深圳入海河口治導(dǎo)線劃定研究

王 斌，劉壯添,陳汝榮,程 昕

(珠江水利委員會珠江水利科學(xué)研究院，廣東 廣州 510611)

1 概述

深圳市河湖眾多，共85條入海河流，其中深圳市區(qū)77條，深汕合作區(qū)8條。近年來，隨著深圳市經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市沿海區(qū)域的港口碼頭、旅游景區(qū)等城市化建設(shè)迅速，無序圍占河道減少了河口灘涂的面積，縮小了近海濕地范圍，破壞了河口生態(tài)系統(tǒng)。目前深圳市入海河口存在以下問題：①河口合理灘槽格局無法穩(wěn)定或被破壞。深圳河河口段由于紅樹林無序生長，造成北槽消失南槽萎縮，威脅流域防洪排澇安全。②河口無序延伸，不利于區(qū)域排澇。由于海堤外人為圍填，坳頸涌、灶下涌西海堤外均向外圍填約800m，增加坳頸涌、灶下涌河道長度，壅高原入?？谔幍乃唬哟髤^(qū)域內(nèi)澇風(fēng)險。③河口由于城市發(fā)展或交通建設(shè)被侵占，水頭沙河由明渠變?yōu)榘登蛘{(diào)整出口位置，大大影響行洪能力。

治導(dǎo)線是河道整治規(guī)劃擬定的滿足設(shè)計流量要求尺度和控制河勢的平面輪廓線[1]。河口治導(dǎo)線是治導(dǎo)線的重要組成部份，它既是河口行洪納潮的外延控制線，又是河口灘涂開發(fā)利用的限制線[2- 3]，是河口治理與各類涉水工程建設(shè)的重要依據(jù)，也是整治河道、修建控制引導(dǎo)河水流向、保護堤岸工程的重要依據(jù)。治導(dǎo)線規(guī)劃實際上是一種約束性規(guī)劃，某種意義上可以認為是一種典型的“反規(guī)劃”[4]，這類規(guī)劃重點不在于規(guī)劃要做什么，而在于規(guī)劃不能做什么。根據(jù)相關(guān)法律規(guī)定[5]：“整治河道和修建控制引導(dǎo)河水流向、保護堤岸等工程，應(yīng)當(dāng)兼顧上下游、左右岸的關(guān)系，按照規(guī)劃治導(dǎo)線實施，不得任意改變河水流向。國家確定的重要江河的規(guī)劃治導(dǎo)線由流域管理機構(gòu)擬定，報國務(wù)院水行政主管部門批準(zhǔn)。其他江河、河段的規(guī)劃治導(dǎo)線由縣級以上地方人民政府水行政主管部門擬定，報本級人民政府批準(zhǔn)。”

為了不減弱河道基本功能，引導(dǎo)河口有序延伸、規(guī)范灘涂保護利用、加強河湖生態(tài)空間管控、保護河涌入海口和管控河口岸線，同時為具體涉水建設(shè)項目的審查提供相關(guān)依據(jù)，特開展深圳市入海河口治導(dǎo)線劃定研究工作。

我國幾大入?？谝淹瓿芍螌?dǎo)線劃定工作，如錢塘江、長江和珠江河口，錢塘江河口是世界上著名的強潮河口，以江寬水淺、潮強流急、主槽遷徙無常而著稱，自1946年至2008年，錢塘江河口在60余年間編制了近10個規(guī)劃[6- 16]。劉上煊對長江口提出了治導(dǎo)線規(guī)劃的設(shè)想，對治導(dǎo)線規(guī)劃的原則、布置以及產(chǎn)生的效益做了相應(yīng)的研究[17]。1993年珠江水利委員會在《珠江流域綜合利用規(guī)劃》的基礎(chǔ)上編制了《伶仃洋治導(dǎo)線規(guī)劃報告》和《黃茅海、雞啼門治導(dǎo)線輪廓規(guī)劃報告》[18]，制定了口門整治開發(fā)活動必須遵守的規(guī)劃治導(dǎo)線，初步提出了各口門整治的工程措施、堤防標(biāo)準(zhǔn)、航道整治方案、灘涂開發(fā)利用的功能及布局[19]。之后陸永軍[20]等人對伶仃洋茅洲河河口處的治導(dǎo)線進行了優(yōu)化。馬良[21- 22]等人為給多沙河流河道整治治導(dǎo)線規(guī)劃設(shè)計提供定量方法，結(jié)合黃河、長江、淮河干支流等61組彎曲系數(shù)和彎道幅度資料，通過理論分析、天然河流與室內(nèi)模型資料分析，建立起治導(dǎo)線流路方程。

