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珠江河口陆海互动论




  1 问题的提出

  近年来,笔者等在研究珠江河口演变过程及其反映的陆海相互作用时,悟出了珠江河口具有“河优型河口与潮优型河口相依幷存和河道与潮道耦合共生”的规律,因而感叹“自然界普遍存在的正负、阴阳耦合现象竟然如此真切、生动地在珠江河口及其三角洲的特征上呈现出来,造化之妙、之美,让人称奇叫絶!”[1] 这引起了水利学界朋友的兴趣,有的还戏称其为“阴阳理论”。“阴阳理论”?此前我们未曾有这样的设想。然而这一说法激起我们进一步考虑这个问题,觉得用陆海耦合关系来理解珠江河口的特点,尚可补充做一些阐述及探索。事实上,在珠江河口,类似这样的关系表现还很是不少,如果将它们的主要方面整理出来,真能形成一套完整的海陆互动关系说,利于更好地解释珠江河口特点及其形成演变的规律,这确可能是较有理论意义和实际应用价值的。因此决意真个把这当回事,在此专门就珠江河口的重要陆海耦合关系表现及其意义,作一些分析、论述。

  2 珠江河口大系统的陆海耦合与平衡 

  2.1 一正两负的珠江河口系统

  珠江河口具有五江(西江、北江、东江、流溪河和潭江)汇流,水网稠密和八口(虎门、蕉门、洪奇沥、横门、磨刀门、鸡啼门、虎跳门和崖门)入海的特点。这是一个错综复杂的河口大系统。细究之,除东江三角洲自成一局之外,絶大部分珠江河口区域可视为由一正两负的亚系统构成[2]:正亚系统是指呈扇状向海凸伸的西、北江联合三角洲及其蕉门、洪奇沥、横门、磨刀门、鸡啼门和虎跳门等6个“河优型”分流河口,它们均由河流(或径流)动力作用控制;两负亚系统是指分布于上述正亚系统两侧的、向陆凹入的虎门和崖门两个“潮优型”分流河口及其口内阔深的潮汐水道(简称“潮道”),它们由潮汐动力作用控制。


  珠江河口河控与潮控综合动力体系和结构的形成,与近5~6千年来该河口的演变规律有关。因为珠江河口系统中大约90%的来水量和96%的来沙量,由西江和北江联合供给,故现代珠江河口的淤积发展,主要体现在西、北江联合三角洲的迅速向东南方向推进,而分居主体三角洲左、右两侧边缘的流溪河和潭江,输水输沙很微,其淤积延伸作用较缓慢。正是由于这种淤积发展的不平衡性,导致了河控与潮控之分异及其“一正两负”架构关系的出现。具体而言即是[1]:西、北江联合三角洲呈扇形迅速向东南方向凸展,其上各分流水道的向海延伸是它们自己的径流(或河流)动力作用及其携带的泥沙在那里沉积形成,此属主动延伸,所成之水道属“河道”——河成水道,“河道”之口门以河流动力占优势,性质为“河优型”河口;至于流溪河和潭江的分别延伸至虎门和崖门,则非它们自身径流作用及其携带的泥沙淤积造成,而是身旁其他河流(西江、北江或东江)入海的泥沙再经涨潮流挟带向里搬运和沉积使之“挟持延伸”的结果,此属被动延伸,如此形成的水道不可能被流溪河和潭江自身的径流来占据而只能由外海进入的潮水来充填,故它们始终由潮汐动力作用控制,潮流上溯很远,性质属“潮道”——潮成水道,其分流口虎门和崖门为“潮优型”河口。

  应予指出,上述“一正两负”架构及其体现的河控与潮控的分异现象,在现代珠江河口形成的早期阶段(图1之A、B),并不若今日这么明显。随着河控性的西、北江联合三角洲不断向海凸伸发展,其左、右两侧潮控性的三角港(或河口湾)向陆凹入与嵌合(图1之C、D)的形势愈益明确和清晰起来,这说明它们具有相依幷存、耦合共生和相向发展的特点。这即意味着,如果不遭人为作用的破坏,自然状态下,河控性西、北江联合三角洲的向海淤积推进,不仅不会使其两侧的潮控性河口湾和潮道消失或质变为所谓的径流型“伶仃河”和“黄茅河”,反而更利于两侧河口湾和潮道的潮控特性的保持及发展。

  2.2 系统稳定与平衡

  珠江河口的正与负亚系统之间是通过众多的横向支汊进行沟通和联系的。如正亚系统左侧即有芦苞涌、西南涌、佛山涌、平洲水道、陈村水道、沙湾水道和凫洲水道等横向支汊与广州—虎门—伶仃洋负亚系统相沟通;正亚系统的右侧则有江门河、睦洲河、劳劳溪—虎坑水道、荷麻溪和螺洲溪等横向支汊与新会—崖门—黄茅海负亚系统相联络。

