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珠江河口概况及其主要水利問題
李文泰 韋舍信 陳念慈 沈燦燊
1 珠江河口(三角洲網河區)的基本情况
1.1 地理形勢
珠江流域是由發源於雲貴和越南民主共和國的西江,發源於湘贛的北江以及發源於贛省的東江所搆成。全流域面積約共437,200平方千米,其中西江流域、北江流域、東江流域,三角洲網河區面積分别爲341,400、45,940、27,400和10,109平方千米;其餘爲流入三角洲諸水的面積。
珠江三角洲網河區是指西北江在三水思賢滘匯流以下以及東江在東莞石龍以下的廣大冲積平原,按照蘇聯專家隆莫伊洛夫教授對河口所下的定義,我們所指的三角洲網河區就是珠江流域的河口段,而近口段則在西江爲思賢滘至德慶以上,北江蘆苞附近至思賢滘,東江鐵崗附近至石龍;海濱段爲南海。
珠江三角洲網河區位於廣東省中南部,在北緯22~23°和東經112°~114°之間,是珠江流域的最大平原和最富饒的地區,人口約有520萬人。
珠江三角洲網河區,河涌密佈,縱横交錯,西北江水流相互溝通,相互影響,東江水流則較爲獨立流入伶仃洋。
本區東西北外圍山地較多,南瀕南海。區内除有丘陵如南海的西樵山、廣州附近的白雲山等散見於各處,尚有個别的山地如中山縣南部的五桂山、斗門的黄楊山分佈。地貌以平原爲主,有少量丘陵低山分佈,爲本區特點之一。
本區地勢一般是西北稍高,東西和南部較低(東江河口部分則自東向西平緩傾斜) 。
1.2 水系概述
西江近口段自德慶向東流135千米至思賢滘與北江溝通,但主流轉向南流,由磨刀門入海,流長約150千米,另外尚分數支由横門、崖門、虎跳門、泥灣門入海並有小股水流經洪奇瀝和蕉門出海。近口段内高要上下有三榕峽和羚羊峽收束河床,三榕峽寬370米,長5.5千米,最深點達70米以上,羚羊峽寬約330米,長7.5千米,最深處有80米。德慶以下有較大的支流羅定江和新興江匯入,進入河口段以後,思賢滘以下約3千米的馬口峽寬約500米,最深處約40米,在河口段還有高明河和潭江兩支流匯入。
北江近口段從蘆苞南流至思賢滘23千米與西江相匯,進入河口段後,經順德水道及沙灣水道爲其主流(流長92千米),部分分流至廣州前航道與東江南北支流匯於獅子洋(蓮花山水道)經虎門出海,另分數支由蕉門、洪奇瀝出海。洪水時期由蘆苞西南二涌分洪與流溪河匯經廣州前航水道出虎門入於南海。
東江近口段由鐵崗至石龍約28千米;河口段由石龍至獅子洋,主流爲北支長約40千米,另一南支及其分流倒運海入獅子洋經虎門入海,河口段内有較大的支流增江加入。
三角洲河網河區由西、北、東三條江的河口段所搆成,水流分經八門出海:自西向東爲崖門、虎跳門、泥灣門、磨刀門、横門、洪奇瀝、蕉門和虎門。河口成漏鬥灣。
1.3 氣候特性
本區屬於副熱帶氣候,没有冬季,以廣州爲例,見表1,一月平均温度在13.2℃,七月平均温度是28.2℃,年平均温度爲22.1℃,絶對最高温度38℃,最低0℃,變幅爲38℃,月平均温度在20℃以上的月份有7個月,并且雨量充沛,年平均雨量在1800毫米左右,雨量集中在5-8月份,約占全年雨量60%(珠江流域本以4-9月爲汛期,50~55年統計汛期雨量平均占全年85%,其中最集中的1955年爲94.1%—9個站的平均值),在9月後期,臺風盛行期間,也常有大暴雨。
本區雖然没有冬季,但隔幾年偶爾會有一、兩次大寒潮南侵,三角洲一帶地區亦可降到0℃以下。如1955年1月12日的大寒潮,廣州市中山大學最低氣温爲-0.7℃,最低地面温度竟達-6℃,廣州東郊石牌農場氣温爲-1.5℃,中山縣沙蓢最低温也在-1.5℃。1957年1月的大寒流,廣州最低氣温也在0℃以下,廣州及其附近的小河内邊緣結成2-3mm厚的冰塊,普遍發生霜凍。這對遍植熱帶和副熱帶農作物的本區,是一個極大威脅。
本區所發生的霜凍是平流輻射霜凍。霜凍一來,氣候驟然急降,寒潮來臨前氣温在20℃以上,寒潮一來,48小時内氣温可降到0℃附近,温差可達20℃以上,驟暖驟寒,植物便會加速凋萎。
本區雨量充沛,但雨量變率極大,不論年度變率和季節變率都很大,大旱年、大澇年也常常發生。見表2。且常雨不適時,又多暴雨,神灣的最高日暴雨量爲446.2毫米,歷時11小時44分鐘,而最大暴雨强度達每小時135毫米(1955年5月10日)。1926年7月19日香港24小時雨量記録有達534.0毫米的,1955年臺山縣一次臺風過境(1955年7月12日降雨730.4mm),暴雨形成急流,伴以强風,使表土流失,農作物損失極大。
還有一點,就是年内降雨季節分配不均且不適時,當最需水插秧時3、4月和水稻吐穗揚花的9、10月的雨量較少。以廣州爲例,9、10兩月多年平均雨量僅爲53.4毫米,3、4月僅爲144.4毫米,而蒸發量(指蒸發器内)竟達154.3和142.4毫米,超過了同時期的雨量,爲三角洲帶來旱患。
