磨刀門、橫門整治工程對河口水動力條件和生態環境的影響

張智偉

(揚州大學 水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225009)

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磨刀門、橫門整治工程對河口水動力條件和生態環境的影響

張智偉

(揚州大學 水利與能源動力工程學院，江蘇 揚州 225009)

珠江河口在近30年進行了大量的整治工程，不同工程對河口的影響散見于文獻之中。為方便研究人員了解已有整治工程的情況并開展下一步研究，該文以東四口門中的橫門和西四口門中的磨刀門為例，簡要敘述了磨刀門、橫門的整治工程對河口水動力條件和生態環境的影響，以及磨刀門和橫門在整治工程后的河床演變。

磨刀門；橫門；整治工程；水流動力條件；生態環境；河床演變；影響

珠江三角洲由西江、北江、東江組成，其河口東起九龍半島九龍城，西至赤溪半島鵝頭頸，由八大口門組成，其中東四口門由虎門、蕉門、洪奇門和橫門組成，注入伶仃洋；西四口門由磨刀門、雞啼門、虎跳門和崖門組成，形成“三江匯流、八口入海”的情勢。珠江河口徑流量大，年均入海徑流量為3 260多億m3，多年平均輸沙量為7 098萬t。珠江河口以不規則半日潮為主，多年平均潮差在0.86～1.63 m之間，屬于弱潮河口[1]。

珠江河口經濟發達，人口稠密，涉及廣東省的廣州、深圳等6市及香港、澳門特別行政區，是我國經濟最發達的地區之一[2]。珠江河口整治對整個珠江三角洲地區的可持續發展有重大影響，直接關系著流域內水資源綜合利用和生態環境等問題。

磨刀門和橫門分別屬于東四口門和西四口門，水動力條件相似，均屬于徑流作用較強而潮汐作用較弱的河口，年平均潮差分別為1.11 m和1.10 m。故本文選取磨刀門和橫門作為珠江河口整治工程的代表，綜述了其水動力條件、生態環境、河口地貌由于整治工程的開展而發生的巨大變化。

1 整治工程概況

20世紀80年代選擇磨刀門作為珠江河口的整治試驗工程以來，珠江河口八大口門的整治工程已陸續付諸實施，主要通過修建導堤、整治灘涂、疏浚航道等工程措施使珠江河口基本形成了現有的泄洪格局。

磨刀門首先以北起掛定角、南至大井角的東導堤和北起東六圍尾、向南到洪灣口的西導堤來固定泄洪主槽，再以洪灣水道作為泄洪支汊，同時規劃開發灘涂形成鶴洲北、鶴洲南等7片墾區。整治工程實施后，原口門段淺海區大部分成為陸地，形成以磨刀門主槽(橫洲水道)、洪灣水道為泄洪通道，白龍河為排水通道的格局[3](如圖1所示)。

圖1 磨刀門整治工程示意

橫門的治理主要通過自20世紀80年代中的圍墾工程進行，同時在2000年左右開始對橫門北汊實施疏浚治理工程以及在瀝沁沙尾圍等地實施導堤工程。圍墾工程實施后，口門岸線及平面邊界形態發生較大的變化[4](如圖2所示)。

圖2 橫門整治工程示意

自20世紀80年代以來，伶仃洋進行了大量的開發建設，包括了東西兩岸大規模的灘涂開發，以及廣州深水航道的建設，使航道水深從9 m浚深至11.5 m，局部地區可達13.5 m。伶仃洋東部水域的海床挖沙活動及口門以上河床挖沙使局部地區的河床灘槽地形發生明顯變化[5]。

2 整治工程的影響

珠江河口的整治工程從20世紀50年代開始實施，并且仍在不斷進行中[6]。前期整治工程的效果究竟如何，有什么不足之處可取之處，對水動力條件、生態環境、河口地貌產生了什么樣的影響，均為急需探討的問題，可為今后的河口規劃和治理提供經驗。

