珠江三角洲及河口咸潮界線變化對供水安全的影響

龐遠(yuǎn)宇

（珠江水利委員會(huì)水文局，廣東廣州 510610）

1 概況

珠江三角洲及河口區(qū)河道縱橫交錯(cuò)，各類河涌有1.2萬多條，水流相互貫通，河網(wǎng)密度達(dá)0.72 km/km2，為全國平均水平的近5倍。珠江三角洲為復(fù)合三角洲，包括西、北江思賢以下西北江三角洲、東江石龍以下東江三角洲兩部分，總面積2.68萬km2。珠江河口按地理分布分為虎門、蕉門、洪奇門和橫門的東四口門，以及磨刀門、雞啼門、虎跳門和崖門的西四口門兩部分。西、北、東三江進(jìn)入三角洲河網(wǎng)區(qū)，與三角洲中小河流匯流出海，構(gòu)成“三江匯流，八口出?！钡乃蹈窬帧?/p>

2 咸潮活動(dòng)規(guī)律及含氯度變化

珠江三角洲平原河網(wǎng)河道比降平緩，潮差小，水動(dòng)力較弱。八大口門動(dòng)力特征不盡相同，泄洪納潮情況不一，其中位于東、西兩側(cè)的虎門和崖門屬于湖優(yōu)型河口，以潮汐作用為主。珠江河口的潮汐為不正規(guī)半日混合潮型，一天中有兩漲兩落，半個(gè)月中有大潮汛和小潮汛，歷時(shí)各3d。在一年中，夏潮大于冬潮，最高、最低潮位分別出現(xiàn)在春分和秋分前后，且潮差最大，夏至、冬至潮差最小。因受汛期洪水和風(fēng)暴潮的影響，最高潮位一般出現(xiàn)在6—9月，最低潮位一般出現(xiàn)在12—2月。

與潮汐變化相對應(yīng)，珠江河口區(qū)含氯度變化過程具有明顯的日、半月、季的周期性，一日內(nèi)兩次高潮所對應(yīng)的兩次最大含氯度及兩次低潮所對應(yīng)的兩次最小含氯度各不相同，通常珠江河口區(qū)水體氯化物的日最大值出現(xiàn)在漲憩附近，最小值出現(xiàn)在落憩附近。在半個(gè)月為周期的天文潮期中，由小潮轉(zhuǎn)大潮期間含氯度明顯增大，由大潮轉(zhuǎn)小潮含氯度明顯減小，咸潮峰值出現(xiàn)在大潮前3～5d。

咸潮入侵是河口最主要?jiǎng)恿^程之一，是河口區(qū)特有的自然現(xiàn)象。珠江三角洲河道縱橫交錯(cuò)，受徑流和潮流共同影響，水流此消彼長。當(dāng)高鹽水團(tuán)隨漲潮流沿著河口的潮汐通道向上推進(jìn)，鹽水?dāng)U散、咸淡水混合造成上游河道水體變咸，即形成咸潮（或稱咸潮上溯，鹽水入侵）。一般咸潮的參數(shù)為氯化物（以Cl-計(jì)，或簡稱含氯度、咸度）。GB5749-2006《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，氯化物均應(yīng)不大于250mg/L。GB3838-2002《地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于集中式生活飲用水地表水水源地補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)中，氯化物的限值也為250mg/L，因此當(dāng)河道水體氯化物超過250mg/L，就屬水質(zhì)超標(biāo)，咸界通常指河道水體含氯度為250mg/L的位置。珠江三角洲咸潮一般出現(xiàn)在10月至次年4月。