本區雨的類型:春季多氣旋雨和鋒面雨,夏秋之間多熱雷雨,秋季則多臺風雨,至秋季鋒面過境時,因鋒面移動迅速,降雨歷時短、雨量較少,而冬季則在高壓控制,1500米以上高空常有一較穩定層存在,固降雨之機會稀少。
此外,臺風也是本區一個很大的威脅,臺風發源於菲律賓以東洋面和中國南海兩處,以在菲律賓以東洋面發生的臺風侵襲的機會較多。根據中山大學研究,50年來侵襲廣東的臺風,在本區發生約占62.2%,多通過Bacco-mamila間襲粤,(約占63%),這一綫可説出侵粤臺風的危險綫。臺風在廣東登陸,以海南島——雷州半島,珠江三角洲一帶及韓江三角洲附近三處居多,按1884-1941和1946-1949香港的記録來研究,侵襲珠江口及其附近的臺風達74次,6月到11月都有出現,以7-9月的次數最多(約占全部的1/3)。
臺風來時,帶來極大風力和暴雨,1951年9月2日臺風在本區附近海面發生12級大風,風速達30m/s,按照香港天文臺的觀測成果换算,風壓達5500kg/㎡,十分巨大;一般風速也在26m/s左右,進入三角洲内部風力仍達八級上下,如果防禦不好,則禾稻倒伏、果樹摧折、船複屋毁、堤塌浪涌、城鄉均受破壞,損失很大。
臺風來襲時,以東偏北的强風次數最多,東風次之,東偏南風又次之,而西風及北風較少。
1.4 地質和地形
珠江三角洲及其附近地區,屬於華南古地塊一部分,中生代以前,已被剥蝕得相當平坦,中生代後期,劇烈造山運動使古地塊受到褶曲運動和火山活動,花崗岩侵入,掀起成高山。白堊紀以後,向斜谷大部分被紅色岩系所填充,此後,經過不斷侵蝕,第三紀-第四紀時間,海平面數度昇降,紅色岩系以及一些花崗岩的丘陵再次被削平,成爲今日的殘丘。第四紀以後,河流侵蝕較盛,加以近期地殻上昇的結果,原來的淺海灣和谷底,蓋上了一層冲積物,造成了今日東、西、北三江下游的廣大平原。
本區的地質搆造和岩層的分布較簡單,除了廣闊的近代冲積層以外,以紅色岩系及花崗岩分佈最廣,寒武紀前的變質結晶岩及古生代以至侏羅紀的頁岩、、矽岩、石英岩等均有零星露頭。結晶片麻岩見於中山平廟的五桂山,順德禺南一帶以石炭紀水口系的石英砂岩分布較廣。紅色岩系的分佈則遍見於全區,廣州附近,又見小坪系露頭出現,這些地層,被削得相當低平,或成爲基岩,只有小部分露頭。
本區地勢除西北部有較高的山嶺外,在平原上散見100m以下的丘陵。它們大部分是由第三紀的紅色岩系,及石炭紀的石英砂岩所造成。其分布散亂無章,可能由於未經强大横壓力,只受撓曲或重力斷層作用。另一方面,本區普遍存在多級的侵蝕面,如浪蝕階地、岸坡、海穴之類地形。
本區北部丘陵散落,冲積平原和丘陵犬牙交錯,靠北部外緣有花崗岩形成較高的山嶺——蓮花山和羅浮山脈等。在三角洲内也見有200-400米的花崗岩丘陵,爲西樵山和廣州附近的白雲山等等,這種多丘地形爲其他三角洲所少見。在本區南部順德——沙灣以南,爲廣闊平原,有些沙田區地面高程甚至低於河面,全靠堤圍保護,南北兩種景觀截然不同。
中大師生最近曾到東莞,博羅一帶考察,發現數處有介殻近代化石層,表明本區在不久以前,海水面曾幾度發生昇降運動。
在本區地層中發現了下列幾種地層:
(1)三水 60m卵石層,40m、20m侵蝕面,8m、15m和22m三級岩成階地。
(2)廣州 60 m、40 m和20m侵蝕面 <5m海穴
(3)博羅 15-20m介殻層
(4)東莞 40m和20m臺地 10-15m介殻層
(5)中山 40m、20和15m臺地,10-15m海邊岸坡,5-10m海蝕平臺、海穴。
諸如此類的證據很多,不再一一列舉。深入三角洲北部的花縣聯珠和西部高要七星岩,皆有近代洞穴和堆積。
由上證明:第四紀以來,海水面在本區至少曾經分别到達過60、40、20、15、10和5米的高度。
珠江三角洲究竟在什麽時候開始形成?這雖然不能嚴格刻畫各個時代的界限,但可由下列事實,得到一個梗概:
(1)順德板泥層,深度30-30.6m,見有腐木,可見堆積時代不久。
(2)南海,東莞,順德,中山,高要皆産蚝殻,分布遍於整個三角洲,有些地區(如中山涌頭)淺丘谷地,仍見蚝殻層。
其它如番禺大洲,有龍船挖出;12年前中山石岐開井,有鐵錨出土。
由此可見,三角洲露出水面,僅僅是千百年來之事,我們從古籍中找到下列資料:
(1)漢末(1600年前)廣州外圍的冲積地,仍處在水面之下(見元豐九域記)
(2)宋朝海防設在三水,可見該處當時仍是海防要地。三水段的北江大堤,在明朝時開始修築,當時海水達到歐邊(見廣東通誌)
(3)順德建制於明景泰三年(1452)距今不過504年,查該縣清咸豐縣誌圖載,境内由30餘個沙島組成,當時容奇桂州仍分離不相連。
(4)宋景炎三年(678年前)順德以南和中山北部仍是汪洋(廣東通誌)。
(5)根據清木刻板香山縣誌圖載,當時中山北部僅有横檔、大小黄圃、港口鋪和海心沙等十餘個沙島露出水面。横門——浮圩一綫以東,仍處在波濤中。
由上述歷史記載可見下列事實:唐朝以前,三角洲大部分尚未露出水面;元明之間,順德一帶已有許多沙洲;清初,三角洲北部已全成陸地,中部成漫流狀態期,中山一帶,開始形成沙洲;目前,三角洲南部正在漫流狀態期中,沙洲已向更南的漏鬥灣進攻。