2.1水動力條件的影響

對于磨刀門，經過整治后以橫洲水道作為泄洪主槽，以洪灣水道作為泄洪支汊。通過多年實測地形資料發現磨刀門主槽河段在整治后出現河道容積增加，過水斷面面積增大的情況，而橫洲水道在整治后則口門深槽外移；對于磨刀門主槽，水流流速增大，泄洪阻力減少，水流輸沙能力增強，利于洪水和泥沙的下泄；徑流來沙主要集中在主槽河段，落潮水流動力增強，漲潮水流動力大幅減弱，甚至在主槽河段不形成漲潮流[3]。

對于橫門，近30 a的整治和圍墾工程使橫門北汊與洪奇門下泄水流交匯后沿南岸線下泄，使得徑流水沙的輸移路徑受到限制并發生了改變。由于口門向外海延伸，從口門上溯的漲潮流與徑流相互作用的滯流帶下移，漲潮流動力相對減弱，而落潮流則相對加強。對于橫門南汊而言，經過圍墾后，橫門南汊的落潮水流動力下移并有所加強，漲潮流動力則相對減弱[4]。

通過對磨刀門和橫門整治工程的影響對比分析發現，口門整治工程的共同點在于使落潮水流動力加強，漲潮水流動力減弱，以此利用落潮水流沖刷河段，防止河段淤積，維持入海水道的暢通。

2.2生態環境的影響

珠江口處于海陸交界的過渡區域，該區域內自然環境和人類活動的相互作用相當活躍，是典型的生態脆弱區域。在進行河口的相關整治工程時一定要密切注意保護生態系統，進行生態友好型的工程建設。橫門整治工程對河口生態環境產生了不良影響；而磨刀門整治工程加劇了河口咸潮上溯。

經過近30 a的大規模圍墾工程，廣州、東莞等市沿海圍墾總面積已達66.7 km2，整個伶仃洋面積減少約253.83 km2。雖然1999年《珠江河口整治管理辦法》的出臺，嚴格限制了灘涂資源的開發，但圍墾仍在繼續[7]，橫門口伶仃洋的面積仍在不斷減少[8]。大規模的圍墾工程導致了灘涂濕地和紅樹林海岸的銳減，造成河口生態系統中灘涂濕地的物質循環和能量流動的中斷，致使河口水生物棲息繁育的生存空間遭到嚴重擠壓。大量的導堤建設致使水生生物的正常能量交換和流動遭到了阻斷，生態系統中的物質循環和能量流動受到了影響[9]。堤防的迎水坡面以及港口工程等大量的混凝土工程則嚴重影響了水生植物的正常生長，使水生生物難以棲息，破壞了河口近岸的食物鏈系統，使得生物多樣性降低，影響生態系統的穩定[10]。

大規模的河道挖沙活動，導致河床嚴重下切，水深和河槽容積都大幅增加，直接改變了河床形態[11]。河道水深增加會顯著增大潮波的傳播速度[12]，致使咸潮上溯，咸水界向上游河段移動，因此大規模的河道挖沙活動是磨刀門水道的咸潮災害加劇的根本原因[13]。而磨刀門口門圍墾整治后，橫洲水道成為枯季主要的進潮口，口門“調淡”作用消失，使咸潮更容易上溯，因此大規模的圍墾也是磨刀門水道咸潮上溯的重要原因[13]。

2.3河口地貌演變

河口整治工程的實施改變了河口固有的地形邊界，使得河口水動力特征發生調整，并最終影響河口地貌演變過程。以整治工程實施后磨刀門、橫門的河床演變作為代表，敘述珠江河口在整治工程實施后的河床演變情況(見表1)。

表1 磨刀門和橫門主要整治工程

2.3.1磨刀門

20世紀70年代初，磨刀門為十字形的淺海灣[14]。自20世紀70年代末受人類活動影響以來，隨著不斷的自然淤積和大量的人工圍墾，磨刀門口門內的海域面積不斷減少，自1984年整治工程實施之初的17 310 hm2，縮小到1997年的6 248 hm2。整治工程完成后也即形成了以橫洲水道為主的出海河道。