葉健[23]、常虹[24]、張曉詳[25]、毛桂囡[26]、王凱[27]等人采用遙感衛(wèi)片以及GIS(地理信息系統(tǒng))分析、水動力數(shù)值模擬、泥沙水力特性試驗等方法對各治導(dǎo)線方案的納潮能力、落潮量級泥沙回淤強度進行了分析，并制定了河口治導(dǎo)線劃定原則，并劃定了江蘇入海河道治導(dǎo)線。韓民等[28]結(jié)合山東徒駭河、馬頰河口護堤地及保護范圍、行洪區(qū)、灘涂管理區(qū)、河口延伸區(qū)，劃定了徒駭河河口治導(dǎo)線。

目前開展的治導(dǎo)線研究工作多針對大江大河(長江、黃河、珠江、錢塘江等河口)，結(jié)合各個流域特點通過不同的方法劃定了治導(dǎo)線，但每個流域都具有一定地域性特點，治導(dǎo)線劃定方法無法套用到其他流域中。深圳市85條河涌中，除茅洲河、深圳河治導(dǎo)線在2010年國務(wù)院批準(zhǔn)的《珠江河口綜合治理規(guī)劃》[29]予以劃定外，其余河涌尚未開展治導(dǎo)線劃定工作，而且深圳市河涌入?？诙啻嬖诤佑枯^小、工程整治范圍廣、城市化開發(fā)程度高、河涌被侵占嚴重的特點。

本文擬通過河口重要程度、承擔(dān)功能類型和河口開發(fā)需求為導(dǎo)向，將研究入海河流河口分類，分別選取直入伶仃洋型、內(nèi)海灣型和天然型河口3種典型河口，比選典型河口延伸長度-擴散角定量關(guān)系，通過研究這類典型河口的治導(dǎo)線方案特征規(guī)律，為同類型河口治導(dǎo)線的劃定提供參考。最終以維護泄洪納潮通暢和河勢穩(wěn)定、引導(dǎo)河口有序延伸為基本原則，明確不同類別治導(dǎo)線劃定方法。

2 治導(dǎo)線劃定原則

(1)統(tǒng)籌兼顧、突出重點。服從珠江河口綜合治理規(guī)劃、深圳市防洪(潮)排澇規(guī)劃等規(guī)劃的要求，正確處理好當(dāng)前與長遠、保護與開發(fā)的關(guān)系。同時以功能多、任務(wù)重的入海河流河口作為重點，從嚴劃定治導(dǎo)線，保障流域防洪排澇安全，支撐流域經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展。

(2)保護優(yōu)先、人水和諧。深刻認識深圳市當(dāng)前入海河流河口管理主要矛盾，嚴格入海河流河口水域岸線空間管控，確保河口基本功能不減弱，實現(xiàn)人水和諧共生。

(3)尊重自然、強化約束。根據(jù)深圳市入海河流河口特性及河道演變的自然規(guī)律，因地制宜，科學(xué)劃定。突出治導(dǎo)線對入海河流河口治理及涉水建設(shè)活動的約束引導(dǎo)作用，為有效協(xié)調(diào)有關(guān)河口治理，規(guī)范水事活動提供有力抓手，提高水務(wù)公共服務(wù)水平。

(4)兼顧當(dāng)前、協(xié)調(diào)發(fā)展。在保證入海河口基本功能前提下，兼顧當(dāng)前各個用海權(quán)屬，盡量避讓既定用海范圍，實現(xiàn)保護與開發(fā)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3 河口分類

深圳入海河口眾多，按照突出重點和協(xié)調(diào)發(fā)展的原則，以河口重要程度、承擔(dān)功能類型和河口開發(fā)需求為導(dǎo)向，將研究入海河流河口分為重點河口、二類和三類入?？?。①重點河口：根據(jù)河口所在河流集雨面積較大、河口功能多的特點劃分為茅洲河口、深圳河河口、赤石河口、大沙河河口4個河口。②二類入?？冢杭昝娣e相對較小，河口功能相對單一，未來有一定開發(fā)需求，需合理控制河口延伸以保證河道行洪能力的一般入海河口，共54個。③三類入?？冢阂?guī)劃無利用需求的河口，或現(xiàn)狀已利用且岸線已穩(wěn)定，或河口外即為生態(tài)保護紅線范圍的河口，共27個。

4 治導(dǎo)線擬定方法

根據(jù)口門區(qū)及淺海區(qū)水域遙感流態(tài)、水沙輸移特征及鹽水上溯特征，分析灘槽沖淤變化特征和發(fā)展態(tài)勢、河口附近水動力環(huán)境變化對泥沙淤積的影響及發(fā)展趨勢，以維護泄洪納潮通暢和河勢穩(wěn)定、引導(dǎo)河口有序延伸為基本原則，兼顧咸潮治理、航運、生態(tài)環(huán)境保護與灘地資源開發(fā)利用需求等進行治導(dǎo)線劃定。