從歷史上考證,道光十三年(1882年)到1953年,萬頃沙伸延了81.5千米,其伸長率每年爲110米。由實地調查可知,在最近25年内,萬頃沙確實向海方伸長2800米,平均數字與上述相差無幾,世界上其它著名三角洲,如尼羅河每年伸長24m,波河13m,密西西比河104m,皆不及珠江三角洲。
再補充一點,珠江河口成一漏鬥灣形狀,而三角洲仍在繼續發育過程中。從華南的裏亞式海岸及沿海小島浪蝕遺迹來看,古海岸綫在上昇,但是否爲大降小昇,這是專門問題,留待以後專家重新考證。
1.5 水文特徵
1.5.1由於珠江流域水量充沛,流域面積雖較黄河爲小,但産生的逕流總量及洪峰流量都大於黄河,僅次於長江而成爲全國水量第二的大河。
可以知道珠江流域的年平均總逕流量達3,516×108公方,流量甚爲充沛,其逕流模數亦較大。
這兩年的年平均含沙量在梧州爲0.406 kg/m3,在清遠爲0.143 kg/m3,比黄河、永定河和長江等河流都小,説明含沙量不是珠江流域的嚴重問題。
1.5.4 潮汐現象
廣東潮汐現象與中國南海的潮汐有密切的關系,南海的潮汐受兩種潮波的影響,一爲由東北經臺灣島與吕宋島間的水道而來的潮波,一爲由東南經菲律賓島與西裏伯島間的水道而來的潮波。此外,還受季候風和臺風的影響,故廣東沿岸的潮汐現象頗爲復雜,特别是珠江三角洲網河區所受的影響更爲復雜。
珠江三角洲網河區的潮水是河中的淡水受海潮的頂托,每日隨着海潮的漲落,有規律地往返於珠江口中,但潮水感應的範圍,則隨着季節的不同和河水流量的不同而异。枯水期潮水的影響東可到惠陽縣的鐵崗,西可達西江的梧州德慶,北可扺北江蘆苞以上;中水期可到三水和東江石龍;根據1955年的資料,洪水期潮水影響範圍則僅及於西江的天河、江門和南華至鶯哥咀一帶,北江的三善滘和板沙尾,以及東江的大盛附近。由於有些年份幹流的枯水流量小,珠江口外的鹹潮可上涌侵入廣州地區。例如1955年春旱,鹹潮由虎門直侵廣州,使廣州的食水也帶有10%以上的鹽分,瀕海的沙田早造禾也不能依時插秧。夏季西、北、東江帶來大量洪水扺禦鹹潮上涌,使瀕海的沙田在晚造可得到大量淡水的灌溉而獲得豐收。但西、北、東江的洪水位抬高也可使沿江堤圍受到很大的威脅。旱年洪水不大,則珠江口一帶沙田的晚造生産,也受到鹹潮威脅,輕則减産,重則失收。三角洲網河區上下游對水位的要求存在矛盾。
珠江三角洲的水文復雜情况還在於:西、北、東江洪水漲水時間先後不同,淡水經過縱横交錯、相互溝通的河汊,流向8個河口才能出海,每日的漲潮或大或小、或先或後,潮水分别從8個河口灌入各干支流,頂托淡水滯留於三角洲内,潮退時河中淡水隨着鹹潮向外排泄。這種來自多種途徑、作用方向相反的水力相互消長,造成了混亂而復雜的水文現象。要搞好珠江三角洲網河區的防洪、排水、灌溉和航運等事業,必須徹底研究清楚這種特别混亂而又復雜的水文現象。
珠江三角洲網河區的一些潮汐現象:
(1)近口門的河段或受洪水影響微弱的地方,日潮不等現象各月均有發生,且過程大致是相應的。但由於影響因素復雜,同一月的最高潮位或最低潮位可能不在同一日出現,例如,西江口的神灣、洪奇瀝口的萬頃沙西和廣州前航道口的黄埔都有這種情况。
(2)在春秋分期間以上下弦附近、夏冬至期間則以朔望附近發生的日潮不等現象,潮差往往是最小甚至接近零,也有成爲日潮的;最大潮差多發生於朔望前1日至後4日。
(3)假潮現象
1)氣象假潮:以氣壓臺風影響最爲顯著,例如干霧水文站(在虎跳門與泥灣門之間的一個測站,現已撤銷)在實際觀測過程中曾發現若未來1~3天内有較大臺風吹襲時,則可覺察到水面在無風的情况下會有極短暫(2~5分鐘)而幅度在10厘米以上之起伏。
2)天體分轉分潮:當日潮不等潮差極小時,往往在一個太陽日可出現幾次高低潮,這些混雜假潮有時還會很顯著,并且上下游站甚至前後數日的發展都很相應使人難以分辨的。例如,三江口、神灣、叠石三個測站。
在寬闊的珠江口高潮出現時間較早,其次爲西江,最遲爲北江,等潮時綫接近一個倒W形。從西北江思賢滘處匯潮的現象來看更可説明西江高潮出現的時間較北江早,有時西江高潮甚至可越過思賢滘進入北江。1955年實測資料中枯季的高潮出現時間的比較可説明這一點。
這也可以説明河面寬,河床平緩,潮波傳播速度大,上溯距離較遠的情况(潮波在西江可上溯到距河口約300千米的地方,而在北江僅上溯約100千米左右,按距離約爲3∶1)
漲潮歷時上游站比下游站短,而退潮歷時則比下游站長。53年1月馬口站資料:平均漲潮歷時爲4 h 41min,退潮歷時爲4 h 50 min,而神灣站同期相應的平均漲潮歷時爲5 h 54 min,退潮歷時爲3 h 37 min,即馬口站漲潮歷時比神灣站短1 h 13 min,而退潮歷時則長1 h 13 min。北江水藤站與萬頃沙西站情况也類似,水藤站1月份平均漲潮歷時爲5 h 05 min,比萬頃沙西站的5 h 33 min短28 min,而平均退潮歷時爲7 h 11 min,比萬頃沙西站的6 h 43 min長28min。