  横向支汊的沟通作用,对加强正与负亚系统之间的联系,以使整个河口大系统趋于动态稳定、平衡与和谐,具有重要的意义。如洪季时阳盛阴衰,西、北江联合三角洲上的洪水位很高(达2~10m),而其左、右两侧的广州—虎门—伶仃洋和新会—崖门—黄茅海两个潮汐盆地的洪潮水位却较低(一般只在-1~2m之间),两者间横比降大,西、北江联合三角洲上的水位等值线呈扇形向海和向两侧潮控盆地凸展(图3A),说明横向汊道对迅速降低西、北江的洪水位并保证两江洪水的安全分泄,发挥着巨大的作用;而枯季时阴盛阳衰,西、北江三角洲河控区水落河枯,其两侧潮控区却水涨潮高出现高能区,河口潮差等值线由两侧潮控盆地向西、北江三角洲区域凹入(图3B),说明横向支汊沟通吸引两侧潮控亚系统的潮能向里扩侵,这对加大枯季时虎门和崖门的纳潮量,从而增强这两个潮优型分流河口的潮汐优势效应,具有重要的作用及影响。 

  3 河优型分流河口的陆海耦合与平衡

  
从局部或小尺度来看,珠江河口的每一单个“河优型”分流口,也同样存在陆海耦合关系及其河控与潮控共生构造体系。这在动力—沉积地貌特征方面有清楚的表现。

  3.1 沉积动力作用与沉积特征

  我们通过珠江河口其中特别是河优型磨刀门分流河口沉积动力过程及其陆海相互作用的研究[4、5],逐渐对河口泥沙运动规律及其对三角洲沉积建造的影响,得出瞭如下认识和概念。

  1)河优型分流河口的中心区为下泄流优势并具喷射湍流扩散特点,其主要功能是向外输水输沙。包括推移质(主要为细砂和粗粉砂)和悬移质(主要为细粉砂和粘土)在内的河口输沙,在下泄喷射流的作用下,从陆向海搬运并随之发生由粗到细的分异沉降过程,由此形成了河控型三角洲前缘的朵状或指状砂体及前三角洲的粉砂质粘土与粘土沉积,这种沉积作用以洪季(在一年中)、大潮(在一月中)和落潮(在一天中)时意义为大,属河控沉积动力体系。

  
2)但中心喷射流的侧翼空档区,属补偿流作用范围,为上溯流优势。由于河口细粒悬移质泥沙存在向陆回返的沉积现象,即随中心区下泄流外输并沉积在三角洲前缘斜坡及前三角洲上的细粒悬移质泥沙,经波浪或潮流作用起动再悬浮后,可由上溯流(或涨潮流,或补偿流)挟带,发生从海向陆的再搬运,并最终在分流河口的侧翼(一侧或两侧)区域沉积下来,由此形成了河口侧翼区域即分流间海湾的潮控淤泥或粘土沉积,这促进了三角洲平原的成长与覆盖,这种回返沉积作用以枯季(在一年中)、小潮(在一月中)和涨潮(在一天中)时表现显着,属潮控沉积动力体系。

  因此,河优型分流河口的中心区和侧翼区分属于河控和潮控两种不同的沉积动力环境。前者泥沙(包括粗、细各种泥沙)搬运的趋势是向海,后者泥沙(只有细粒悬移质泥沙)搬运的趋势是向陆。这就揭示出三角洲沉积“陆海交互相”性质的内涵,并可阐析其陆海耦合构造形成的动力机理。

  3.2 地貌特征

  每一单个河优型分流河口,既然同时存在河控与潮控两种沉积动力体系,相应就必然同时出现河控与潮控两种地貌状态,这就是“河道”与“潮道”的相向耦合与共生。

“河道”即该分流河口的主干出海水道,由河流动力(或下泄流)控制,河流(径流)动力冲刷形成的深槽或地形,向陆一侧敞开,
向海一侧在拦门沙顶位置趋于封闭或出现分汊现象;而相邻伴生之“潮道”(它们较之虎门和崖门口的狮子洋和银洲湖等“潮道”要次一级),如磨刀门西侧的白龙河、洪奇沥与横门汇合出海水道西侧的金星门水道等,则由潮汐动力(或上溯流)控制,潮流动力冲刷形成的深槽地形向海一侧敞开,向陆一侧闭合并出现辐散状分汊现象。