(1)重點河口治導(dǎo)線擬定。對重點河口，需考慮行洪納潮、河口延伸及灘槽發(fā)育、生態(tài)保護等多個方面綜合擬定，必要時擬定不同方案經(jīng)合理比選后確定。

(2)二類入海口治導(dǎo)線擬定。在滿足防洪要求前提下，適當(dāng)考慮岸線、灘涂利用需求，參考深圳市類似的典型河口治導(dǎo)線方案，以一定擴寬率或擴散角向臨海側(cè)延伸。治導(dǎo)線延伸的長度與擴散角度，按不超過入?？谒诤恿鞯姆篮闃?biāo)準(zhǔn)相應(yīng)的不允許越浪安全超高值控制，西部面臨伶仃洋的入?？趨⒄崭Ｓ篮?，前海灣、深圳灣入?？趨⒄针p界河，東部水系和深汕特別合作區(qū)水系的入?？趨⒄丈隙春樱凑丈弦徽碌难芯砍晒?，合理選擇合適的延伸長度與擴散角度。

(3)三類入海口治導(dǎo)線擬定。有堤防的按堤頂前沿線控制；無堤防的按現(xiàn)狀海岸線控制；結(jié)構(gòu)外緣線均已明確的河口按結(jié)構(gòu)外緣線控制。向河口兩側(cè)的長度按所在河流河道管理范圍線與基準(zhǔn)線的距離控制。

(4)治導(dǎo)線上下游銜接。有擋潮閘的入?？?，治導(dǎo)線上邊界取至擋潮閘下邊緣；無擋潮閘的入?？?，治導(dǎo)線上邊界取至河流寬度突擴斷面。治導(dǎo)線向海延伸的入海口，有現(xiàn)狀或規(guī)劃海堤的，下邊界以海堤臨海側(cè)管理范圍線作為下邊界控制；現(xiàn)狀無海堤且規(guī)劃無海堤的，下邊界以多年平均低潮位相應(yīng)0.5m等深線控制。對珠江口、深圳灣各入?？?，治導(dǎo)線下邊界原則上不超出伶仃洋、深圳灣治導(dǎo)線。

4.1 治導(dǎo)線延伸長度與擴散角研究

深圳市二類入海河口可根據(jù)河口區(qū)位、地形地貌劃分為3種典型河口類型，分別為直入伶仃洋型、內(nèi)海灣型和天然型河口，分別選取福永河、雙界河和上洞河作為3種類型的典型河口進行方案比選和定量分析，通過研究這類典型河口的治導(dǎo)線方案特征規(guī)律，確定治導(dǎo)線擴散角原則。

深圳市入海河道最重要的功能之一為防洪排澇，依據(jù)DB44/T 1661—2015《河道管理范圍內(nèi)建設(shè)項目技術(shù)規(guī)程》：“對于平原河道，新建建筑物沿程疊加的最大壅水高度宜控制在不允許越浪堤頂安全加高值的5%以內(nèi)?！苯Y(jié)合SL 260—2014《堤防工程技術(shù)規(guī)范》確定治導(dǎo)線壅高值不宜超過5cm(100a)、4cm(50a)和3cm(20a)的要求。通過研究雙界河河口的治導(dǎo)線方案特征規(guī)律，提出治導(dǎo)線拓寬角-長度對應(yīng)關(guān)系，并將其推延至其他二類河口。

4.2 模型設(shè)計

4.2.1計算范圍及參數(shù)率定

(1)模型范圍

本文采用邊界擬合能力強和易于局部網(wǎng)格加密的三角形和四邊形網(wǎng)格剖分計算域，利用基于水位-體積關(guān)系的斜底單元模型。福永河、雙界河均采用局部加密的方式在伶仃洋整體模型中進行模擬，如圖1所示。上洞河在大鵬灣整體模型中進行模擬，如圖2所示。

圖1 伶仃洋模型范圍示意圖

圖2 大鵬灣模型范圍示意圖

(2)參數(shù)率定

河口伶仃洋、大鵬灣二維模型驗證主要選取資料較詳細的“2002.6”、“2003.7”、“2005.6”及“2007.8”等多組水文實測資料。驗證的流速、流向及潮位、潮流量過程與原型資料吻合較好，模型的漲、落潮歷時和相位與原型實測資料基本一致，潮位特征值驗證誤差絕大部分都小于±0.10m，滿足精度要求；流量、流速和流向驗證過程與實測過程吻合也較好，相位基本一致。