(6)洪水對潮汐的影響
1953年5月,西江洪水波於2日初達梧州,2日至5日之間漲勢較爲平緩,至5日10時以後,漲勢轉劇。18時之後高要站洪水漲勢也轉劇。馬口站以上河段已無顯著之高潮。漲率達7cm/h時,潮相已全部消失。24日水位於3.0米處相對穩定,28日又以2cm/h的漲率上漲,但至30日水位漲至4.0米時却仍有潮汐現象(27日爲望日大潮期),6月洪峰退落,水位在3.2米時潮汐現象漸顯;這説明洪水期間潮區界下移之情况不僅取决於水位之高低,同時也與洪水之漲落速率,即洪水波之前進速度及潮波之强弱有密切關系。上游站受洪水影響潮汐現象消失的時間比下游站長,潮波消失開始的時間更早、終了的時間更遲。
(7)一些潮汐特徵情况
從西北江枯季的一些月份的高潮位及最低潮位的記録不難看出,在同一個水系中的高潮位及潮差(在一個潮週期内)是向上游遞减的,而最低潮位是向上游遞增的。
1.6 土地利用
本區耕地大部分屬冲積土,尤以“沙田”爲主。沙田指地勢平坦、土壤肥沃,可利用潮水灌溉的土地。據歷史上的考證,公元972年(宋代開寶五年)即開始有沙田的圍墾。當時東莞一帶海邊,先開爲鹽田,後河流泥沙灘日積,終成稻田。
面積較大的沙田區萬頃沙,在清干隆年間(公元1736-1795年)還只是低潮時露出沙脊的沙洲,干隆18年(公元1753年)開始有人用石椿圍築堤壩開始耕作,至1764年共成田150頃,目前萬頃沙已有沙田50000畝以上,發展十分迅速。
沙田的形成,大致分爲五個階段:首先是沉沙漸多,魚族聚游,稱爲“魚游”;以後積土增多,水深逐漸變淺,可看水下淺土,鳥鶴可立其中,稱爲“鶴立”(統稱水坦),此時初具沙田條件;若再加以人工簽椿沉石,打好基底,並在要隘處壘石成壩,放水沉泥,至積土浮現水面,但因積土鹵性很强,只生鹹草,稱爲“脊鹵”;以後積土日高,可開溝引灌,雖仍爲潮水所侵,但可種植抗咸性較强的赤谷,便可稱爲“潮田”。再過幾年,地勢更高,其外圍又有新“潮田”出現,老潮田咸性减弱,潮水影響减少,加固堤壩後,可以改種一年兩熟的“挣藁”稱爲圍田,也即是沙田。故沙田區的堤壩,是形狀大小不一,相連毗接的。
本區耕地中土壤多爲冲積層,土質大半屬沙質壤土,多屬低地土系中的珠江系、西江系。土色灰至灰黑。此外粘壤土、壤土、粘土和淤土亦有分佈。至於唐家系、龍眼洞系、江村系、石牌系及高地土系中的廣州系、羚羊系、鐘村系、小坪系和常平系等也有發現。
根據中山大學對萬頃沙的調查報告,其耕地土壤成分(%)。
沙田初成時,土壤肥力大,但含鹽度大,最大達5‰-7‰,土層厚度2-3米,易於滲透,新冲積沙田含氮過多,多植水草或蓮藕除咸,再植水稻。但耕作多年水稻後,若不施肥,則土質肥力大减,除鉀含量外,磷和氮不足,土性微酸。
本區的農作物主要是糧食作物,占全部耕地面積的79%左右,其次爲魚塘。甘蔗、桑蠶、果樹(荔枝、芭蕉、菠蘿、黄皮、風眼果、龍眼、板楊桃、番石榴等熱帶果品)也佔有重要地位。在順德、南海一帶,桑基魚塘,星羅棋佈,大量養蠶,桑葉每年可收七造,蠶抽絲後,蠶蛹及蠶糞放在魚塘内飼魚,塘泥又肥桑基,使土壤肥力得以繼續持久,是本區一個特色。
本區水稻耕作一般有二種方式。
(1)翻耕
翻耕指一年内植早晚稻兩造。早造於一月中旬開始耕犁耙田,三月初旬浸種播秧,秧期一個月,四月下旬移植,移植15天後進行一次中耕,隔10天再進行一次中耕,七月上旬收割。接着八月中旬插晚造秧,十一月中旬收割,豐産田最高畝産可達千斤以上,如萬頃沙裕安圍畝産高達1243.4斤,一般畝産也有5-6百斤。
(2)挣藁
挣藁指在勞動力或肥料缺乏的沙田、或在田地低窪、雨季及汛期易受淹的沙田,進行早晚兩造間作的種植方式,也即是在早熟種早稻插秧後10天就間插晚熟種晚造秧,晚造秧生長期比早造秧長4-5個月,分兩次收割。
目前,沙田一般不進行冬耕,但部分民田預晚稻收割後種一次雜糧或蔬菜,合計共三造。如冬季不進行冬耕,則一般會實施入泥施肥、犁白曬田、修築水利、放水浸田殺蟲等備耕工作。
在各江下游還有大量窪地,這些窪地可分爲半年積水和全年積水兩類。如北江下游三水縣内的横山渦、稔涌渦和大塑渦,都是大片的窪地,面積共185k㎡;東江下游的東莞、惠陽、茶山一帶,窪地受淹面積達136086畝;西江下游的高要附近也有許多窪地。不少窪地分佈在人口稠密交通方便的地區之間。窪地一般在汛期全部積水,水深2到3米不等。冬秋兩季,部分窪地積水消退,可以耕作,爲半年積水類;其餘仍積水1米左右,爲全年積水類。
窪地成因主要是田面低,内澇無法排除。如三水縣,窪底低於海平面的窪地達十餘處,潮水可以到達。農民對窪地圍以堤圍,在雨季雖然洪水被堤圍所阻無法進入,但内澇亦無法排出。中山大學曾做過研究,對部分窪地進行評細勘查。目前小部分窪地已改爲農場,但大部分仍因無法排水而被荒棄。
在清遠的窪地區,部分地方曾發生血吸蟲病。一般窪地易滋生蚊蟲,成爲瘧疾的大本營。
1.7 珠江三角洲的洪水灾害情况