  4 “潮灌潮排”农田水利模式及其反映的陆海耦合关系与调节

  
珠江三角洲沙田区劳动人民利用珠江河口的陆海架构关系创造了独具特色的“潮灌潮排”农田水利体系与模式。图6是蕉门口(南沙)
内的番顺联围区域的水系、水渠分布的形势。该图看出,北江干流在该区域一分为二,向东为沙湾水道,向东南为李家沙水道(后与西江的分支河道——容桂水道汇流为洪奇沥水道),它们皆是径流优势,属“河道”性质,为河控环境,而其间之蕉门水道的水系形态却全然不同:不仅主水道——蕉门水道呈小喇叭状从海向陆由粗变细;而且还向里呈辐散状分汊;田亩与水渠的排列方向井然有序地略呈同心圆弧状分布。这些都是潮控分流间海湾(盆地)水系分布和淤积发展的标志性特点。可见番顺联围的潮控与河控架构关系十分显着。类似这种架构关系的单元,在珠江河口的沙田区还着实不少。所谓“潮灌潮排”,就是利用河控和潮控体系潮汐水流运动的规律及其造成的水位差,引入河流淡水对农田进行自动灌溉和排水(或排涝)的水利行为,其主要运作方式是,涨潮开始时,
河控体系之“河道”(如图6之沙湾水道和李家沙—洪奇沥水道)中的淡水径流受潮汐顶托影响水位壅高,于是围内出现天然、优良的淡水供给条件,此时只须把水渠与“河道”堤围连接处的梪口(“梪”,是珠江三角洲地区对河堤上小涵闸的专称)打开,江水便可自动注入围内水渠用于灌溉,但冬、春枯水时节,大约到涨潮中、后期要及时关梪以防紧跟其后可能有咸潮侵入。这种先开梪引淡水灌溉,随后又关梪拒咸潮于闸门外的水利操作行为,群众称之为“偷淡”,这只有充分掌握当地潮汐水流及咸潮运动的特点与规律才有可能做得到。而在落潮时,潮控盆地的水系首先退潮,且潮水退得较干(因其潮差相对较河控水系的略大),先前由梪口进入的灌溉用水在流遍灌区后,这时自动向潮控盆地的“潮道”(如图6之蕉门水道)集中,而后随落潮流外排。这是天人合一或人与自然和谐统一的典范,亦是珠江河口陆海耦合构造效应的生动表现之一。  

  5 结 语

  1)珠江河口大系统主要由一正两负的亚系统构成。正亚系统指呈扇形向海凸伸的西、北江联合三角洲及其6个“河优型”分流河口;两负亚系统指分布于上述正亚系统两侧的、向陆凹入的虎门和崖门2个“潮优型”分流河口及其口内阔深的潮汐水道。正、负亚系统各自分别由河流(径流)动力和潮汐动力控制,它们相向发展而形成并具相依幷存和耦合共生的特点。

  2)正、负亚系统之间,通过横向支汊进行沟通和联系。横向支汊的存在有双重的重要作用和意义:洪季时有助于降低西、北江的洪水位,利于两江洪水的安全分泄;枯季时吸引潮控盆地的潮流向河控区域扩侵,利于加大潮控盆地的纳潮量,增强虎门和崖门两个潮优型分流河口的潮汐优势效应。

  3)每一单个河优型分流河口也同样存在河控和潮控耦合共生的动力—沉积地貌体系。其动力机理是:河口射流中心区为下泄流优势,流域下泄泥沙(包括推移质和悬移质)从陆向海分异搬运和沉积;而射流中心区的侧翼空档区为上溯流优势(属补偿流作用范围),潮流或波浪动力起动海底沉积物再悬浮的细粒泥沙随之从海向陆搬运主要在这里沉积。

  4)珠江三角洲沙田区劳动人民创造的“潮灌潮排”农田水利体系与模式,是天人合一和珠江河口陆海耦合构造效应的生动表现之一。

  5)珠江河口治理要符合客观规律并做到人与自然和谐相处,就必须尊重、保护珠江河口系统大、小尺度的陆海耦合架构关系及其有机联系,其中对横向支汊的保护利用尤显关键和重要。而如果提出口号搞“分治”(把系统割裂分而治之),弱化、消灭或堵塞横向支汊水道,过于强调“水沙中间调”,就会使陆海耦合关系及平衡进一步受到破坏,随之河控和潮控亚系统的功能都要衰减,这只会产生更多的灾害,于区域可持续发展不利。

  

  参考文献:

  [1] 李春初,雷亚平,何为等,2002.珠江河口演变规律及治理利用问题. 泥沙研究, (3):44~51.

  [2] 李春初,何为,王世俊,2003. 珠江河口系统及其保护利用问题. 载:中国江河河口研究及治理、开发问题研讨会文集. 北京:中国水利水电出版社, 183~190.

  [3] 何洪巨,1984.珠江三角洲河口区的潮汐特性. 载:珠江口海岸和海涂资源综合调查研究文集(二). 广东:广东科技出版社, 63~74.

  [4] 李春初,1983.珠江口磨刀门的河口动力与沉积.热带地理, (1):27~34.

  [5] Li Chunchu, Lei Yaping, Hewei, et al., 2001.Land—Ocean Interaction in Modern Delta Formation and Development: A Case Study of the Pearl River Delta,China. Science in China (Series B), 44 (supp.): 63~71.


  原载:李春初等,2004.中国南方河口过程与演变规律,第五章第三节.北京:科学出版社,137~144.合作者:何为,王世俊。
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