ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—９２３５．２０１０．０２．００４ ２０１０年第２期・ＰＥＡＲＬ ＲＩＶＥＲ人民珠江 深圳河一、二期河道治理后 水沙特性变化分析 何摘勇，叶小云 武汉４３００１０） （长江勘测规划设计研究院，湖北要：深圳河一、二期河道治理工程塑造了新的河道形态，改变了深圳河潮流特征和泥沙输移特性。实测资料分 析表明，深圳河治理后，河道阻力大大减小，潮波易于上溯，有利于涨潮流挟带泥沙进入深圳河而不利于落潮流将 泥沙抉带出河口。这一变化将对深圳河的河道冲淤产生根本影响。 关键词：河道治理；潮流特征；泥沙输移特性；深圳河 中图分类号：ＴＶ１４８．６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１－９２３５（２０１０）０２－００１０４１４ 深圳河为深港双方的界河，历史上洪患频繁。为消除洪 实测地形资料分析，到２００５年末，深圳河梧桐河口以下的干 流河道内累积淤积２９５．５万ｍ３泥沙，河道平均淤积厚度２．９ 水灾害，深港双方于１９９５年开始对深圳河进行治理，至２０００ 年６月先后完成深圳河一、二期治理工程（图１）。工程建成 ｍ，其现状防洪能力约１Ｏ一２０年一遇，已远远小于深圳河设 计的５Ｏ年一遇的防洪标准。 后，对保障沿岸防洪安全发挥了重要作用，但由于泥沙回淤 严重，深圳河的防洪能力较设计标准大幅降低。根据深圳河 图１ 深圳河一、二期工程治理后河道形态示意图 １深知Ｉ河基本情况 深圳河位于珠江口东侧，东经１１４。～１１４。１２ ５０”，北纬 ２２。２７ ～２２。３９ 之间，属海湾水系。深圳河发源于梧桐山牛 尾岭，在深圳市福田区注入深圳湾，流域面积３１２．５ ｋｍ ，干 可占全年降雨总量的８ｏ％～９ｏ％左右。深圳河河流短、比降 陡、洪峰流量大、河水暴涨暴落。深圳河系无资料区根据《深 圳市城市防洪（潮）规划纲要》，河口５０年一遇洪水流量约为 ２ １００ ｍ ／ｓ，１０年一遇洪水约为１ ５００ ｍ ／ｓ。在非洪水期，深 圳河上游径流一般不足１０ ｍ ／ｓ，潮流成为维持深圳河河道 断面形态的主要动力。 深圳河感潮河段潮汐受深圳湾潮汐影响，在１日中有两 流全长约３３．１０ ｋｍ。沙湾河为深圳河主流，两侧主要支流有 莲塘河、平原河、梧桐河、布吉河、福田河、皇岗河、新田河等。 深圳河流域多年平均降雨量为１ ８８３ ｉｎｌｎ，多年天然径流 量约３．１９亿ＩＩｌ３。雨量在年内分配不均，雨季４—９月降雨量 个高潮和两个低潮，属典型的不规则半日潮。根据深圳湾尖 收稿日期：２０１０４）３－０１ 作者简介：何勇，男，湖北随州人，主要从事河流治理规划和水流运动数值模拟研究。 １０ 鼻嘴站（距深圳河站约４．７ ｋｍ）多年潮位资料统计，其最高 潮位为２．１７ ＩＩ１，平均高潮位１．０５ ｉｎ，最低潮位一１．１３ ｍ，平均 低潮位为一０．３１ １１１；年最大涨潮潮差２．２０ ｍ，最大落潮差 ３．１０ ｍ，平均潮差１．３７ ｍ；多年平均涨潮历时为５ ｈ ５４ ｍｉｎ， 落潮历时为６ ｈ ３９ ｍｉｎ。 ２深圳河一、二期治理工程 深圳河治理工程分三期。第一期工程为料坐和落马洲 河段的裁弯取直与整治工程，工程于１９９５年５月动工，已于 １９９７年４月完工；第二期工程为梧桐河口以下除一期以外河 段的浚深扩宽工程，工程于１９９７年５月动工，已于２０００年６ 深圳河干流泥沙来源于上游支流输沙和河口潮流输沙。 上游支流中，布吉河是主要产沙区。根据２００４年１０月至 ２００５年１０月布吉河草埔站（布吉河入口以上７．５ ｋｍ处，为 径流站）泥沙资料统计，其汛期平均含沙量为１．８０ ｋｇ／Ｉｎ ，枯 期为０．１４ ｋｇ／ｍ ，汛期平均输沙率为ｌ０．９５ ｋｇ／ｓ，枯期仅为 ０．４６ ｋｇ／ｓ。深圳河干流属少沙河流，含沙量较小，２００４年１１ 月至２００５年ｌ０月深圳河口站（潮流站）大潮平均含沙量约 为０．０９０ ｋｇ／ｍ３，小潮平均含沙量约为０．０７４ ｋｇ／ｍ 。 月完工。第三期工程为三岔河口至梧桐河口段的综合整治 工程，工程目前即将完工。 治理深圳河工程以防洪为主，设计等级为ｌ级，设计防 洪标准为５０年一遇。深圳河干流梧桐河口以下河段治理前 长１２．９ ｋｍ，经过一、二期工程整治后缩短为９．６ ｋｍ；河底高 程从原来的一２～一ｌ ｍ挖深至一５～一４ ｍ，河宽从原来的 ３５～１１０ ｍ不等扩宽至１０５—２１０ ＩＩ１，见表ｌ。 