广佛跨界河流分流比分析研究

朱昆鹏，罗志发，胡 涛

(1.广东省水文局广州水文分局，广东 广州 510150；2.广东省水利水电科学研究院，广东 广州 510635；3.河口水利技术国家地方联合工程实验室，广东 广州 510635；4.广东省流域水环境治理与水生态修复重点实验室，广东 广州 510635)

1 概述

开展城市重污染水体污染源解析和水资源评估，全面解析各重污染水体汇流范围内污染物“产—排—汇”空间和量传导关系，《南粤水更清行动计划(2013—2020年)》提出了“一年新进展，三年新突破、八年水更清”的总体目标。《计划》提到必须强化跨界河流水质达标管理[1]，切实解决跨界水污染问题，水质未达到控制目标的，责任方要提出达标解决方案。要明确跨界河流污染源责任主体责任程度或者污染贡献率，首先要明确跨界区域河流水量来源及其分流比[2]，只有弄清跨界各区汇入水量，结合其水质情况，才能明确各方污染贡献率划清责任主体。为解决网河区广佛跨界河流(涌)来水量分析计算难题，开展了广佛跨界河流(涌)同步监测，对受潮夕影响下的广佛跨界河流(涌)分流比进行分析和研究[3]。

2 水系现状

广佛跨界“两涌一河”(芦苞涌、西南涌和白坭河，见图1)地处珠江三角洲网河区，位于北江大堤的中、下游堤段，是北江的分洪道，流经鸦岗附近汇入广州河道的西航道。芦苞涌位于三水区芦苞镇下游，向东流至长岐管理区的鱿鱼岗分汊，北支为九曲河在白坭墟附近汇国泰水后始称白坭河，流经花都市赤坭、炭步，汇新街水、流溪河，与西南涌汇合。南支为古云东海，经三水区范湖、乐平及南海区官窑附近汇入西南涌，全长为34.64 km。西南涌位于三水区西南镇东南方，河长为46.4 km，向东流经南海区官窑、里水、和顺等镇至老鸦岗与白坭河和流溪河汇合后，在广州市西、北郊白云区老鸦岗附近汇入珠江西航道。白坭河发源于广东清远石角镇扶基头，跨广州、佛山、清远三地，白坭河流域总面积为1 493 km2，干流全长为57 km，河道平均坡降为1‰。白坭河在广州市境内河长约为33 km，流域面积约为718.6 km2，占流域面积的48.1%[4]。

图1 两涌一河水系示意

3 同步监测断面布设

2019年3月21—22日、2019年7月4—5日共开展2期连续25 h水量同步测验，断面分别为街头水闸、蔡边闸外、和顺大桥、九曲河、大坳、鲁岗涌、流溪河口、鸦岗、沙贝、西南水闸、如意坊共11个断面(见表1和图2)。

表1 两涌一河连续监测断面采样点位置

图2 监测断面布设示意

4 监测成果分析

4.1 合理性分析

现针对2019年3月测量期、2019年7月测量期水文测验断面，即 CS1～CS9、CS11共10个断面开展水文观测数据对比分析。

和顺大桥、大坳、流溪河、鸦岗组成1个相对闭合区域，街头电排站外、蔡边闸外、和顺大桥组成1个相对闭合区域。2个闭合区域内无较大支流汇入，因此，本次通过2个区域内水量守恒，验证数据合理性。

1) 和顺大桥、大坳、流溪河、鸦岗数据合理性分析

根据2次测量期的实测数据，2019年3月测量期，统计出CS3和顺大桥净泄量[5]为828.7万m3、CS5大坳净泄量为369.2万m3、CS7流溪河口净泄量为578.4万m3、鸦岗净泄量为1 808.9万m3，差值占比为-2.9%；2019年7月测量期，统计出CS3(和顺大桥)净泄量为2 506.0万m3、CS5大坳净泄量为1 140.0万m3、CS7流溪河口净泄量为1 833.9万m3、鸦岗净泄量为5 656.7万m3，差值占比为2%(见表2)。

