東江三角洲咸潮加劇原因和對策探討

楊 芳，鄒華志，盧 陳，萬東輝，許劼婧，何穎清

（1.珠江水利委員會珠江水利科學研究院，510611，廣州；2.水利部珠江河口治理與保護重點實驗室，510611，廣州）

東江三角洲位于珠江河口東部，與西、北江三角洲共同構(gòu)成珠江三角洲，區(qū)內(nèi)包含了廣州、東莞等重要城市。珠江河口長期以來一直受到咸潮影響，尤其以磨刀門水道為甚。21世紀初，珠江河口咸潮災害連年發(fā)生，面臨“守著珠江無水飲”局面。2005年以來，水利部珠江水利委員會連續(xù)17年成功組織實施珠江枯水期水量調(diào)度，西、北江三角洲的澳門、珠海等地形成了由本地蓄水水庫、取水泵站、輸水管（渠）道等工程構(gòu)成的供水水源系統(tǒng)，有力保障了粵港澳大灣區(qū)供水安全。

東江三角洲主要水廠取水口一直以來受咸潮影響較小，然而2021年9月至12月底，東江流域發(fā)生1963年以來最嚴重旱情，東莞市各水廠取水口含氯度超標時長累計高達1 232 h。由于東江三角洲供水水源中河道型取水占比達95%，一旦出現(xiàn)咸潮，河道取水將受嚴重影響，東江三角洲主要城市東莞、廣州供水安全將難以保障，面臨嚴峻挑戰(zhàn)。

以往珠江河口咸潮研究主要針對磨刀門水道咸潮上溯規(guī)律、成因及抑咸對策等展開，對東江三角洲咸潮研究較少。本文在分析東江三角洲咸潮和供水形勢基礎上，探討東江三角洲咸潮加劇的主要原因，據(jù)此提出東江三角洲抗旱防咸保供水對策建議。

一、東江三角洲咸潮和供水形勢

2021年東江三角洲咸潮上溯嚴重，嚴峻形勢遠超往年。以東莞市水廠為例，近20年來東江三角洲出咸較少，僅2004年、2005年和2009年發(fā)生過水廠取水口含氯度超標情形，2004年和2005年咸潮影響時長均為5天，2009年底咸潮影響總時長為15天，僅第二水廠受到影響，含氯度最高值為665 mg/L。自2021年9月開始，東江咸潮整體呈加劇趨勢，東莞市各水廠取水口含氯度逐月增大，尤其是12月以來東江咸潮進一步加劇，多次刷新紀錄，第二水廠取水口最大含氯度高達1 281 mg/L，截至12月31日第二水廠累計受咸潮影響達55天，且在旱情結(jié)束前仍有進一步加劇的趨勢。

東江是廣州、東莞、深圳、河源、惠州等地主要供水水源，同時擔負著向香港供水的重要任務。其中東江北干流沿線有新塘、西洲、新和、清源四座自來水廠，日供水能力達168萬m3，現(xiàn)狀供水量約占廣州市供水量的28.9%，涉及供水人口約為395萬人。東莞市水源高度依賴東江，2020年全市供水水源取自東江的占比達到95%，剩余的5%取自本地水庫。東江三角洲主要城市供水易受咸潮影響，以東莞市為例，2021年9月至12月底，受取水口含氯度超標影響，各水廠暫停取水累計總時長達700 h。在水廠暫停取水期間，部分區(qū)域不得不降低供水水壓，導致個別地勢較高的區(qū)域出現(xiàn)水壓不足現(xiàn)象，受影響人口約400萬。

二、東江三角洲咸潮加劇原因

1.東江流域來水大幅度減少

2021年以來，珠江流域來水持續(xù)偏枯，尤其是東江流域來水大幅減少。據(jù)統(tǒng)計，2021年東江流域上游控制斷面博羅站年平均流量僅為262 m3/s，較多年平均減少64%，為1956年以來最枯，其中8月、9月博羅站月平均流量分別為271m3/s、137m3/s，為歷史同期最低；10月、11月、12月分別為199 m3/s、172 m3/s、222 m3/s，僅高于1956年同期。東江流域來水大幅度減少是導致本次咸潮上溯嚴重的最主要的原因。