表１深期Ｉ河一、二期工程前后河道特征对比表 注：深圳河一、二期工程段治理前断面为不规则的Ｖ型断面，有主槽和两岸边滩，治理后断面均设计为平底的梯形断面。 ３深圳河潮流特征变化分析 受地形阻力的影响，潮波在向上游传播时能量损失较大，潮波 的时间内传至深圳河上游，形成几乎同涨同落的潮位过程。 从工程前后典型大、小潮潮位过程线（图２～３）来看，工 深圳河属海湾水系，潮流自深圳河口传人后，向上传播 滞后显现，河道浚深扩宽后，河道阻力大大减小，潮波在较短 至三汉河口（桩号ｌ２＋４４｜Ｄ）附近。深圳河治理后河道地形的 变化改变了深圳河的潮波形态，对涨落潮过程和潮流特征产 生了显著的影响。工程前，由于深圳河河道弯曲，断面狭窄， 程前深圳河下游站潮位先涨先落，上游站涨落潮明显滞后， 高潮位各测站与深圳河口站比较滞后ｌ５～６０ ｍｉｎ，低潮位与 深圳河口站比较滞后３０～１２０ ｍｉｎ，潮差基本上从下游向上 善。． 二翌 游递减，潮波在向上游传播的过程中发生了较大程度的变 形。深圳河治理后，上下游涨落潮时间基本一致，潮位过程 线变形较小，上下游潮差相差不大。将工程前后的逐潮潮 位、潮差特征值进行比较（表２）可以看出，工程后深圳河高 。． 潮位增加而低潮位降低，潮差有一定幅度增加，说明工程后 深圳河潮流动力呈增强趋势；同时工程前梧桐河口站、布吉 河口站与深圳河口站的年平均潮差相差０．１３～０．３２ ＩＴＩ，工程 后上下游潮差几乎相等，这反映了工程后河道阻力要远小于 工程前，潮流传播过程中能量损失更小。 ，＿、… 深圳河经过浚深扩宽，河口宽度达２１０ ｍ，河底高程 降至一５ ｎｌ，潮流通过喇叭口状的河口更易于进入深圳河内， 反映在潮流特征上，即是纳潮量、潮流量和潮流速的变化。 — 、． ： 一 ＼ ：．一 ｌ一梧桐河 ｔ布吉河ｄ 。 纳潮量、潮流量和潮流速是表征潮流动力的重要因素。由于 非洪水期深圳河的径流量与潮流量相比较小，其对潮流动力 的影响可以忽略不计，因此本次选择非洪水期且深圳湾潮差 （尖鼻嘴站）相近的６个潮次来分析深圳河口潮流动力的变 化（表３）。可以看出，工程后深圳河口纳潮量、潮流量和潮 流速均有一定幅度的增长，表明工程后的潮流动力有所增 、 ＿ ｌ｝・渔农村 深圳河４ 一 图２工程前深圳河典型潮位过程线 强；同时由于涨潮流速增加更为显著，导致涨潮动力与落潮 １ｌ 动力的对比发生了变化，深圳河潮流由工程前的落潮流占优 转变为涨潮流占主导地位。 ｕｖ 鼯 ２ ５ ２ ０ ｌ ５ ｌ Ｏ Ｏ ０ Ｏ １ 大潮（２００４年１Ｏ月１７—１８日） ５ Ｏ ５ Ｏ 小潮（２００４年ｌ０月２５—２６日） ２．５ ｚ．。 ＾ ｆ一梧桐河ｔ布吉河ｄ Ｊ一梧桐河 一布吉河口｝ ． ・福田河口一深圳河ｑ 燕１．５ Ｉ・福田河口一 深圳河口Ｉ ／ ｆ Ｉ ．１ ． ． ． ． ／ ／ ＼Ｉ ３ 、 １．。 。 。・５ 。。 ０ ５ —／ ｌ １ ／ ／ ／ 。 ． 时间 １．０ ３：００ ７：Ｏ０ １１：Ｏ０ １５：Ｏ０ １９：００ ２３：００ ３：Ｏ０ ７：Ｏ０ １１：Ｏ０ ８：Ｏ０ １２：Ｏ０ １６：Ｏ０ ２０：Ｏ０ ０：Ｏ０ ４：Ｏ０ ８：Ｏ０ １２：Ｏ０ １６：Ｏ０ 时间 图３工程后深圳河典型潮位过程线 表２工程前后深圳河逐潮潮位、潮差特征值对比表 ｍ 注：深圳河第一期Ｚ－￣Ｓ－时间为１９９７年４月，且一期工程实施的是局部裁弯段，因此可以认为１９９６年前深圳河尚基本维持工程前状态，下同。 表３深圳河一、二期工程前后深圳河口站潮量、流速对比表 ４深圳河泥沙特征变化分析 泥沙呈单向输入的趋势。另外，二期工程竣工初期，河床形 深圳河潮流特征和潮流动力的变化对泥沙输移产生了 态的巨大变化使得河口泥沙输移处于强烈调整期，因此 －２００１年涨潮含沙量和输沙率要远大于落潮，一个潮周 直接的影响。当涨潮时，人河口处水流紊动剧烈，流速较大、 ２０００－ ０３８ ｔ，小潮净输入泥沙１ １００ ｔ，要大 历时短，能够携带更多泥沙进入深圳河内，而落潮时则相反， 期内大潮净输人泥沙１ 其水流平稳、流速相对较小、历时长，淤积在河道中的泥沙不 于其他时期的泥沙输入量，随着深圳河淤积的增加，到２００４涨落潮含沙量输沙率的差值呈逐渐减小趋势，一个潮周 易挟带出河口。根据２００４年１１月至２００５年１Ｏ月深圳河口 年，站ｌ４个测次的含沙量、输沙率资料统计，其涨潮平均含沙量 期内的净输沙量也有所减小。 为０．０９ ｋｇ／ｍ ，平均输沙率为一１３．