珠江三角洲洪水灾害日趨嚴重。公元800年以前很少有大洪水的記載;宋朝(約在10世紀)開始築堤。根據歷史資料統計,15世紀發生洪灾14次,16世紀23次,17世紀29次,18世紀26次,19世紀36次,20世紀到1949年解放止共24次,可見洪灾情况越來越嚴重。最大的一次水灾發生於1915年,當時除了極少數的幾個堤圍以外,幾乎所有的堤圍都崩决了。西江的洪水冲破景福圍經過旱峽流到北江,冲决北江左岸石角至蘆苞一帶堤防直下廣州,右岸穿過水口峽到高明河。受灾農田共460萬畝,農作物損失折合稻穀61.85萬噸,受灾居民286萬人。廣州市西部受水淹浸六天,其他許多中小型城市也受淹,損失非常之大。1924、1931、1947和1949年的洪水也很大,受灾地區廣闊。解放後由於政府帶領人民大力修堤防汛,加以没有發生較大的洪水,水灾損失較小。
珠江下游和三角洲地區基本上是冲積平原,地勢較低,而下游河床又不能安全容納上中游干支河流匯集下來的洪水,因此不可避免經常遭受洪水威脅。根據1953年的調查資料,有堤圍(長3100千米)保護的耕地約500餘萬畝,没有堤圍保護的約100餘萬畝。此外,沙田區約200餘萬畝耕地也受洪水影響,但沙田區原來排水較爲通暢,洪水威脅不算嚴重,主要的威脅來自臺風涌高大潮水位。不過河口不斷形成新的冲積地减緩了比降,加上近年沙田區的聯圍工程堵塞一些泄洪河道涌口,减少了排洪斷面,影響洪水的宣泄,使水灾的可能性有所增加。
珠江三角洲洪水淹没的農田面積,比國内其它大河流來説雖不算大,但珠江三角洲是廣東的主要産糧區和經濟作物區,因此發生大洪水對廣東省國民經濟的危害很大。中山縣每年提供的商品糧比潮汕地區三個豐産縣(潮安、揭陽、澄海)所提供的商品糧還要多。特别是廣州市及其附近地區的工商業和交通運輸業快速發展,如遭受水灾,將打亂整個地區的經濟部署。
2 珠江三角洲網河區河口主要水利問題
2.1 水利措施的要求
珠江三角洲的水利措施必須滿足綜合利用的規劃原則要求,使防洪、排灌、航運、給水以及其它有關的國民經濟部門的需求都要相應得到解决。
其主要目的如下:
(1)在珠江三角洲防洪的任務首先是要保障華南經濟政治文化中心的廣州市及其附近人口密集地區免於較大洪水的灾患。其它較小城市及農業區也應視其經濟價值及技術可能給與相應的保障。
(2)農業方面在集體化的基礎上對水利提出如何最大限度地保证農業生産的要求。也就是如何改善現有農田的排灌系統以配合農業技術改革,增加單位面積産量。以及水利建設如何適應將來農業機械化的發展;如何利用河口區已淤積的坦地,加速其淤積以便圍墾,擴大墾地面積,以適應將來國民經濟發展對農業的需要。
(3)航運方面的任務首先是整理現有的航道,使目前廣州港及黄埔港的出海水道能够暢通。除此之外,應積極研究開闢由廣州至西江最短的和可能維持最深的航綫的可能性,以方便桂粤兩省物資交流。將來湘桂運河的開闢,以滿足粤湘運輸量大大增加的需要。
(4)城市給水方面首先要保证廣州市將近二百萬居民的用水和工業用水的質量,以及相應解决河口地區特别是虎門水道兩岸農民扺抗鹹潮的淡水量。
2.2 有關水利措施的問題
2.2.1 現有的防洪初步意見
目前珠江流域的全面規劃正在進行中,除在中上游修建綜合利用中大型水庫以調節一部分洪水外,三角洲防洪問題在第一期工程(15年到20年)看來,主要還是靠堤防結合開闢泄洪道解决。
(1)堤防方面:
1)在三水河口建閘,使現在的北江大堤(在北江左岸和西江思賢滘以下左岸直至甘竹的堤綫聯成一堤系,以保障堤内農田面積約150萬畝,及廣州、佛山兩大城市的安全。並利用河口水閘以調節北江下游中下水位,以利兩岸農田排水。
2)在思賢滘建閘,調節西北江過滘流量,特别是洪水時防止西江過量洪水侵入北江威脅北江大堤及廣州市的安全。並修建從陶冶口至甘竹的西江左岸大堤,使整個北江下游及西江下游左岸免受西江洪水的威脅,保護廣州和佛山兩大城市以及160萬畝農田。北江洪水由北江大堤防禦。利用思賢滘建閘調節北江中枯水流量,增加北江下游枯水流量以冲刷北江下游河道,增加航運水深,同時解决一部分給水問題。
3)修建北江大堤内側遥堤,從現在石角遥堤起,經官窑至紫洞,連結殘丘及高地,在白泥水及西南涌修築限流工事。以備西北江洪水同時爆發超過北江大堤防禦能力時,仍能保证廣州市及其附近地區約七十萬畝農田的安全。
以上三個意見,均在考慮中。
(2)在沙田區聯圍築閘,在西江甘竹以下、北江紫洞以下和東江石龍以下的所謂沙田地區,分别沿着現有的主要河道系統,聯成大小不等的堤圍。視農業上的需要、經濟的合理性等,修築防洪防潮閘以扺禦洪水及潮水。在鹹潮地區利用擋潮閘以扺禦鹹潮,在上游開閘引淡,以减輕鹹潮灾害。在洪水時關閉上游防洪閘,利用潮谷變化開啓下游閘門排水。已按這些原則聯圍56萬餘畝,樵北大圍等(約18萬畝)均能配合農業技術改革,達到增産的目的。但因對潮水規律認識不足,發生過一些問題和缺點,例如個别閘孔過小,潮水進量不够,達不到自流灌溉,及過閘流速過大,妨礙小艇交通甚至冲毁護坦等毛病。
(3)關於開闢泄洪道的初步意見:
