第2章 珠江河口及三角洲基本情况

2.1 自然概况

2.1.1 珠江三角洲及口门概况

珠江是我国七大江河之一,其干流、支流水系分布于云南、贵州、广西、广东、湖南、江西等6省(自治区)和香港、澳门特别行政区以及越南东北部,流域总面积45.37km2。西江、北江于广东省三水思贤滘相汇后注入西江、北江三角洲,东江于东莞市石龙镇汇入东江三角洲。

珠江三角洲是复合三角洲,由西江、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26820km2,其中河网区面积9750km2。入注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。

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,河网密度为0.81km/km2,思贤滘及东海与西海水道的分汊点是西北江三角洲河网区重要的分流分沙节点,其水沙分配变化将对河网区水文情势产生重大影响;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,占三角洲河网区面积的14.2%,主要水道5条,总长约138km,河网密度为0.88km/km2

西江、北江、东江水沙流入三角洲后经八大口门出海,形成“三江汇流,八口出海”的格局。西江主流从上游至下游各段分别为西江干流、西海水道、磨刀门水道,最后从磨刀门出海。北江主流从上游至下游各段分别为北江干流、顺德水道、沙湾水道,最后经狮子洋出虎门入伶仃洋。东江主流经石龙以下的东江北干流、东江南支流流入狮子洋经虎门入伶仃洋。珠江河口八大口门按地理分布情况分为东、西两部分,东四口门为虎门、蕉门、洪奇门和横门,其水沙注入伶仃洋河口湾;西四口门为磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门,其中磨刀门直接注入南海,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,磨刀门、横门、洪奇门、蕉门、鸡啼门、虎跳门为河优型河口,以河流作用为主,其中磨刀门泄洪量居八大口门之首;位于东、西两侧的虎门和崖门属于潮优型河口,以潮汐为主,其中虎门的潮汐吞吐量排在八大口门首位。

2.1.2 气象特征

(1)气温。

根据新会、斗门、珠海、中山、广州、东莞、深圳等市气象台(站)至2000年的资料统计,多年平均气温一般都在22℃左右,年平均气温的年际变化不大,变幅为1℃左右,历年最高气温在35℃以上,极端最高气温为38.7℃(广州1953年8月12日、深圳1980年7月10日);年最低气温一般出现在1月、2月及12月,其中1月最低,平均为13~14℃,历年最低气温一般都在0℃以上,极端最低气温为-1.3℃(中山站为1955年1月12日)。珠江三角洲主要气象站气温特征值统计见表2.1-1。

表2.1-1 主要气象站气温特征值统计表

img

(2)日照。

据资料统计,珠江三角洲地区的多年平均日照时数为1600~2100h,年最长日照时数为2449.5h(番禺1963年),年最短日照时数为1507.0h(新会1973年)。日照时数的年内分配,一般是7月较长,平均为230~250h,最短为2月、3月,平均为90~125h。

(3)霜日。

据新会、斗门、中山站资料统计,多年平均霜日分别为2.2、0.6、20.9;最长霜日分别为7、3、63。初霜最早新会站为1962年12月3日,斗门站为1975年12月22日,中山站为1975年11月25日;终霜最迟新会、中山站均为1973年2月28日,斗门站为1968年2月6日。

(4)风向、风速。

据斗门、珠海、中山、番禺、深圳气象站风向、风速资料统计,春、冬两季,斗门站以N、NNW风向为主,累年风向频率为13%~19%;珠海站以NE、ENE、E风向为主,累年风向频率为9%~12%;中山站以N、NNE、NE为主,累年风向频率为7%~10%;番禺站以N、NNW风向为主,累年风向频率为11%左右;深圳站以NNE、NE为主,累年风向频率为11%~16%。夏、秋两季,斗门站以S、SSW风向为主,累年风向频率为9%左右;珠海以E、ESE、SE、SW风向为主,累年风向频率为6%~12%;中山站以S风向为主,累年风向频率为9%左右;番禺站以SE、SSE、S风向为主,累年风向频率为7%~11%;深圳站以E、ESE、SE风向为主,累年风向频率为8%~12%。累年最大风速为31.4m/s(珠海站),其次为NW风和N风均为30m/s(斗门、深圳站)。