８７ ｋｇ／ｓ，落潮平均含沙量 现出大于落潮泥沙含量的特性。 由工程前后泥沙输移的对比可以看出，在主要受潮流影 程后泥沙大都向深圳河内输入，泥沙倒灌的概率大大增加， 为０．０７ ｋｇ／ｍ ，平均输沙率为一９．５５ ｋｒ，／￣，涨潮泥沙含量表 响的非洪水期，工程前深圳河口站泥沙有输入也有输出，工 在深圳湾潮流动力基本相近时，对深圳河口站泥沙输移 反映了深圳河口的泥沙输移特性发生了根本变化，这是导致 进行对比分析，见表４。工程前２个测次的大潮涨潮含沙量 深圳河治理后泥沙大量淤积的根本原因。和输沙率大于落潮，一个潮周期内泥沙向河内输入１４３．８ ｔ， 由于涨潮流占主导地位，涨潮带入的泥沙落潮时不能完 使得深圳河悬移质粒径逐步发生变化。分析表明， 而小潮涨潮含沙量和输沙率小于落潮，一个潮周期内泥沙向 全带出，深圳河干流悬移质粒径较粗，且与上游支流来沙特 口ｆ］ｋｂ输出５０８．７ ｔ；工程后４个测次的大小潮期问涨潮含沙 工程前，量和输沙率均大于落潮，涨落潮输沙不平衡现象十分明显， 征值基本一致，这说明工程前上游支流来沙对深圳河干流泥 １２ 沙的影响较大；随着深圳河治理工程的实施，深圳湾内大量 ｍｍ的细颗粒占到泥沙总量的８１．７％。到２００４－－２００５年，深 的细颗粒泥沙进入深圳河，并随潮流上溯至各潮流河段。干 圳河干流悬移质中值粒径普遍在０．００３—０．００６ ｍｍ之间，要 流的落马洲河段及深圳河口的细颗粒泥沙明显增多，落马洲 远小于工程前的０．０１５—０．０１８ ｍｍ。深圳河干流悬移质粒径 站１９９８－－１９９９年粒径小于０．００４、０．００８、０．０１６ ｍｍ的细颗粒 的变化，反映了深圳湾已逐渐成为深圳河泥沙的主要来源。 比１９９６年分别增加了２０．４％、３１．６％、２０．７％，粒径小于 絮凝作用是细颗粒泥沙的重要特性。工程后深圳河细 ０．０１６ ｍｍ的细颗粒占到泥沙总量的７０．８％；深圳河口站 颗粒泥沙的增多，对泥沙沉速产生重要影响，进而影响河道 １９９９－－２０００年粒径小于０．００４、０．００８、０．０１６ ｍｍ的细颗粒比 泥沙淤积，而且泥沙越细，沉积后的起动切应力越大，导致深 １９９６年分别增加了３３．１％、３８．３％、２５．５％，粒径小于０．０１６ 圳河泥沙易淤难冲，从而形成持续的淤积。 表４深圳河一、二期工程前后深圳河口站泥沙输移对比表 注：负号表示泥沙向深圳河内输入。 ５结语 流易于上溯，潮波在较短的时间内传至深圳河上游，形成几乎 河型是河道特征的集中反映。深圳河原有的河型是具 同涨同落的潮位过程，涨潮流能够携带更多泥沙进入深圳河 有两个弯曲段（料坐和落马洲段）的蜿蜒河型，主河槽狭窄而 内；落潮时由于河道断面扩大，干流河道流速降低，淤积在河 行洪滩地较宽，这一河型是在深圳河流域来水来沙和口门外 道中的泥沙不易挟带出河口。由于深圳河治理后潮流特征和 潮汐动力条件的相互作用下形成的。深圳河一、二期整治从 泥沙输移特性发生变化，深圳河原有的输沙平衡被打破，河道 根本上改变了它的河型，一是裁去了主槽的两个蜿蜒段而取 地形为适应新的水沙条件必将进行新的大幅度的调整。 直，并且拓宽和浚深了主槽，工程后河道长度缩短近１／４，河 底较工程前挖深３ｍ，河宽扩宽２倍左右；二是改变了全河道 参考文献： 断面形态，束窄了洪水河槽的河宽，将原来既与造床流量相 ［１］叶树森，林木松．深圳河防洪（潮）整治工程［Ｊ］．水利水电快报， 适应的窄深主槽形态又与大洪水相适应的宽阔行洪滩地形 １９９７，１８（１４）：２２—２５． 态彻底改变。 ［２］张华．深圳河干、支流泥沙特性及淤积规律研究［Ｊ］．中国农村水 深圳河地形条件的变化，改变了深圳河的潮流特征和泥 利水电，２００３，（２）：４９—５０． 沙输移特性。工程前由于河道蜿蜒曲折，断面狭窄，受地形 ［３］叶林宜．深圳河防洪工程规划中的防洪经济效益［Ｊ］．人民珠江， １９９５，（４）：２—７． 阻力的影响，潮波在向上游传播的过程中发生了较大程度的 变形，导致上游河段涨潮时间有明显的滞后现象，潮差从上游 （责任编辑：王艺） 到下游沿程增加。