對于磨刀門水道(橫洲水道)而言。河道的平均寬度、寬深比都減小，而平均水深卻顯著增加，表明主槽河段近40 a來向窄深方向發展[15]。橫洲水道上、中游段深泓線較為穩定，靠近左岸，走向與岸線基本一致，但下游段深泓線變化較大，逐漸偏向河道中間并有所擺動[14]。

整治前，磨刀門河道水流在水沙擴散和潮汐頂托的作用下，水流散亂，以致淺灘連疊，淤積嚴重[16]。整治后，由于水流集中輸沙能力增強，燈籠山至橫洲口長15.5 km的主槽河段由淤轉沖，平均水深由1983年的3.4 m增大為2000年的4.7 m[16]。

2.3.2橫門

橫門近20 a的局部整治工程和圍墾開發引起口門岸線及平面形態變化，對口外灘槽沖淤產生一定的影響。

橫門北汊與洪奇門出口匯流區經整治開發后成為堤岸約束型的河道，該河段沖刷，1984—1999年年均沖刷量約為78.38萬m3，年平均沖刷厚度約為6.17 cm[4]。而橫門北汊與洪奇門匯合延伸的槽道是主要的泄流排沙通道，該槽道沿程有沖有淤，上游段沖刷，下游段淤積[4]。橫門北汊與洪奇門出口尾閭的淺灘區是內伶仃洋西灘的一部分且沿程淤積，1984—1999年年平均淤積厚度約為0.67 cm[4]。橫門南汊，自圍墾后形成了約7 km長的河道，年平均沖刷量為21.19萬m3。而橫門南汊尾閭淺灘區總的趨勢是淤積，1984—1999年年平均淤積厚度約為0.49 cm[4]。

通過對磨刀門和橫門整治工程對河床演變影響的對比分析發現，整治工程實施后，在短時間內劇烈地改變河床的形態條件，對河床的演變趨勢產生了巨大的影響。磨刀門的主槽河段由淤轉沖，河道的平均水深增加。橫門口門處則既有沖刷的河道又有淤積河道，趨勢不定。。因此，河口整治工程可能使河口的性質和演變趨勢發生變異，在工程實施前必須對整治工程實施后可能發生的河床演變做出詳細的預測。

3 展望

珠江口大規模的整治工程已進行了30多a，并且還在不斷實施過程中。在之前的大規模整治工程中既有不少成功的經驗值得總結，又有不少失敗的教訓值得深思。隨著國民經濟的發展進入新常態，珠江口又有不少整治工程準備實施。

在今后的整治工程中，必須加強生態保護。禁止無序的圍墾開發工程，嚴格審批新的圍墾工程，做到環評不合格一票否決。在工程的設計規劃階段就要充分考慮到對環境的影響，做到對生態環境友好，盡可能保護水環境、水生態、灘涂資源，保護水生動植物的棲息地。

在整治工程實施前，必須加強理論研究，采用歷史資料分析、物理模型和數值模擬相結合的方法，對設計方案進行充分的論證，并充分利用數值模擬的優勢，進行長周期、大范圍的模擬，盡可能明確工程對周圍水域的水沙動力條件和河口演變的影響，減小對生態環境的影響。

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(本文責任編輯 王瑞蘭)

Influence of Modaomen Estuary and Hengmen Estuary Regulating Project to Hydraulic Conditions and Ecological Environment

ZHANG Zhiwei

(School of Hydraulic, Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)

extensive regulating projects has been conducted in the Pearl River Estuary over the past 30 years. The influence of the different projects exists in the different literatures. To facilitate the researchers to understand the existing situation and to carry out the next step of research, this paper based on the Hengmen, one of the east estuary, and modaomen, one of the west estuary, reviews that the regulating projects of modaomen and hengmen have influence on the hydraulic conditions and the ecological environment, and riverbed evolution of the modaomen and hengmen.

modaomen； Hengmen； regulating projects； hydraulic conditions； ecological environment； riverbed evolution；influence

2016-05-20;

2016-06-28

張智偉(1995)，男，本科，從事港口航道與海岸工程專業研究。

TV856