2.獅子洋含氯度持續(xù)偏高

獅子洋位于東江和北江三角洲下游出口，獅子洋含氯度對東江三角洲河道含氯度影響大，而同時受上游來水偏少影響，獅子洋含氯度逐步累積抬升，總體表現(xiàn)為持續(xù)偏高。據(jù)統(tǒng)計，2012—2020年枯水期獅子洋代表站大虎站含氯度均值基本在4 000 mg/L以內(nèi)，但2021年9月以來大虎站含氯度持續(xù)偏高，其中11月以來大虎站平均含氯度在6 500 mg/L以上，最大含氯度達9 532 mg/L。在獅子洋含氯度持續(xù)偏高影響下，東江三角洲咸潮更容易上溯至上游，使主要水廠可取水時間減少。

3.遭遇潮汐不利情況

東江三角洲咸潮隨潮流的漲落而上漲和后退，當潮差越大時漲潮動力越強，咸潮上溯距離越遠。珠江河口潮汐為不正規(guī)半日潮，半月周期時間內(nèi)歷經(jīng)大、小潮，東江三角洲枯水期各水廠取水口最大含氯度一般出現(xiàn)在大潮及其后的2~3天內(nèi)。同時，東江三角洲水廠取水口含氯度與平均漲潮位關(guān)系密切，據(jù)統(tǒng)計當東江南支流出口的泗盛站潮位上升時，第二水廠取水口含氯度也明顯上漲，兩者具有較好正相關(guān)性。而潮汐受風況等影響，潮位會出現(xiàn)上下波動，如2021年12月19日，泗盛站平均漲潮位大幅抬升0.35 m，導致第二水廠取水口含氯度峰值由前日的316 mg/L陡增至1 196 mg/L。因此當遭遇不利潮汐條件時，尤其是平均漲潮水位持續(xù)漲高時，咸潮會發(fā)生短時期異常上溯。

4.河床大幅度下切

1999—2019年，伶仃洋河床平均下切使河口灣容積大幅度增加11.4億m3，其中內(nèi)伶仃洋容積增加約11.2億m3，增幅達28%。同時，1988—2016年，東江北干流石龍—大盛河段河床下切約1.7 m，東江南支流石龍—泗盛河段河床下切約0.9 m。河床的大幅度下切使得東江三角洲漲潮動力增強，咸潮整體上溯。

三、東江三角洲抗旱防咸保供水對策

1.加快構(gòu)建完善的珠江河口咸潮“上補、中蓄、下阻”綜合防控體系

東江三角洲咸潮防控是一個系統(tǒng)工程，涉及東江流域、三角洲河網(wǎng)和河口等上、中、下三個區(qū)域，各類工程協(xié)調(diào)一致發(fā)揮調(diào)水補水、蓄水供水和源頭阻咸的功能。加強流域骨干水庫水資源統(tǒng)一調(diào)度、優(yōu)化區(qū)域取輸蓄供水調(diào)配、實施口門擋潮阻咸工程建設，“上補、中蓄、下阻”多措并舉，將避咸（潮）、擋咸（潮）、壓咸（潮）做細做實，強化儲備、調(diào)度、協(xié)調(diào)各項工作，確保香港、深圳、廣州、東莞、惠州等地城鄉(xiāng)居民用水安全?！吧涎a、中蓄、下阻”一體化的咸潮綜合防控體系可有效保障特枯年份或連續(xù)枯水年份供水安全。

（1）加強流域水資源統(tǒng)一調(diào)度

極端干旱導致的上游徑流嚴重偏少是引起本次東江三角洲咸潮上溯加劇的根本原因。東江上游新豐江、楓樹壩、白盆珠三大水庫具備不完全年調(diào)節(jié)乃至多年調(diào)節(jié)能力，應充分發(fā)揮其在流域和區(qū)域水資源配置作用。要及早準確研判旱情、咸潮發(fā)展趨勢，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)好防洪與供水、水調(diào)與電調(diào)的關(guān)系，加強枯水期流域骨干水庫的水資源統(tǒng)一調(diào)度，提高流域枯水期抗旱能力，保障區(qū)域基本用水需求。