河道浚深扩宽后，河道阻力大大减小，涨潮 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｓｅｄｉｍｅｎｔ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｆｔｅｒ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ Ｐｈａｓｅ １ ａｎｄ Ｐｈａｓｅ ２ ｉｎ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｒｉｖｅｒ ＨＥ ，ＹＥ Ｘｉａｏｙｕｎ （Ｃｈａｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｕｒｖｅｙ，Ｐｌａｎｎｉｎｇ，Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｗｕｈａｎ，Ｈｕｂｅｉ，４３００１０） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ Ｐｈａｓｅ １ ａｎｄ Ｐｈａｓｅ ２ ｗｏｒｋ ｏｆ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｒｉｖｅｒ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｒｅｓｈａｐｅｄ ｔｈｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｆｖｅｒ，ｃｈａｎｇｉｎｇ ｔｈｅ ｌｆｏｗ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｌｔ ｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｐａｔｔｅｒｎｓ．Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｍｅａｓｕｒｅｄ ｄａｔａ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ，ａｆｔｅｒ ｔｈｅ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｒｉｖｅｒ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔ— ａｎｃｅ ｆｏｒｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｃｏｕｒｓｅ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｓ ｇｒｅａｔｌｙ，ｍａｋｉｎｇ ｉｔ ｅａｓｙ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｉｄａｌ ｗａｖｅｓ ｔｏ ｇｏ ｕｐｓ￣ｅａｍ．Ｉｔ ｍｅａｎｔ ｔｈａｔ ｉｔ ｗａｓ ｆａｖｏｒａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｔｉｄａｌ ｆｌｏｏｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｓｉｌｔ ｔｏ ｔｈｅ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｒｉｖｅｒ ａｎｄ ｕｎｆａｖｏｒａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｅｂｂ ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｔｈｅ ｓｉｌｔ ｏｕｔ ｏｆｔｈｅ ｒｉｖｅｒ ｍｏｕｔｈ．Ｔｈｉｓ ｃｈａｎｇｅ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ Ｏｉｌ ｓｃｏｕｒｉｎｇ ａｎｄ ｓｉｌｔｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ｉｒｖｅｒ ｃｏｕｒｓｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｒｉｖｅｒ；ｗａｔｅｒｗａｙ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ；ｔｉｄａｌ ｆｌｏｗ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｓｅｄｉｍｅｎｔ ｔｒａｎｓｐ０ｒｔ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ 】３