4.2.2水文特征參數(shù)

河口治導(dǎo)線方案論證所需的水文特征參數(shù)見表1。

表1 典型二類河口治導(dǎo)線方案論證所需的水文特征參數(shù)

4.3 方案擬定

4.3.1福永河

直入伶仃洋型河口以福永河為例，福永河岸線為人工岸線，向海一側(cè)為沿江高速、向岸一側(cè)為碼頭或工業(yè)用地，經(jīng)河床演變分析，福永河河口岸灘處于穩(wěn)定狀態(tài)。綜合考慮福永河河口右岸碼頭，以及左岸深圳寶安機場三跑道的建設(shè)規(guī)劃，治導(dǎo)線起點為福永河景觀閘，至于廣深沿江高速，共設(shè)計擬定出10組治導(dǎo)線方案，見表2。

表2 福永河治導(dǎo)線方案

4.3.2雙界河

內(nèi)海灣型河口以雙界河為例，雙界河岸線為人工岸線，向海一側(cè)為灘涂，未來將新建人工沙灘，經(jīng)河床演變分析雙界河河口岸灘處于穩(wěn)定狀態(tài)。綜合考慮后治導(dǎo)線起點為雙界河突擴處，至于西海堤管理范圍，共設(shè)計擬定出10組治導(dǎo)線方案，見表3。

表3 雙界河治導(dǎo)線方案

4.3.3上洞河

天然型河口以上洞河為例，上洞河岸線為天然侵蝕型岸線，口外沙灘為旅游娛樂岸線。綜合考慮后治導(dǎo)線起點為上洞河突擴處，至于多年平均低潮位相應(yīng)0.5m水深處，共設(shè)計擬定出6組治導(dǎo)線方案，各方案見表4。

表4 上洞河治導(dǎo)線方案

4.4 結(jié)果分析

在以洪為主工況下，當(dāng)無拓寬角度時，為現(xiàn)狀河道寬度延伸，該方案水面壅高最高，壅高范圍也最遠，且河口流速最大。隨著治導(dǎo)線拓寬角的逐漸增大，治導(dǎo)線造成的壅高也逐漸降低，河口流速逐漸減小。當(dāng)治導(dǎo)線拓寬角為45°時，水面壅高最小，河口流速影響最小。福永河、雙界河、上洞河拓寬角與治導(dǎo)線長度的關(guān)系見表5—7。

表5 福永河治導(dǎo)線拓寬角-長度關(guān)系表

表6 雙界河河治導(dǎo)線拓寬角-長度關(guān)系表

表7 上洞河治導(dǎo)線拓寬角-長度關(guān)系表

5 治導(dǎo)線成果

福永、雙界和上洞河治導(dǎo)線劃定成果如下：

(1)福永河河口左岸治導(dǎo)線始于福永河規(guī)劃泵站，沿現(xiàn)狀河岸線及深圳機場三跑道用海范圍線延伸至沿江高速，治導(dǎo)線長約2100m；右岸治導(dǎo)線沿現(xiàn)狀岸線延伸至沿江高速，右岸治導(dǎo)線長約1300m。

(2)雙界河河口左岸治導(dǎo)線始于雙界河河突擴處，沿河岸線向外延伸至前海灣，隨后按10°拓寬角度延伸至規(guī)劃西海堤管理范圍，治導(dǎo)線長約600m；右岸治導(dǎo)線沿河岸線向外延伸至前海灣，隨后按10°拓寬角度延伸至規(guī)劃西海堤管理范圍，治導(dǎo)線長約600m。

(3)上洞河河口治導(dǎo)線以16°角分別向兩側(cè)延伸，延伸至至多年平均低潮位相應(yīng)0.5m水深處。

3個河口治導(dǎo)線劃定后造成的水位壅高和納潮量變化值見表8，總體而言治導(dǎo)線方案對河口的行洪納潮的影響很小。

表8 治導(dǎo)線方案下西部水系二類河涌壅水及納潮量影響計算結(jié)果

6 結(jié)論

本文將深圳市85條入海河口按照河口重要程度、承擔(dān)功能類型和河口開發(fā)需求進行分類，分為直入伶仃洋型、內(nèi)海灣型和天然型河口3種典型河口，比選典型河口延伸長度-擴散角定量關(guān)系，通過研究這類典型河口的治導(dǎo)線方案特征規(guī)律，為同類型河口治導(dǎo)線的劃定提供參考，最終以維護泄洪納潮通暢和河勢穩(wěn)定、引導(dǎo)河口有序延伸為基本原則，劃定了深圳市入海河口治導(dǎo)線，該方法可為其他城市中小河流入?？谥螌?dǎo)線提供依據(jù)。