3 咸潮歷史變化及對經(jīng)濟(jì)社會(huì)用水影響

20世紀(jì)60年代到80年代，隨著珠江三角洲聯(lián)圍筑閘的逐步推進(jìn)和河口的自然延伸，河網(wǎng)區(qū)徑流、潮汐動(dòng)力逐漸減弱，磨刀門、虎門、蕉門、洪奇瀝、橫門的咸潮影響明顯減弱，雞啼門、虎跳門、崖門的咸潮影響略有減弱，咸界逐漸下移。這一時(shí)期珠江三角洲受咸潮危害最突出的是農(nóng)業(yè),經(jīng)常受咸害的農(nóng)田有4.53萬hm2，遇大旱年咸害更加嚴(yán)重，如1955年春旱，鹽水上溯和內(nèi)滲，濱海地帶受咸面積達(dá)9.20萬hm2之多。改革開放之后，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化水平提高，大幅度的采沙引起河床急劇變化，珠江三角洲納潮量迅速增大，潮汐動(dòng)力加強(qiáng)，這種趨勢逐漸抵消并超過了由于聯(lián)圍筑閘和河口自然淤積延伸導(dǎo)致的潮汐動(dòng)力減弱趨勢，咸潮強(qiáng)度逐漸由減弱轉(zhuǎn)至增強(qiáng)。同時(shí)，隨著珠江三角洲城市化進(jìn)程的加速發(fā)展，受咸潮影響的主要對象逐漸由農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)和生活。21世紀(jì)之后，隨著用水量的大幅提高，同時(shí)受2002—2011年連續(xù)10年枯季干旱、三角洲河道地形演變、枯季西北江分流比變化等多重因素影響，咸潮影響加劇，咸界上移，珠江三角洲生活、工業(yè)用水受咸影響加劇。

4 近年來咸界變化對供水影響

珠江三角洲及河口地區(qū)人口密集，產(chǎn)業(yè)集中，是國家重要戰(zhàn)略——粵港澳大灣區(qū)的重要載體，區(qū)域發(fā)展要求高，取水量大，咸界位置不同，直接影響區(qū)域的供水安全。西北江三角洲下游的中山、珠海市許多取水點(diǎn)離出?？陂T較近，是我國主要的咸潮受災(zāi)區(qū)之一。受用水不斷增長、流域上游來水持續(xù)偏枯、河道下切等因素共同作用，珠江三角洲咸潮活動(dòng)愈益強(qiáng)烈。珠江三角洲地區(qū)2000年以后接連發(fā)生嚴(yán)重咸潮，導(dǎo)致澳門、珠海、廣州、中山等城市供水咸度超標(biāo)，咸潮強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間與上溯距離最為顯著的是2005—2006年、2007—2008年、2009—2010年、2011—2012年和2019—2020年5個(gè)枯水期。

選取珠江三角洲及河口范圍內(nèi)磨刀門水道進(jìn)行說明，磨刀門水道是生活、工業(yè)取水的主要水源，是西江主要出海水道，其泄洪和排沙量居八大入?？陂T之首。以對咸界線敏感的上游徑流與咸界線的對應(yīng)關(guān)系和咸界線位置變化分析，通過2005—2006年、2011—2012年枯期咸界線對比，西北江交匯處的思賢斷面2005年12月至翌年2月平均流量由1908m3/s增加至2011年的2505m3/s，平均流量增加近600m3/s，增幅達(dá)31%,結(jié)合考慮思賢節(jié)點(diǎn)三水與馬口斷面枯期分流比變化影響（2005年枯期三水分流比為15.1%，2011年枯期三水分流比為19.5%），則2011年枯期西江干流馬口流量比2005年平均流量增加約400m3/s。但2011—2012年磨刀門咸潮影響程度仍較2005—2006年大。

從磨刀門水道咸界線變化對比分析可以得出，2009—2010年枯水期是最近15年咸潮影響最大的一年，平均咸界上溯距離最遠(yuǎn)，為24.18km（距口門）；2005—2006年枯水期次之，上溯距離為22.13km。2015—2016年枯水期是最近15年咸潮影響最小的一年，咸潮影響主要在河口附近，平均咸界為0.31km；2019—2020年枯水期平均咸界為16.10km。磨刀門水道近15年枯水期平均咸界統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖1。

