大，在三角洲经思贤窖第一次分流，经天河、南华第二次分流，经容桂水道等第三次分流，经下横沥等第四次分流，最后分泄八大口门出海；其中，磨刀门是西江第一泄洪主通道（鸡啼门、虎跳门、崖门是重要分泄口门），横门是西江第二泄洪主通道（洪奇门、蕉门是重要分泄口门），虎门承担经思贤滘分泄的与北江混合洪水。洪奇门、蕉门与虎门（部分）是北江的泄洪主通道，虎门除接纳沙湾水道与东平水道下泄洪水外，同时承泄东江全部洪水，在西江洪水较小、北江洪水较大时，横门、磨刀门等也会分担北江洪水。事实上，虎门并不是北江、东江的第一道出海口门，北江真正的主要出海口门应是洪奇门、蕉门、三沙口（沙湾水道出口）和黄埔（东平水道出口），水流经三沙口与黄埔汇入狮子洋经虎门出海；东江的真正出海口门是大盛（北干流）、麻涌（麻涌河）、漳澎（淡水河）、泗盛围（南支流）；狮子洋是北江与东江水流汇合水域，已属河口湾。可见，在珠江八大口门中，有8个口门分担西江洪水，至少3个口门分担北江洪水，1个口门分担东江洪水，但各口门之间及与河网之间水体是相互贯通、融为一体、不可分割的，任何一个口门都承担着重要的泄洪输沙任务，虎门与崖门同时又是重要纳潮通道，西江洪水对八大口门格局起了决定性作用。多口门入海体系是珠江河口长期发展与动力平衡的结果，维护八大口门的泄洪输沙功能，维持狮子洋-伶仃洋（虎门）、银洲湖-黄茅海河口湾水域（崖门）的潮流动力，是顺应珠江河口的自然特性，这对维护三角洲河网稳定、水系连通及流域防洪安全特别重要。