珠江三角洲洪水來源主要爲西江和北江,而西江洪峰最大曆時較長,爲了避免西江左岸决堤(西江左岸堤防因土質關系,防洪能力較差),洪水涌入北江冲决北江左右岸堤防,造成類似於1915年式的大水灾。因此建議從西江右岸宋隆水閘附近開闢一分洪道,至富灣水閘上游附近重新匯入西江幹流,全長約39千米。其主要目的在於减輕高要至馬口河段左岸堤防的負擔,間接保護北江下游兩岸包括廣州及佛山等城市的安全;並使聯安圍和金安圍的積水問題(聯安圍約2萬畝,金安圍約5.2萬畝)得到較好的解决。如此將使泄洪道下游的防洪壓力增加,因此在第一泄洪道口的下游約四十千米處的天河附近開闢第二泄洪道,在江門下游附近經過出潭江下游崖門出海,長約34千米,並將江門河改道長約6千米,共約40千米。
若堤防的方案和泄洪的方案結合,估計可能解决西江約100年一遇以上的大洪水,但如兩江同時發洪則危險性仍可能存在。因此對中上游流域規劃便需要提出一定的蓄洪要求。
2.2.2 農田水利的排灌問題
(1)灌溉:珠江三角洲的沙田區的灌溉問題主要是由潮水涌高河水,大部分時間及地區可以自流入田解决。但因防洪防潮及排水的需要,要求聯圍築閘,因此閘孔的大小取决於維持潮水自流灌溉所需潮量的大小。由於潮水漲退有一定的時間,這就需要建築較多涵閘以縮短進潮的距離和時間,灌溉閘孔的數量需求比排水閘孔大得多。地方勞動人民總結出“逢涌築閘”和“高田活閘,低田窄閘”的原則和經驗。當然,“逢涌築閘”也不能把它看成絶對化,因沙田區涌滘太多,有些小涌野可以堵塞以免工程費用過巨。目前,對建閘尚没有很好的規範和依據,負責規劃設計的技術人員必須進行野外詳細調查和研究,並徵詢和分析群衆意見,以定出正確的方法。
(2)三角洲排水問題
由於各年降雨不同,三角洲内澇區面積大約在20餘萬畝至80萬畝之間變動。主要受該年西江汛期中水位持續時間(一般七月中下旬至八月上旬)、洪峰間隙時間長短、水位的標高及閉閘時間的雨量分佈影響。洪水較大年份缺堤情况缺乏統計資料,估計内澇面積最大可能達100萬畝以上。積水地區又可分爲圍田區和沙田區兩種類型。圍田區多分佈於西江三榕峽以下至甘竹、北江飛來峽以下至紫洞、東江惠陽至石龍一帶。北江在石角以下地區主要受西江洪水過思賢滘頂托影響,積水情况比西江和東江方面輕。圍田區圍内田面較低,均在中水位以下,歷年西江和東江中水位延續時間長達3-5個月,且圍内山嶺丘陵面積比重較大,積水較爲嚴重,最嚴重地區水深可達2-3米。這些地區,除一部分可利用作爲將來的排洪道來排泄一部分積水外,其餘大部分地區需要在將來有大量的廉價電力作爲動力來源,設置强有力的排水泵站方能徹底解决。另一類型爲沙田區内澇,一般積水只有4-8分米深。大部分可利用聯圍築閘,控制上游汊口,在聯圍的基礎上向下游開挖排水河道,利用潮谷排水。例如中順大圍工程,就解决了約14萬畝積水區的排澇問題。有些沙田區因上游汊口太寬,築圍工程費用太大,或與其他方面存在矛盾,短時内不能築閘,仍需利用機械抽水。新會縣出現此種情况最多,該縣用聯圍築閘及機械抽水解决了30餘萬畝(機械抽水約占1/3)的排澇問題,但仍有40餘萬畝尚待解决。
2.2.3 航運問題
目前珠江水系内河航運以廣州港爲中心,出海及對外貿易則以黄埔港爲中心。三角洲區間内運量達627萬噸,與西北江通航運量259萬噸,合計886萬噸。而廣州港内河運量爲400餘萬噸(包括機帆船),海運量160餘萬噸,合計500餘萬噸,黄埔港吞吐量約200萬噸。從上列數字不難看出,廣州貨運量以内河爲主,黄埔港以對外貿易海運占絶大部分。三角洲區間内運輸量甚大,而廣州與西北江通航運量中,西江的運量佔有重要地位。
(1)出海水道:黄埔出海水道長約120千米,其中伶仃水道一段長約30千米,是解放後(1951年)由交通部前廣州海務辦事處新開闢的一條航道,水深約爲負6.1米。以减去航行安全系數再加上普通潮高約2.15米計算,實際可通航水深爲7.52米。重8000噸、喫水8.5米的海輪,需要卸輕部分貨物使喫水减至7.52米,纔可乘潮駛過本段水道。在進入黄埔港前尚需經過另一淺段蓮花山水道,其長約8千米,1955年浚挖至-5.9米,但因施工不够嚴密,有些水域漏挖,加上局部回淤關系,目前實際可利用深度减小至-5.7米,加上2.15米的普通高潮潮高後减去安全系數,可通航水深只得7.32米,由於蓮花山水道的水較淡,密度較小,輪船喫水尺度增加0.24米,因此在進入本水道之前需再次下錨停泊卸貨過駁船後,才能再利用潮水通過航槽。爲使遠洋巨輪能利用潮水一潮進港,擬繼續浚深蓮花及伶仃水道。但因資料不足,尚難擬定浚挖計劃。
黄埔港至廣州航道:黄埔港至廣州有兩條水道可通輪船,稱爲前後航道。前航道淤淺明顯,且爲海珠鐵橋所阻,目前較大輪船皆走後航道。1841鴉片戰争時林則徐曾以鐵椿石塊封鎖沙口河面,1905年開闢了寬150米深-4.8米的航道,使喫水較大的輪船經新造三枝香水道進入廣州港。抗戰後,三枝香水道已淤淺,1948年,前珠江水利局在瀝滘水道清除瀝滘封鎖閘的一部分椿石,開闢了-3.6米的航道。此後,輪船改由瀝滘水道駛入廣州。1955年廣州港務局清除瀝滘殘存石塊,並使用人力挖沙,將該水道挖深至-4.0米。目前喫水5.5米的海輪可利用潮水經珠江後航道進出廣州港。未來將視運輸發展需要,再行規劃浚挖深度。