(5)降水量。

据珠江三角洲有关气象站、雨量站截至1998年的资料统计,在珠江三角洲及河口地区,多年平均降水量为1400~2500mm;最大年降水量为4555mm(大坑站1973年),最小年降水量为721.3mm(铁岗水库站1963年),三角洲的年降水量不但年际变化较大,而且降水量的年内分配也不均匀,通常是汛期4—9月的降水量占年总量的80%以上,枯水期1—3月、10—12月的降水量不足年总量的20%,而汛期降水主要集中在5—8月,约占年总量的60%以上,因此,夏秋易涝,冬春易旱。

(6)暴雨。

据天河、三灶、香洲、横门、泗盛围、赤湾等站的最大24小时暴雨资料统计,最大点暴雨出现在珠海市的香洲站和三灶站,香洲站为643.5mm(2000年4月13日),三灶站为613.8mm(1982年5月29日)。三角洲东部最大暴雨出现于泗盛围站,为580.6mm(1993年6月28日)。位于三角洲中部的天河站,最大点暴雨量为266.1mm(1981年6月30日),表明了暴雨量的空间分布由沿海向内陆呈递减变化。资料系列至2000年的部分站点各级频率的年最大24小时暴雨量设计值见表2.1-2。

表2.1-2 部分站点各级频率年最大24小时暴雨量计算成果表

img

(7)蒸发量。

珠江三角洲地区多年平均蒸发量(水面蒸发,下同)为1100~1300mm;最大年蒸发量深圳为1570.5mm(1963年),番禺1396.8mm(1977年);最小年蒸发量东莞为1127.4mm(1963年),中山为972.7mm(1965年)。蒸发量的年际变化不大,但其年内变化相对较大,7月、8月蒸发量最大,约占年总量的23%左右,1—3月蒸发量较小,约占年总量的17%左右。

(8)相对湿度。

珠江三角洲及河口地区平均相对湿度为80%左右,春、夏两季最大相对湿度95%以上,秋、冬两季最小相对湿度不足10%。

2.1.3 水文特征

2.1.3.1 径流特征

珠江流域地处热带、亚热带气候区,光照条件好,水资源相对丰富,按照《珠江流域水资源调查评价》统计成果,水资源总量3385亿m3,居我国七大江河的第二位,仅次于长江流域,是我国天然的富水区之一,其中珠江三角洲年水资源总量299亿m3。珠江流域多年平均年径流量为3381亿m3,其中西江2301亿m3、东江274亿m3、北江510亿m3、珠江三角洲295亿m3,分别占珠江流域年径流总量的68.1%、8.1%、15.1%、 8.7%;珠江河口入海年径流量为3264亿m3

根据水文站实测水文资料统计,西江马口站多年平均年径流量为2322亿m3,北江三水站为451亿m3,东江博罗站为235亿m3。详见表2.1-3。

表2.1-3 珠江三角洲主要控制站实测径流特征值表

img

(1)径流年际变化。

受气候变化影响,流域内降雨有丰年、枯年之分。各江最大年径流量出现的时间不一,而最小年径流量同时于1963年出现,最大与最小年径流量之比约为2.6~9.8倍。1959年至今,进入西江、北江三角洲的水量出现了两个枯水年组和两个丰水年组,20世纪60年代、80年代为枯水年组,20世纪70年代和90年代为丰水年组。

(2)径流年内变化。

珠江流域的降水受季风气候控制,径流年内分配不均,每年4—9月为洪季,马口、三水、博罗站径流量分别占其年总量的76.9%、84.8%和71.7%左右;1—3月及10—12月为枯水期,马口、三水、博罗站径流量分别占年总量的23.1%、15.2%和28.3%左右。

(3)口门分配比。

珠江三角洲河网区,河道纵横交错,水沙互相灌注,流域来水来沙最后由八大口门宣泄入海。近年来各口门的径流量分配比发生了较大的变化,与20世纪80年代以前系列相比,1985—2000年系列注入伶仃洋东四口门的分流比有所加大,占珠江河口年径流量的61.0%,其中虎门占24.5%,增加最多;蕉门占16.8%,有所减小;洪奇门占7.2%,有所增加;横门占12.5%,有所增加。西部四个口门占珠江河口年径流量的39.0%,有所减小,其中磨刀门占26.6%,鸡啼门占4.0,虎跳门占3.9,崖门占4.5%,各口门近年来都有所减小,崖门、鸡啼门及虎跳门的分泄量减小较多。磨刀门分泄径流量为八口之冠,其他口门按大小排列分别是虎门、蕉门、横门、洪奇门、崖门、鸡啼门及虎跳门。

