平陸運(yùn)河對(duì)珠江三角洲壓咸流量的影響分析

謝升申

（廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

0 引言

我國(guó)的珠江入?？诟浇嗄陙?lái)咸潮頻發(fā)，中山、珠海最甚。咸潮發(fā)生的時(shí)候，水中氯化物濃度會(huì)急速上升，從每升幾毫克上升至250 mg以上。水的含鹽量一旦過(guò)高，飲用將會(huì)對(duì)人體造成危害。咸潮之后還會(huì)造成地下水和土壤內(nèi)的鹽度升高，給“魚米之鄉(xiāng)”的珠三角農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植被生長(zhǎng)造成嚴(yán)重影響。根據(jù)近幾年來(lái)多次與咸潮的對(duì)抗經(jīng)驗(yàn)，目前珠江口壓咸補(bǔ)淡的有效措施是利用西江上游水利樞紐聯(lián)合調(diào)度調(diào)節(jié)下游枯水期徑流，控制咸潮上溯。珠江口上游徑流的變化將直接影響咸潮上溯位置和危害程度，因此，上游的任何取水工程，尤其是跨流域的調(diào)水工程對(duì)咸潮的影響不容忽視。規(guī)劃中的平陸運(yùn)河，北起郁江橫縣西津水電站庫(kù)區(qū)平塘江口，跨平塘江與欽江支流小西江，引西江上游水至欽江，進(jìn)而直接入海。因此有必要對(duì)平陸運(yùn)河調(diào)水后對(duì)下游珠江口的咸潮問(wèn)題影響進(jìn)行分析。

1 珠江三角洲咸潮問(wèn)題與影響

對(duì)于沿河流出?？诮ㄔO(shè)的城市，咸潮對(duì)城市供水的影響是普遍現(xiàn)象。珠江三角洲供水水源主要來(lái)自三角洲各水道，在豐水年和平水偏豐年份的枯水期，一般不會(huì)出現(xiàn)供水問(wèn)題。但在平水偏枯年份的枯水期或枯水年，由于上游徑流不足以壓制咸潮上溯，加上供水系統(tǒng)抵御咸潮的能力不足，往往導(dǎo)致供水危機(jī)。

20 世紀(jì)50 年代至2005 年，珠江三角洲地區(qū)共發(fā)生較嚴(yán)重咸潮的年份有13年，尤其是1998-2005年，連續(xù)多年枯季干旱和地形演變?cè)龃罅顺毕珓?dòng)力，咸潮強(qiáng)度急劇增加，咸界明顯上移，危害越來(lái)越大，其中以生活用水影響最大。20 世紀(jì)80 年代以前，咸潮危害最突出的是農(nóng)業(yè)，對(duì)生活和工業(yè)供水的影響并不明顯。此后，隨著城市化進(jìn)程的加速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，農(nóng)業(yè)用地不斷減少，受咸潮影響的主要對(duì)象已轉(zhuǎn)為城市生活用水和工業(yè)用水。如1998 年10 月至1999 年4 月，廣東出現(xiàn)50 年一遇大旱，珠江口海水倒灌，造成中山市、珠海市大面積停水，之后居民有相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間喝著“帶咸”的自來(lái)水。2000-2005 年，因連續(xù)干旱影響，枯季咸潮不斷增強(qiáng)，危害程度和范圍也越來(lái)越大。20世紀(jì)末到本世紀(jì)初連續(xù)幾年枯水期咸潮對(duì)生產(chǎn)生活供水的影響主要呈現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn):①持續(xù)影響時(shí)間長(zhǎng)，干旱年份影響期甚至長(zhǎng)達(dá)三四個(gè)月，如2005-2006 年枯水期，平崗泵站取水口斷面水體含氯度總超標(biāo)天數(shù)達(dá)92 d，最長(zhǎng)連續(xù)時(shí)長(zhǎng)37 d；②影響范圍大，咸潮問(wèn)題直接影響區(qū)域有澳門及珠海、東莞、中山、廣州等珠江三角洲大部分地區(qū)，2004-2005 年咸潮影響人口達(dá)1000萬(wàn)人以上；③發(fā)生頻度高，上個(gè)世紀(jì)后50年共發(fā)生較嚴(yán)重咸潮的年份有7 年，而本世紀(jì)初更是連續(xù)6 年發(fā)生影響更為嚴(yán)重的冬春季節(jié)性咸潮；④危害程度深，2005年11月至2006年年初，由于咸潮侵襲，澳門、珠海累計(jì)無(wú)法供水長(zhǎng)達(dá)48 d，部分水廠供水咸度曾達(dá)10 000 mg/L，超出國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)（含氯度小于等于250 mg/L）40倍多，成為有記錄以來(lái)最嚴(yán)重的情況[1]。2006 年以后，珠江流域干旱災(zāi)害頻繁，基本上每年都出現(xiàn)咸潮問(wèn)題，影響范圍也增大，通常是通過(guò)流域水資源調(diào)度，利用上游水庫(kù)調(diào)節(jié)進(jìn)行壓咸。