圖1 磨刀門水道歷年枯水期平均咸界圖

總體而言，珠江三角洲咸界有上移的趨勢，不同流量級(jí)下，不同水道的最大咸界增長程度不同，不斷上移的咸界線對珠江三角洲供水產(chǎn)生嚴(yán)重影響。2005—2006年枯水期，咸潮影響范圍擴(kuò)大到廣州、東莞、中山的大部分地區(qū)，甚至佛山的南海區(qū)也受到影響，區(qū)域影響人口近1500萬人，并已嚴(yán)重影響澳門特別行政區(qū)和珠海市的市民生活和社會(huì)安定。為保障澳門、珠海及珠江三角洲地區(qū)供水安全，2005年以后，珠江防總連續(xù)實(shí)施了流域枯水期水量調(diào)度。通過對西北江上游龍灘、百色、飛來峽等大型水庫的精細(xì)調(diào)度，咸潮對供水影響得到有效緩解。但珠海、中山等地的供水還是受到一定程度咸潮的影響。如2011—2012年枯季，磨刀門水道主要取水口總體的超標(biāo)時(shí)數(shù)、超標(biāo)天數(shù)、連續(xù)不可取水天數(shù)等指標(biāo)仍是2004年冬以來最大。2019—2020年枯水期，中山市共遭遇10輪咸潮襲擊，且咸潮形勢為近10年以來最為嚴(yán)峻的，全市供水水廠46%的供水能力受到影響，威脅中山市供水安全。

5 保障城市供水安全的路徑初探

咸潮入侵主要受淡水徑流及潮汐動(dòng)力作用影響，其次還有河口形狀、河道地形、水深、不同水道分流比變化、風(fēng)力風(fēng)向、海平面變化等因素影響。由于咸界線是多種因素的綜合反應(yīng)，是一個(gè)復(fù)雜綜合的過程。珠江三角洲不同來水情況下，目前最大咸界范圍已持續(xù)影響到了粵港澳大灣區(qū)西區(qū)的中山、珠海、澳門等城市供水安全。

當(dāng)前和今后一個(gè)時(shí)期，咸潮對供水安全的影響因素不會(huì)消除，從促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)，有力保障中山、珠海、澳門等全面建設(shè)社會(huì)主義現(xiàn)代化提供水安全保障出發(fā)，必須針對區(qū)域咸潮發(fā)展特點(diǎn)、發(fā)生規(guī)律和趨勢進(jìn)行判斷，以問題為導(dǎo)向，立足區(qū)域整體和建立水資源空間大尺度配置格局，科學(xué)謀劃流域-區(qū)域-本地聯(lián)合保障的水網(wǎng)戰(zhàn)略布局，提出解決珠江三角洲西區(qū)的供水安全方案。

1）按照“水源集中上移-本地調(diào)蓄擴(kuò)容-區(qū)域供水互聯(lián)”總體水網(wǎng)布局路徑，將“水源集中上移”至咸潮活動(dòng)區(qū)外，以西江水源為核心，解決受咸影響城市的日常供水安全；強(qiáng)化“本地調(diào)蓄擴(kuò)容”增加供水體系中調(diào)蓄能力，利用落潮時(shí)段搶淡，有效應(yīng)對咸潮威脅，提高過境客水資源的利用率，提高應(yīng)急備用能力；“區(qū)域供水互聯(lián)”是形成城市群之間、城市各供水片區(qū)之間供水互聯(lián)互通互濟(jì)，保障粵港澳大灣區(qū)西區(qū)中山、珠海及澳門等城市群供水安全。

2）可積極推進(jìn)三角洲區(qū)域控制性調(diào)配工程的論證工作，推進(jìn)珠江三角洲思賢與天河南華等重要節(jié)點(diǎn)生態(tài)控導(dǎo)工程前期論證和建設(shè)，進(jìn)一步提高西北江三角洲河網(wǎng)區(qū)水資源調(diào)控能力。通過西、北江中上游水庫群和思賢、天河南華生態(tài)控導(dǎo)工程，聯(lián)合調(diào)控三角洲西、北江片區(qū)枯水期河道流量，抑制咸潮對城市供水威脅，提高特枯水年珠海、澳門、中山等地供水保證能力，改善廣州與佛山地區(qū)河道的水環(huán)境條件。