2.1.3.2 潮汐特征2.1.3.3 泥沙特征

(1)潮位。

珠江河口的潮汐,主要是太平洋潮波经巴士海峡、巴林塘海峡传入,既受天文因素的制约,又受地形、气象及珠江径流等因素的影响。其潮汐属不正规半日混合潮型,一天中有两涨两落,半个月中有大潮汛和小潮汛,历时各三天。在一年中夏潮大于冬潮,最高、最低潮位分别出现在春分和秋分前后,且潮差最大,夏至、冬至潮差最小。

八大口门中,多年平均高潮位东部4个口门较西部4个口门高,而西部4个口门中磨刀门和鸡啼门较低;多年平均低潮位为东、西两端较低,中部横门和磨刀门较高。因受汛期洪水和风暴潮的影响,各口门最高潮位一般出现在6—9月,最低潮位多出现在枯水期12月至次年2月。南沙、赤湾站历年最高水位出现于9316号台风影响下的风暴潮期间,其他各站历年最高水位均出现于0814号台风影响下的风暴潮期间。

(2)潮差。

珠江八大口门平均潮差在0.85~1.62m之间,属于弱潮河口。最大潮差为虎门最高,依次为蕉门、崖门、虎跳门、磨刀门、横门、洪奇门、鸡啼门;其中虎门黄埔(三)站最大潮差3.38m、蕉门南沙站最大潮差3.27m,崖门黄冲(长乐)站最大潮差为3.21m,虎跳门西炮台站最大潮差3.08m,磨刀门灯笼山站最大潮差2.98m,横门横门站最大潮差2.97m,洪奇门万顷沙西站最大潮差2.94m,鸡啼门黄金站最大潮差2.90m。磨刀门、横门、洪奇门、蕉门等径流较强的河道型河口,潮差自口门向上游呈递减趋势,而伶仃洋、黄茅海河口湾,自湾口向内至湾顶潮差沿程增加,赤湾多年平均涨潮差为1.38m,到黄埔达到1.62m。详见表2.1-4。

表2.1-4 口门站及主要站点潮位特征值统计表

img

续表

img

(3)山潮比。

表2.1-5统计了八大口门多年平均山潮比(多年平均净泄量与涨潮量之比),由表可见,除大虎和黄冲两站的山潮比小于1外,其他各站均大于1,说明虎门和崖门是强潮流弱径流的河口,为受潮流作用为主的潮汐通道。其余6个口门则以径流作用为主。据1954—2008年资料,珠江三角洲上边界控制水文站泥沙特征值统计于表2.1-6、含沙量统计(分统计年段)于表2.1-7。

表2.1-5 珠江八大口门多年平均山潮比统计表   单位:m

img

表2.1-6 珠江三角洲上边界控制水文站泥沙特征值统计表

img

1954—2008年资料显示,珠江三角洲河流输沙主要以悬移质为主,由表2.1-6可见,含沙量较小,各主要控制站多年平均值为0.10~0.29kg/m3,西江马口站最大约为0.28kg/m3。河流含沙量虽然较小,但因径流量大,输沙量也较大,马口站年均输沙量6377万t,三水站年均输沙量880万t,博罗站年均输沙量226万t。

表2.1-7 珠江三角洲上边界控制水文站含沙量统计成果表

img

由表2.1-7可见,在20世纪90年代前,马口、三水两站年均含沙量逐渐略有增加,但在90年代期间年均含沙量急剧下降,2000年以后,含沙量继续下降,两站各年代出现的最大含沙量也基本反映出这一规律。这主要是由于90年代初上游水库的拦蓄、上游水土保持的实施以及采砂等综合影响的结果。博罗站各年代的多年均含沙量和最大年含沙量则以20世纪五六十年代最高,之后呈减少趋势,在20世纪70年代初到80年代末,多年平均含沙量和最大年含沙量减幅不大、且基本稳定,至20世纪90年代含沙量最少,20世纪起略有回升。

20世纪90年代后,受河网区河道分流变化的影响,三水、马口两控制断面的分沙关系也发生了较大变化,三水断面年均输沙量占西江、北江来沙量的比例由80年代的9.8%提高到90年代的19.6%,马口断面的输沙量比例相应减小。

输沙量的年内分配,洪季、枯季比例悬殊,汛期河流含沙量较大,导致输沙量集中,如马口站汛期的输沙量占全年输沙量的94.7%,三水站占94.5%,博罗站占89.1%;枯季的输沙量很少,仅占5.3%~10.9%。