2 歷年來(lái)調(diào)水壓咸實(shí)施情況

珠江三角洲近年嚴(yán)重的咸潮上溯引起了黨中央、國(guó)務(wù)院、水利部和廣東省委、省政府的高度重視。2005年初，國(guó)家防總首次實(shí)施了珠江壓咸補(bǔ)淡應(yīng)急調(diào)度，利用珠江上游水利樞紐調(diào)水，分別從貴州、廣西等省區(qū)增調(diào)水量8.43億m3下放，為珠海、廣州、中山等三角洲城市生產(chǎn)生活供給淡水水源近1億m3，確保了城市供水安全[2]。據(jù)水利部珠江水利委員會(huì)統(tǒng)計(jì)，2006 年9 月至2007 年2 月，從上游水庫(kù)增調(diào)水量5.5億m3，其中西江巖灘水庫(kù)凈調(diào)出4.5億m3（含天生橋水庫(kù)向巖灘水庫(kù)補(bǔ)水）；右江百色水利樞紐調(diào)出0.5 億m3，賀江江口水庫(kù)調(diào)出0.5 億m3。有效地緩解了珠三角咸潮造成的供水危機(jī)，縮短了咸潮侵襲時(shí)間和咸界下移。

經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐與探索，對(duì)于通過(guò)上游水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度放水壓咸的措施已由2005、2006年初的被動(dòng)應(yīng)急發(fā)展成主動(dòng)應(yīng)對(duì)、統(tǒng)籌兼顧的枯水期水量統(tǒng)一調(diào)度方式，調(diào)度方案也由單一的水庫(kù)補(bǔ)水發(fā)展到西江干流天生橋一級(jí)、龍灘水庫(kù)、百色水庫(kù)、北江飛來(lái)峽水庫(kù)等多庫(kù)群聯(lián)調(diào)，并產(chǎn)生了“前蓄后補(bǔ)”、“避漲壓退”、“動(dòng)態(tài)控制”、“精細(xì)調(diào)度”等一套先進(jìn)的流域調(diào)度理念。在枯水期來(lái)臨之前，首先通過(guò)上游水庫(kù)的聯(lián)合調(diào)度，增加西江徑流量，在此期間珠三角城市搶蓄淡水，持續(xù)時(shí)間大約為半個(gè)月；然后上游水庫(kù)開始蓄水，為下一周期儲(chǔ)備水資源，持續(xù)時(shí)間同樣約半個(gè)月，合計(jì)為一個(gè)周期。在2009-2010 年極端枯水年，共實(shí)施了9 次集中補(bǔ)水，補(bǔ)水總量高達(dá)41.2億m3。

2011 年11 月國(guó)務(wù)院批復(fù)的《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》中珠江流域部分，明確大藤峽水利樞紐參與水資源配置，與上游天生橋一級(jí)、龍灘、百色、飛來(lái)峽等大型水庫(kù)組成西、北江水資源配置體系，調(diào)節(jié)徑流時(shí)空分配，改善西江下游及西北江三角洲地區(qū)的枯水期水質(zhì)及供水條件，降低咸潮危害。

3 珠三角壓咸控制流量

受潮汐和徑流的影響，珠江三角洲的咸潮一般出現(xiàn)在冬春兩季，10月至次年4月。由于天文潮汐作用相對(duì)穩(wěn)定，咸潮活動(dòng)及其影響程度主要受上游徑流變化的控制。根據(jù)1998 年以來(lái)枯水期大潮期間的資料分析，要保證大潮期間珠江三角洲主要供水水廠取水基本不受咸潮影響，珠江入?？谒假t滘斷面流量（即馬口+三水）應(yīng)不小于4500 m3/s。又據(jù)近年來(lái)沙灣水道、小欖水道、磨刀門水道的實(shí)測(cè)逐日數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)思賢滘流量大于等于2500 m3/s時(shí)，小欖水道大豐水廠完全不受咸潮影響，沙灣水道沙灣水廠、磨刀門水道全祿水廠只有極個(gè)別時(shí)段受咸潮影響，但超標(biāo)時(shí)間只有2～3 h，供水基本不受影響；對(duì)于珠海的平崗、黃揚(yáng)、南門主要取水口均有一定的影響，通過(guò)搶淡蓄淡，配合當(dāng)?shù)厮畮?kù)的調(diào)蓄作用，可基本滿足供水的要求。