（2）優(yōu)化區(qū)域取輸蓄供水調(diào)配

優(yōu)化調(diào)整取水口設置，擴大當?shù)卣{(diào)蓄庫容，加強江庫聯(lián)網(wǎng)和城市水源水廠的互連互濟，提高城市供水保障能力。咸潮上溯嚴重期間，廣州市東江北干流水源水廠停止取水，啟動石門水廠、江村水廠和南洲水廠分別向東部供水等轉(zhuǎn)供補水措施，保證天河、黃埔、增城等區(qū)域供水，同時加快水廠臨時防咸池、轉(zhuǎn)供水加壓站、應急供水管等應急工程建設。東莞市通過錯峰取水、上下游水廠互補、江庫互濟、清水池調(diào)蓄供水管網(wǎng)與二次供水混合調(diào)節(jié)等措施，實現(xiàn)取蓄供水系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度，保障供水量，最大限度降低末端管網(wǎng)水的含氯度，有效降低咸潮對供水安全的影響程度。

（3）實施阻咸工程措施

通過設置阻咸工程措施，從源端阻擋咸潮上溯是應對特枯水條件下咸潮上溯有效手段。重點研究擋潮閘工程以及臨時圍堰、潛壩、水下拍門等應急工程阻咸效果，加大阻咸工程技術(shù)研發(fā)，論證工程制約因素和可行性，做好建設實施前期準備，推動河口阻咸工程實施。

2.立足本地挖潛補短，全面加強節(jié)約用水

（1）加強抗旱應急水源工程規(guī)劃與建設

抗旱應急水源工程是做好抗旱保供水工作的有效手段，能夠在發(fā)生嚴重干旱時為水源短缺、供水能力不足的地區(qū)提供高保證率的應急水源。廣州、東莞等受東江干旱咸潮嚴重影響的城市均存在供水水源單一、應急備用水源不足的問題。在城市供水規(guī)劃中，應進一步重視和完善極端干旱條件下的應急備用水源工程規(guī)劃布局，加快推進應急備用水庫等工程建設，加強城市各區(qū)域之間管網(wǎng)聯(lián)通和應急用水相互調(diào)度，從源頭保障供水安全。

（2）加大節(jié)水和用水管控力度

加大抗旱節(jié)水宣傳，廣泛倡導全民、全行業(yè)、全社會集約節(jié)約用水，增強豐水地區(qū)公眾節(jié)水意識；加強干旱、咸潮和城市供水等方面的科普，強化公眾自然災害應對意識和能力；加強非常規(guī)水源利用，推動污水資源化利用，引導和鼓勵具備條件的用水大戶利用再生水，要求綠化澆灑、道路及地面沖洗、建筑施工等使用再生水、雨水；分級分類管控用水，加強火電等高耗水非居民用戶計劃用水管理，必要時提出水量壓減計劃用水指標。

3.落實“四預”措施，夯實科技基礎支撐

（1）強化監(jiān)測預報預警

完善東江三角洲北干流、南支流咸情監(jiān)測站點建設和水文、氣象等數(shù)據(jù)信息匯集系統(tǒng)建設，加強監(jiān)視流域雨水咸情、水庫蓄水和旱情發(fā)展形勢；結(jié)合東江流域上游水情及外海潮汐鹽度情況，采用多種預測預報方法，提高咸潮預報精度，為各水廠取水時機和工程調(diào)度提供更為精準的技術(shù)支撐；加強旱情數(shù)據(jù)分析研究能力，強化對旱情咸情的分析研判，及時發(fā)布干旱預警；依托智慧調(diào)度系統(tǒng)，利用咸潮三維數(shù)值模擬、遙感鹽度反演等技術(shù)手段，科學預演滾動優(yōu)化應急調(diào)度方案預案。

（2）加強咸潮基礎研究和技術(shù)研發(fā)

以往珠江河口咸潮研究主要集中于磨刀門，對東江三角洲咸潮研究相對較少。東江三角洲咸潮上溯具有其自身不同的特點，其鹽淡水混合機理、上溯加劇的內(nèi)在驅(qū)動力、徑流潮汐作用過程等基礎科學問題仍有待深入探析，不同潮汐強度下的流域壓咸流量和調(diào)度時機合理確定、水庫調(diào)度補水模式等針對性的咸潮應對技術(shù)等還需進一步研究。 ■