(2)内河航運
1)航道現狀:廣州港通西北江及珠江三角洲各港主要航道目前有二條:①陳村水道,經甘竹灘入西江幹流至思賢滘120千米,②較大船隻則繞道蓮花山,經沙灣水道和容桂水道,由西馬寧入西江幹流,至思賢滘185千米,航綫迂逥,里程較長,蓮花山風浪對内河輪船也是一個威脅。但對沿海小港如陽江、海南島及湛江港,較小型的近海輪船也多取道此路綫出西江轉入虎跳門水道或崖門水道出海。洪水季節甘竹灘水流過急(最大可超過5m/s),船隻過灘危險,即便封灘斷航,往西江上遊船隻改走平洲水道,經沙口紫洞,北江幹流至三水過思賢滘入西江,往西江下遊船隻則仍走陳村水道但改走紫泥、容奇和西馬寧一綫。
陳村水道及甘竹灘航道情况:陳村水道全長約22千米,爲北江分流至廣州後航道及市橋小道各涌道的聯絡水道。入口爲佛山涌三山口起,穿過大石涌、倫教涌(已堵塞)和陳村涌,至河滘口止。右岸(面向北)除大石角外各支涌均已堵塞。流向各段不同,洪水時陳村涌口的碧江水位站爲最高,分向南北流。黄 涌接納單洲水道一部分洪水後從左岸匯入大石涌。潮水則經由大石涌水道至陳村水道中部互相頂托。水流情况頗爲紊亂,淤積較爲嚴重。抗戰期間淤積至水深只有約4分米。抗戰結束後,前珠江水利局曾經疏浚使水深達1.30-1.50米。1951年以最枯水位時水深達2.0米爲目的,大舉疏浚,共挖58.4萬m3,52年又復疏挖21萬m3。以後每年疏挖10餘萬 m3左右,(連解放前共挖去150萬m3以上),勉强維持2.0米水深。但其中三山口及石壁附近最淺的河段水深只有1.6-1.7米。
甘竹灘在思賢滘下游55千米,爲西江分流甘竹溪入口處,也是陳村水道進入西江的樞紐點,灘上礁石很多,最大的礁石有天後營對岸的龜背石及香爐石兩處,石頂標高爲-1.0及-2.0米,在河床凸起達60-70厘米。1937年民族渡輪在此觸礁沉没,死亡200餘人。航船過灘均提心吊膽,一不小心便可造成海損事故。1951年前珠江水利工程總局在不影響下游安全的情况下,曾炸去部分礁石,使情况有所改善,但仍未徹底解决。
蓮花山至西馬寧航道水深一般均在2.0米以上,但花燒至板沙尾一段由於西北二江洪水在此段相互頂托,水面比降很小,有淤積現象,水深只有1.8-2.0米。淤積段長度約8千米,喫水超過2.0米的輪渡候潮方能通過。
2)初步改善意見:由於國民經濟發展迅速,廣州港工商業日趨發達,陳村水道維持2.0米水深已不能滿足運輸的要求。因此尋求一條廣州港至西江較深而又較短的航道已成爲規劃上的問題了。目前提出方案有三個:
方案1:利用平洲水道經沙口紫洞至北江幹流,由思賢滘出西江,全長75.5千米,即現在之洪水期的航道,但北江枯水流量一部分由思賢滘流入西江(可達1/2-2/3),因此此段北江幹流淤積較爲嚴重。鯉魚沙至沙口一段最淺處水深僅0.3-0.4米,長約1千米;其次爲沙口段,水深僅爲0.9米;此外西南涌口外老沙一段,枯水時水深也不足1.0米,長度約300米。
方案2:開闢花地水道,連接佛山水道出紫洞至北江幹流,全長62.5千米,各方案中航路最短。但自沙口至廣州,河道淤淺,彎曲、狹窄、困難很多。如花地水道全長9.8千米,一般水深只有0.5米,其中局部枯季甚至可能斷流,沙口至上沙段最枯水時水深0.45米,沙口則完全斷流,因此工程費用大,維持困難。
方案3:擬利用第一個方案之平洲水道,以及陳村水道至甘竹水道之間從勒流至甘竹一段現有水深超過3米的天然航槽,再於南川頁第二聯圍的陸地上開挖一長約7千米的人工水道將其連接。此航路由廣州至思賢滘全長約109千米,比陳村水道一綫縮短11千米,比蓮花山水道一綫縮短70餘千米。由於對水文資料尚需深入研究,此方案經濟上是否合理可行也尚需配合廣州港遠景貨運量規劃來確定。甘竹灘亦需改善,或局部堵塞限流、或全部堵塞另在右岸開一長約5-7千米的水道延長比降,以减低流速,達到航運暢通的目的。
以上意見均未成熟,在此僅提出初步建議,以供指正。
2.2.4 給水及防咸
三角洲給水及防咸問題本不甚嚴重,但在1955春季大旱(連續半年以上没有大雨)鹹潮上涌至廣州以上,嚴重威脅城市給水及工業用水。主要原因該年春雨太遲,北江、東江及流溪河枯水流量大大减小,加以上游農田春耕需水,封江堵河把僅有的枯水流量堵截上田,因此更增加下游鹹潮上涌的嚴重性。現在流溪河上游水力發電站已在施工,水電站水庫建成後調節流量比天然枯水流量增加10多倍(流溪河1955年枯水流量只得1.2m3/s)。東江新豐江水電站亦已進入初步設計階段,庫容巨大,可增枯水流量100m3/s。該水庫建成後就大大增加虎門水道的淡水流量,可大大改善珠江三角洲東部的淡水來源缺乏的嚴重情况。再結合思賢滘築閘,把北江的大部分枯水流量堵向沙灣水道及平洲水道,最終流向虎門水道,也可幫助解决部分問題;將來北江亦建設綜合性水庫,將可解决虎門口至廣州一帶的淡水供應來源,即使再遇到類似1955年的大旱,亦可保证供應廣州佛山等城市居民及工業用水。也可考慮在北江下游及西江下游河汊建閘控制水量,如在馬口築閘以人工分配枯水流量,達到調盈濟虧的目的。