枯水期水量調(diào)度壓制咸潮的根本目的是保障供水，因此，流域水量調(diào)度必須結(jié)合供水水源系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行。第一類是珠海、澳門有一定的蓄淡調(diào)咸能力，只要通過(guò)壓咸提高取水口的取淡幾率（60%），就可保證正常供水；如將壓咸目標(biāo)定位為取水口完全不受咸潮影響，既沒必要、又不經(jīng)濟(jì)合理。第二類是廣州南部沙灣水廠、中山大豐水廠等，當(dāng)?shù)匦畹{(diào)咸能力僅僅是水廠的調(diào)節(jié)池，如日超標(biāo)時(shí)間超過(guò)4 h，將影響正常供水，這類水廠的供水受咸潮影響主要是天文大潮前后幾天。綜合考慮這兩類供水系統(tǒng)的特點(diǎn)，流域規(guī)劃確定思賢滘處的壓咸流量為2500 m3/s。從2005 年以來(lái)珠江防總已實(shí)施的不少于6年（次）流域壓咸補(bǔ)淡應(yīng)急調(diào)水的壓咸效果來(lái)看，大潮轉(zhuǎn)小潮期思賢滘斷面流量達(dá)到2500 m3/s左右時(shí)，可滿足澳門、珠海、中山、廣州的供水要求，水環(huán)境容量亦相應(yīng)得到極大改善。據(jù)此，取思賢滘壓咸流量為2500 m3/s，相應(yīng)梧州站的下泄流量為2100 m3/s。

大藤峽水庫(kù)建成后，在流域骨干水庫(kù)按照其正常發(fā)電調(diào)度規(guī)則運(yùn)行的基礎(chǔ)上，由大藤峽水庫(kù)承擔(dān)水資源配置任務(wù)，利用大藤峽15億m3的有效庫(kù)容，在枯水期進(jìn)行補(bǔ)水調(diào)度。大藤峽水利樞紐多年平均補(bǔ)水量為2.7 億m3，80%、90%的枯水年份補(bǔ)水量為分別為6.2億m3、15億m3。經(jīng)試算，經(jīng)大藤峽補(bǔ)償調(diào)節(jié)后，可將梧州站98%、95%、90%的枯水年份最枯10 d流量分別提高到1850、1950、2100 m3/s，增加了430～470 m3/s。大藤峽與天生橋、龍灘、百色水利樞紐聯(lián)合調(diào)度，可將梧州站最枯月平均流量達(dá)到壓咸控制流量2100 m3/s 的保證率由65%提高到97%，并可使三角洲咸潮影響范圍下移10～20 km。

4 平陸運(yùn)河對(duì)珠江三角洲咸潮問(wèn)題的影響

4.1 平陸運(yùn)河工程基本情況

平陸運(yùn)河是規(guī)劃中的溝通西江航運(yùn)干線與欽州港的人工運(yùn)河。早在1915 年督辦廣東治河事宜處就曾組織過(guò)勘察工作，建國(guó)后曾多次組織力量進(jìn)行勘測(cè)規(guī)劃工作，并先后提出了《平陸運(yùn)河規(guī)劃報(bào)告》。由于工程規(guī)模浩大、牽涉面廣、投資多等原因，直至目前未深入開展前期工作，僅停留在一般的規(guī)劃階段[3，4]。2009 年廣西壯族自治區(qū)重新啟動(dòng)平陸運(yùn)河戰(zhàn)略研究工作，把平陸運(yùn)河列為《廣西西江黃金水道建設(shè)規(guī)劃》中的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略研究。2017 年，水利部水規(guī)總院審查通過(guò)《郁江流域綜合規(guī)劃》，將平陸運(yùn)河作為從北部灣直接出海的遠(yuǎn)景考慮目標(biāo)項(xiàng)目。規(guī)劃中的平陸運(yùn)河，北起郁江橫縣西津水電站庫(kù)尾平塘江口，跨平塘江與欽江支流小西江，經(jīng)陸屋入欽江干流南下至欽江出?？冢蓺J州沙井港出海，全長(zhǎng)133 km，目前規(guī)劃初定3000 t級(jí)航道規(guī)模[5]。

4.2 平陸運(yùn)河從郁江引水流量預(yù)估及對(duì)珠江三角洲壓咸補(bǔ)淡的影響

平陸運(yùn)河的主要工程任務(wù)是航運(yùn)。西江干流及郁江汛期來(lái)水較豐富，運(yùn)河引水對(duì)下游徑流的影響主要體現(xiàn)在枯水期。由于目前壓咸用水調(diào)度仍存在難度，不宜減少現(xiàn)有流量。大藤峽水庫(kù)建成后，壓咸用水緊張局面將有所緩解，但大藤峽水庫(kù)可節(jié)約的用水規(guī)模難以確定。因此，運(yùn)河引水流量及規(guī)模主要應(yīng)從咸潮問(wèn)題的角度出發(fā)，以枯水期不宜減少現(xiàn)有郁江下泄流量，保證下游壓咸需要為原則確定平陸運(yùn)河的調(diào)水方案與規(guī)模。