表2 和顺大桥、大坳、流溪河、鸦岗区域净泄量差值统计

2) 街头电排站外、蔡边闸外、和顺大桥数据合理性分析

根据2次测量期的实测数据，2019年3月测量期，统计出CS1街头电排站外净泄量为383.3万m3、CS2蔡边闸外站净泄量为421.9万m3、CS3和顺大桥净泄量为828.7万m3，差值占比为-0.3%；2019年7月测量期，统计出CS1街头电排站外净泄量为836.7万m3、CS2蔡边闸外站净泄量为1 600.0万m3、CS3和顺大桥净泄量为2 506.0万m3，差值占比为1.8%(见表3)。

表3 街头电排站外、蔡边闸外、和顺大桥区域净泄量差值统计

通过2次测量期的实测数据，统计得2019年3月测量期，和顺大桥、大坳、流溪河、鸦岗区域内流量差值为-2.9%，街头电排站外、蔡边闸外、和顺大桥区域流量差值为-0.3%；2019年7月测量期，和顺大桥、大坳、流溪河、鸦岗区域内流量差值为2.0%，街头电排站外、蔡边闸外、和顺大桥区域流量差值为1.8%。总体上看，在两个区域内水量基本守恒[6]，因此，实测数据基本可靠。

4.2 流量变化过程分析

九曲河(CS4)距下游河口最远，受潮汐影响最弱，从流量变化过程上看， 2019年3月与7月测量期流量变化趋势接近，2019年3月测量期最大流量约为 11 m3/s，最小流量约为20 m3/s；2019年7月测量期最大流量约为33 m3/s，最小流量约为0 m3/s。九曲河2019年3月测量期总净泄量约为130万m3，2019年7月测量期总净泄量约为2 561万m3，2019年7月测量期总净泄量约2019年3月测量期的20倍。

和顺大桥(CS3)、白坭河大坳(CS5)、鲁岗涌汇入口下(CS6)、流溪河口(CS7)、鸦岗(CS8)、沙贝(CS9)和如意坊(CS11)距下游河口较近，受潮汐影响大。2019年7月测量期和2019年3月测量期流量变化过程接近(见图3)。

总体而言，两涌一河流域受潮汐影响较大[7]，涨潮总历时约为6 h，落潮总历时约为18 h，一次潮周期约为24 h。

(1)

(3)

(5)

(7)

(9)

4.3 流量特征分析

对各断面流量过程进行统计，得到净泄流量、净泄量以及最大流量的分析结果[8]。2019年7月测量期和2019年3月测量期各断面净泄流量及相应变幅见表4～5所示。

表4 各断面2019年3、7月测量期净泄流量对比 m3/s

根据断面净泄流量对比，所有断面2019年7月测量期净泄流量均大于2019年3月测量期，2019年7月测量期最大净泄流量为667.28 m3/s，总净泄量为6 005.5万m3(CS11如意坊断面)；最小净泄流量为28.46 m3/s，总净泄量为256.1万m3(CS4 九曲河断面)。2019年3月测量期的最大净泄流量分别为224.24 m3/s，总净泄量为2018.2万m3(CS11如意坊断面)；最小净泄流量为1.45 m3/s，总净泄量为13.2万m3(CS4 九曲河断面)。

从2019年3月测量期与2019年7月测量期净泄流量的变幅来看，CS4九曲河断面2019年7月测量期净泄流量约为2019年3月测量期的27倍，其他断面2019年7月测量期净泄流量约为2019年3月测量期的3.5倍。

表5 各断面2019年3、7月测量期涨潮量对比 万m3

不同断面在2019年3月测量期与2019年7月测量期涨潮阶段最大流量变化有所不同。从变化量来看，2019年3月测量期涨潮阶段流量整体低于2019年7月测量期流量；从变化幅度来看，CS4在2次测量期流量变化最大，变化幅度高达18.7倍，其他断面变化幅度则在1.1～2.8倍之间。3月份为枯水期，而7月份为汛期，因此表现出较大变幅[9]。从空间位置来看，变幅较大的CS4断面均位于河道上游(潮汐作用影响远端)，而越靠近河道下游(潮汐作用影响近端)涨潮阶段流量受上游来水量的影响相对较小，因此九曲河2019年7月测量期无明显涨落潮变化，河流方向基本同径流方向。