口门分沙比,根据珠江河口1999年7月同步实测输沙量成果分析,与20世纪90年代以前相比,东四口门输沙量有所增加,西四口门输沙量则有所减少。东四口门输沙共占八大口门的54.0%,其中虎门占4.7%、蕉门占24.4%、洪奇门占10.7%、横门占14.2%,与20世纪80年代的成果相比增加6.4%;西四口门输沙共占八大口门的46.0%,其中磨刀门占36.8%,比例有所增加,为八口之冠,鸡啼门占4.1%,虎跳门占3.3%,崖门占1.8%,均有所减小。

2.1.3.4 洪水特性

珠江流域西江、北江、东江常常在6—8月发生大洪水。西江洪水多发生在6—7月,洪水峰高、量大且洪峰持续时间长,洪水过程一般呈多峰型。西江高要站多年平均最大洪峰流量为32100m3/s,实测最大洪峰流量为55000m3/s(2005年6月24日)。

北江洪水常常早于西江和东江,一般多发生在5—6月,洪水峰型尖瘦,峰高、量不大,涨潮、落潮历时较短,北江石角站多年平均最大洪峰流量为9800m3/s,实测最大洪峰流量16700m3/s(1994年6月19日)。

东江洪水兼受锋面雨和热带气旋雨影响,洪水一般呈单峰型,涨落较快,东江博罗站多年平均最大洪峰流量为4870m3/s,实测最大洪峰流量12800m3/s(1959午6月16日)。与西江、北江洪水相比量级较小,年际变化较大。

西江、北江洪水通过思贤滘后经马口、三水进入西北江三角洲网河区,洪水过程呈平缓肥胖型,相似于西江而略带北江的特征。由于汛期洪水主要是以西江经思贤滘过北江为主,因此,洪峰流量通常是马口略小于高要,三水略大于石角。实测最大洪峰流量,马口为53200m3/s(2005年6月24日),三水为16300m3/s(2005年6月24日)。

2005年6月,珠江流域出现暴雨、大暴雨、局部特大暴雨的强降水天气过程。由于暴雨区移动路径基本上与洪水传播方向一致,致使上游小到中量级的洪水组合形成下游的特大洪水,珠江流域发生了流域性大洪水。西北江下游及珠江三角洲遭遇重现期为50年一遇至100年一遇的特大洪水,高要水文站的洪峰水位12.68m,实测洪峰流量55000m3/s,达到50年一遇;东江上中游也遭遇重现期相当于100年一遇的洪水,由于上游水库的拦洪调蓄,东江下游只出现小于5年一遇的一般性洪水。西北江洪水经思贤滘沟通调节后进入珠江三角洲,西江干流遭遇近百年一遇洪水,马口水文站洪峰流量53200m3/s,北江干流遭遇近50年一遇洪水,三水水文站洪峰流量为16300m3/s。由于适逢天文大潮,洪潮相遇,各水道口门段都出现了高水位,部分站点出现历史最高潮位;西江干流和北江干流上段由于河道断面下切强度大,河道的洪水位都低于1998年洪水和1994年洪水的洪水位。

2.1.4 河床演变

2.1.4.1 三角洲河道演变特征

(1)河床普遍下切。

多年的大规模采砂活动导致三角洲河床由总体缓慢淤积转变为大范围的下切。据1985—2005年河道实测地形资料对比分析,2000年以前,西北江三角洲86%的河道都呈下切趋势,西江主要泄洪河道(西江干流—磨刀门水道)平均下切1~2m的河段占70%,东海水道加深超过3m;北江主要泄洪通道(北江干流—顺德水道一沙湾水道)下切尤甚,特别是顺德水道,平均水深增加达3m以上;2000年以后,西江干流河槽的下切速度比北江干流快。

(2)河槽变化不均衡。

受无序采砂的影响,西北江三角洲河床变化呈现出不均衡性,北江干流及以下河道的河床变化较大,容积增加了12.7%,而西江干流及以西河道变化相对较小,容积仅增加了7.6%。河槽变化的不均衡性还表现在河道的上游段下切深度较下游段大,北江水系总体表现为上中游河段比下游河段下切深度大,如上游河段容积增加22.2%,而下游河段仅增加6.6%;西江干流2000年以前中下游河段下切幅度大,2000年以后则是上游河段的下切幅度大。