三角洲西南部虎跳門及崖門水道兩岸,特别是近河口一帶春旱期間淡水相當缺乏,擬利用建議的第二泄洪道(即由天河至銀洲湖這一條)分引西江一部分流量流至崖門水道及虎跳門水道,以補充這一帶兩岸農田灌溉淡水,但是否會影響横門及洪奇瀝一帶淡水來源尚待深入研究。西江枯水流量較大,上游水電站也在查勘規劃中,如建有一兩個大型的綜合性水庫估計亦可解决問題。
3 存在問題及對河口研究的要求
對珠江三角洲的治理,下列問題有待進一步深入研究,期待各方面專家提出解决的辦法和途徑:
(1)珠江三角洲河口段及濱海區河汊多、出海口門也多,如果開展測驗和研究,機構和人員如何建立和組織?若由一個部門或單位承擔研究則人力物力恐怕不能勝任。
研究的重點區域建議放在航運出海水道即洪水主要出海水道,包括黄埔出海水道(蓮花山至虎門伶仃洋)、崖門水道(三江口至崖門及其濱海區)和磨刀門水道(神灣至出海口段)。研究的内容包括泥沙運行及淤泥情况、洪水和潮汐的相互影響和作用、洪水及潮流的流向、風及浪的影響和作用、鹹潮和逕流及其他因素的關系等。圍墾區的測量和規劃、墾區的土壤及其改良辦法的研究也都是新的復雜問題,應如何研究解决?
(2)水文研究辦法及測站布局問題,如何根據現有資料合理决定基本站網,以避免設站過多造成浪費或設站太少、人力財力不足、資料過少無法解决研究需求的問題?
(3)在河汊多、洪水與潮水相碰的條件下,如何簡化水面綫計算的問題?我們在附件一中提出了一種粗略的簡化推算方法,請求專家鑒定,看是否可用。
(4)河口治理應如何規劃以及治導綫的規劃原則等問題。
(5)防風、防浪和農作物防凍問題,如何研究解决。
假設條件:
(1)在潮區界洪水來量基本不變及水位變化甚微時,其影響可以忽略。
(2)潮流界在汛期大流量洪水作用下已退出河口之外,即全流程(由潮區界至河口)在整個漲潮時段爲“一流水”的情况,即潮漲時無倒流現象。
(3)從現有的水位過程綫觀察,發現汛期大潮前的一段時間(約兩個小時)内水位和比降很穩定。(參閲神灣、叠石和外海三站1954年6月3日、當年上游水位最高一日的水位過程綫)
因此可以説此時全流程的流量和上游洪水來量q相等。因爲若不相等,則必反映於水位和比降的不穩定;既然現在水位和比降穩定,則其流量也應是穩定的且與上游洪水來量q相等。
(4)假設現有最靠近河口之水位站已够靠近河口,因此此類水位站之水位過程綫足以代表海面變化情况而不受洪水流量之影響(事實上現有各河口水位站,均在不同程度上靠近河口,因此其水位在不同程度上受洪水影響)。
(B)要求:在上游較大的洪水來量之下和汛期大潮峰影響之下,推算出全河道各點的水面綫。
(C)推算方法:根據蘇聯B、A,阿爾漢蓋裏斯基著“河渠中不穩定流動的計算”王承樹譯本5頁。見圖1。
方程式(1)是根據動力公式,方程式(2)是根據水流的連續性而成的。在每個流段△ι采用正(+)的下標以表示有流入量的上斷面的數值,負的下標以表示有流出量的下斷面的數值;上、下標中的星號分别則表示相應於△t時段終了時和起始時的數值。
如q+*表示上斷面在時段起始時的流量,q+*表示上斷面在時段終了時的流量。
q-*表示下斷面在時段起始時的流量,q+*表示下斷面在時段末了時的流量。
水位方面的表示方式相同。
(D)工作程序
(1)根據假設條件(3)在大潮前的一段時間(即小潮谷)適當選擇小潮谷水位爲起算點水位,作爲穩定流及按穩定流分配數據,算出相應的水面綫。見圖2。
(2)初步假設潮區界點,並由上(1)條算出的小潮谷水面綫定出潮區界的相應水位。
(5)由各流段兩端的q*值(即q+*,q-*)用别爾拿得斯基工程師方法(水力學專門教程上册157頁)推算出各流段上端的水位(Z+*)值,由此得出一新的水面綫(1)。
(6)由新水面綫(1),再復算各流段△ι的新的容積△V。
(7)由新的△V再復算出各流段末的q*-n值。
(8)再由新的各流段兩端的q*值(即q+*,q*_)用别爾拿得斯基方法推算一新的水面綫(2),這條水面綫已是比較按近實際的、能够滿足目前工程要求的水面綫。如有必要可再重復推算一次。
因q+*在全個流程而言,即上斷面的洪水進入量=q0,V爲全河段因△t時段内水位增加所增加容水體積。
根據“河渠中不穩定流動的計算”中第60頁的論述:“即使在慣性項的省略不太合理的場合中,根據這個方法求得的結果仍有工程上足够的精確度,其原因在於利用此法進行計算時,連續性條件是嚴格地滿足的。因此在現有工程上被認爲可以滿足要求。但是這個推算方法仍然是粗略的,因潮峰在全流程中同時出現的假定與實際情况有一定的出入。但限於目前的技術條件和網河區的復雜情况,目前還不能進行更精確的計算,這個計算方法應用於聯圍築閘工程,應該可以滿足規劃設計的目標。
(原載:河口學習班論文集,1968。)