不同断面在2019年3、7月测量期退潮阶段最大流量变化情况与涨潮阶段有所不同(见图4～5)。两个阶段的不同点体现在，涨潮阶段最大流量在2019年3、7月测量期会随着断面的空间分布不同而呈现出增减不一致的情况，然而对于退潮阶段最大流量来说，由于退潮流向与河道径流方向一致，因此所有断面都呈现出2019年3月测量期低于2019年7月测量期的特征。与涨潮相比，位于河道上游的CS4九曲河断面，退潮阶段流量变化量依旧是所有断面中最小，变化量为21.9 m3/s。位于河道下游的CS8鸦岗断面，退潮阶段流量变化量依旧是所有断面中最大，变化量为440 m3/s。可见退潮阶段最大流量在2019年3月测量期和2019年7月测量期的变化整体上大于涨潮阶段。

图4 各断面2019年7月测量期涨潮时最大流量变化对比

图5 各断面2019年7月测量期落潮时最大流量变化对比

5 分流比分析

5.1 九曲河—芦苞涌分流比分析

芦苞涌向东流至长岐管理区的鱿鱼岗分汊[10]，北支为九曲河，南支为古云东海(以下统称芦苞涌)。受河道地形条件影响，分汊处会形成相对稳定的分流比(流入两个分汊的天然流量比例)。

根据2019年3月21—22日水文实测数据(见图6)，九曲河总净泄量为13.0万m3，净泄流量约为1.44 m3/s；芦苞涌总净泄量为421.9万m3，净泄流量为46.88 m3/s，九曲河与芦苞涌分流比为3：97。

根据2019年7月4—5日水文实测数据(见图6)，九曲河总净泄量为256.1万m3，净泄流量约为28.46 m3/s；芦苞涌总净泄量为1 600.0万m3，净泄流量为177.78 m3/s，九曲河与芦苞涌分流比为14：86。

5.2 芦苞涌—西南涌净泄量分流比分析

芦苞涌在鱿鱼岗分汊后向南，与南海区官窑附近汇入西南涌。

根据2019年3月21—22日水文实测数据(见图7)，芦苞涌总净泄量为421.9万m3，净泄流量为46.88 m3/s；西南涌总净泄量为383.3万m3，净泄流量约为42.58 m3/s；芦苞涌与西南涌净泄量分流比为52：48。

根据2019年7月4—5日水文实测数据(见图7)，芦苞涌总净泄量为1 600.0万m3，净泄流量为177.78 m3/s；西南涌总净泄量为836.7万m3，净泄流量为93.0 m3/s，芦苞涌与西南涌净泄量分流比为66：34。

3月

7月

3月

7月

5.3 西南涌—白坭河—流溪河分流比分析

西南涌向东流经南海区官窑、里水、和顺等镇至老鸦岗与白坭河和流溪河汇合后，在广州市西、北郊白云区老鸦岗附近汇入珠江西航道。西南涌汇合断面取和顺大桥处、白坭河汇合断面取白坭河大坳处、流溪河汇合断面取流溪河入河口处。

根据2019年3月21—22日水文实测数据(见图8)，和顺大桥(西南涌)总净泄量为828.7万m3，净泄流量约为92.08 m3/s；白坭河大坳(白坭河)总净泄量为369.2万m3，净泄流量为41.02 m3/s；流溪河河口总净泄量为578.4万m3，净泄流量为64.26 m3/s。西南涌、白坭河、流溪河分流比为47：20：33。

根据2019年7月4—5日水文实测数据，和顺大桥(西南涌)总净泄量为2 506.4万m3，净泄流量约为278.49 m3/s；白坭河大坳(白坭河)总净泄量为1 140.0万m3，净泄流量为126.67 m3/s；流溪河河口总净泄量为1 833.9万m3，净泄流量为203.76 m3/s。西南涌、白坭河、流溪河分流比为46：20：34。

3月

7月

6 结语

经上述分析计算表明，国考断面鸦岗上游西南涌、白坭河、流溪河枯水期分流比47：20：33与丰水期分流比46：20：34基本相同,该断面上游来水净泄量的比例基本稳定,可通过国考断面流量确定上游广佛跨界西南涌(含芦苞涌、九曲水)、白坭河、流溪河来水量,解决国考断面鸦岗上游来水量分析难题，为主体责任划权确责提供基础数据支撑[11]。本分析方法的应用是基于代表性时段实际监测成果对分流比进行计算，可供其他网河跨界区域[12]来水分析作为参考。