(3)河道向窄深型发展。

挖砂同时导致河道形态向窄深发展,如磨刀门水道20世纪80年代的宽深比为3.9~9.36,1999年减小为3.16~7.74,洪奇门水道出口段从5.19~5.5l减小到3.84~4.52,东海水道从3.44减小为2.45。2000年以后上述河道断面比较稳定,而上游的西江干流河道形态向窄深发展。

2.1.4.2 口门区演变特征

(1)内伶仃洋水域。

20世纪80年代至90年代中期的大规模围垦造地,使内伶仃洋大量近岸浅滩水域变为陆地。据遥感信息资料,该水域面积减少近230km2,其中西部近岸减少172km2,占75%,东部近岸减少58km2,占25%。20年左右的时间,内伶仃洋水域面积减少了22%。

伶仃洋西部口门均向外发展,到2000年蕉门口已从口外水下滩槽格局转变为一主一支的河道型格局,其中,凫洲水道长约5km,与虎门直接交汇;蕉门延伸段延伸约12km,汇入伶仃洋西槽中段。洪奇门水道左岸向东南方向延伸约8.3km;横门北汊与洪奇门汇合延伸河道右岸向东南方向延伸约11km。

内伶仃洋形态变化后,三滩两槽的大格局基本保持不变,但局部区域水动力环境发生了改变,主要体现在西部各口门外从原来宽阔的水下滩槽逐步转变为河道型水道,促使落潮动力加强,其动力向东或东南移动,涨、落潮交汇区形成的滞流区明显向东、东南及南移动,导致口门淤积区域向东南和南面发展;内伶仃洋逐步形成喇叭型河口后,有利于涨潮流集中沿潮汐通道上溯,虎门至西槽一线的潮流动力加强。

(2)磨刀门口外水域。

磨刀门经过整治后,一主一支格局基本形成,口门向外延伸16.5km,直接面向南海。口外拦门沙呈扇形发育,横洲口下泄洪水径流冲破拦门沙,形成中汊(东南偏西方向)和东汊(东南向)为主的两支槽道,中汊为磨刀门下泄径流的主通道,展现出磨刀门横洲口外新的滩槽发育格局。

磨刀门已面临南海,口门外动力环境发生了较大的变化,主要表现为横洲口外径流动力明显增加,更多的径流泥沙可从横洲口经拦门沙输送至外海,拦门沙区除受径流、潮流的影响外,风浪、西南沿岸流对口门的影响作用明显加大,动力环境更趋复杂化。

(3)鸡啼门口外水域。

鸡啼门是1958年白藤堵海后形成的一个珠江分流河口。1978—2003年,鸡啼门水道东岸围垦约16.15km2,西岸围垦约11.52km2。受南水岛与高栏岛连岛大堤及鸡啼门口外滩地开发的影响,鸡啼门口外的水动力环境发生了变化,主要表现为涨潮流主流方向东偏。目前,鸡啼门涨潮流主流经青洲岛东侧上溯,以北偏西的流向汇入主槽后向北进入口门,西滩将成为缓流区,泥沙淤积加重。

(4)黄茅海水域。

20世纪80年代至本世纪初,因实施崖南垦区及其他区域的围垦工程,使黄茅海河口水域面积减少了约124km2,其中西部近岸减少了近54km2,东部近岸减少了70km2。近20年间黄茅海水域面积减少了约18%。

黄茅海湾顶原为一宽阔的水域,自崖门与虎跳门交汇水域边滩被围占和崖南围垦、雷珠围垦工程实施后,湾顶过水断面缩窄,原水下深槽已发展成为河道型槽道,使下泄水流动力加强,径流作用范围向下扩展,滞流区下移,中滩向海推进发展。虎跳门在黄茅海—崖门—银洲湖潮汐通道强大的潮汐影响下,口门基本上处于停止发展状态。黄茅海东岸(包括大海环浅水区)因滩涂开发利用变成了平直的岸线,近岸涨落潮水流上下顺畅,近岸淤积有所减缓。西滩仍为主要的淤积区,有加剧之势,且向东南快速发展。湾口东槽以涨潮流动力作用为主,南水岛—高栏岛连岛大堤兴建后,拦截了鸡啼门径流泥沙的进入,改善了周边水域的水流流态,而珠海港防波堤兴建后,防波堤对涨潮流起挑流作用,造成局部出现回流,近期高栏岛东南侧海床及东槽部分槽段出现淤积加快之势,与该水域的水动力环境变化有着较大的关系。