在綜合考慮西江壓咸用水和平陸運(yùn)河航運(yùn)需水要求，提出通過(guò)西津水利樞紐為平陸運(yùn)河提供3億m3調(diào)節(jié)庫(kù)容，不減少壓咸期間郁江下泄流量。一般情況下，咸潮持續(xù)時(shí)間約100 d，3 億m3水量供100 d 用，可支撐的流量為35 m3/s。同時(shí)結(jié)合船閘開啟需水流量進(jìn)行分析，認(rèn)為35 m3/s的流量水平可支撐船閘日均開啟20次（四級(jí)方案），通過(guò)調(diào)整日均開啟次數(shù)以適應(yīng)五～六級(jí)方案。這與國(guó)內(nèi)外較繁忙的內(nèi)河雙線水閘日均開啟次數(shù)（20～25 次）相當(dāng)，可大致滿足通航需要。因此，平陸運(yùn)河枯水期可引水量可考慮為35 m3/s，豐水期則可適當(dāng)增加引水量。

從郁江干流徑流條件分析，西津水庫(kù)壩址多年平均流量1427 m3/s，運(yùn)河引水流量占西津壩址來(lái)流的2.45%；郁江下游鄰近入潯江口的桂平樞紐壩址多年平均流量1660 m3/s，平陸運(yùn)河年均引水流量占桂平壩址來(lái)流的2.11%。西津水庫(kù)壩址最枯月平均流量202 m3/s（考慮百色水庫(kù)調(diào)節(jié)后），桂平壩址枯水期平均流量480 m3/s，平陸運(yùn)河枯水期引水35 m3/s 占西津壩址枯水期來(lái)流的17.33%，占桂平壩址斷面枯水期來(lái)流的7.29%?？梢娖疥戇\(yùn)河引水對(duì)郁江年均徑流量的影響較小，對(duì)枯水期徑流產(chǎn)生一定的影響。引水流量與梧州站咸潮控制流量相比，占梧州站咸潮控制流量2100 m3/s 的1.67%，從這個(gè)占比看，平陸運(yùn)河引水對(duì)下游壓咸影響不大，通過(guò)流域水資源的整體配置，通過(guò)龍灘、大藤峽、飛來(lái)峽、百色水庫(kù)等骨干工程的聯(lián)合調(diào)度，可較大程度消除平陸運(yùn)河引水對(duì)下游壓咸補(bǔ)淡的影響，確保梧州等控制斷面枯水年份枯水期的水量，能滿足壓咸流量和生態(tài)環(huán)境水量的要求，同時(shí)也能滿足航運(yùn)水量的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

珠江河口咸潮問(wèn)題由來(lái)已久，咸潮上溯嚴(yán)重影響著澳門、珠海及珠江三角洲地區(qū)的供水安全。壓咸補(bǔ)淡的有效措施是利用西江上游水利樞紐聯(lián)合調(diào)度調(diào)節(jié)下游枯水期徑流。經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐與探索，目前已形成通過(guò)上游天生橋一級(jí)、龍灘、百色、飛來(lái)峽等大型水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度的水資源統(tǒng)一配置方式，調(diào)節(jié)珠—西江徑流時(shí)空分配，有效降低咸潮危害。規(guī)劃的平陸運(yùn)河引水將對(duì)西江下游徑流產(chǎn)生影響。因此，運(yùn)河引水流量及規(guī)模主要應(yīng)從咸潮問(wèn)題的角度出發(fā)，以枯水期不宜減少現(xiàn)有郁江下泄流量，保證下游壓咸需要為原則確定平陸運(yùn)河的調(diào)水方案與規(guī)模。引水流量占梧州站咸潮控制流量占比不大時(shí)，對(duì)下游壓咸影響不大?？赏ㄟ^(guò)流域水資源的整體配置，較大程度消除平陸運(yùn)河引水對(duì)下游壓咸補(bǔ)淡的影響。但是，大藤峽水庫(kù)建成后與天生橋一級(jí)、龍灘、百色、飛來(lái)峽等大型水庫(kù)聯(lián)合調(diào)度規(guī)則，涉及范圍廣，影響面大，實(shí)際調(diào)度規(guī)則和操作條件，需做大量的理論研究和試驗(yàn)研究加以論證。