珠江三角洲是具有复杂河网体系的复合三角洲，包括由西、北江思贤滘以下的西北江三角洲和东江石龙以下的东江三角洲，以及入注珠江三角洲诸河的中小河流域。珠江三角洲汊道纵横交错，情况复杂^[1-2]。河网及河口水沙分配受地势、动力及其它客观因素影响呈现不同态势，特别是径流的分配，是河网最基本的水文特征，因而非常有必要了解三角洲各河口汊道同步的径流量分配格局及变化^[3-5]，从而对城市供水、物质输运、航道安全、防洪减灾提供基本的科学依据。

20世纪70年代以来，由于河道采沙、河道冲刷深切等原因，北江的分流比显著增大，1972年为11.7%，1980年代增大为14.2%，90年代增大为16.7%~23.0%^[6]。西北江河网分流比的变化，使八大口门径流量分配发生相应调整，经东四口门进入伶仃洋的流量占八大口门总量的比例增加，由20世纪80年代53.4%上升到90年代的61.1%，增加约405亿m³/a^[7]。20世纪90年代以来，大规模的河道采砂、航道整治，以及接连发生的数次大洪水对河床的冲刷，破坏了水、沙的平衡关系，使三角洲不同片区之间的水量分配比发生了明显的变化^[8]，西、北江及思贤滘的水文特性发生了逆转，出现了大部分时间西江水经思贤滘流入北江的特点^[9]。前人利用珠江河网顶点马口、三水、高要、石角四个水文站水沙月统计资料分析了珠江三角洲河网顶点分水分沙的季节变化和多年年际变化，认为1993年以后三水的分水分沙比例增大^[10]。总体来说，虽然水沙分配有所变化，但是1950—2010以来的约60年间，珠江流域来水量未发生大的改变，珠江进入河网的多年平均径流量为3 260×10⁸ m³，其中西江径流量约占73.0%^[7]。

但是前人对珠江三角洲河道的径流量的分配格局的研究也多集中以思贤滘为顶点的马口、三水的分配上，对于整个珠江河网分配格局的相对较少，特别是近10年来对于水沙的分配的新形势认识不清^[11-12]。另外，进行同步的水沙观测需要大量的人力物力的原因，因而历史上对于整个三角洲的同步观测数据并不多，数据非常宝贵^[13-15]。本文利用2016—2017年的16站位实际同步观测资料以及收集的1999—2001年的同步观测资料，通过计算各分汊节点及八大口门的流量分配比，试图阐明近20年来珠江河网重要节点径流量的分配格局的时空变化。

1 研究区域概况

珠江三角洲位于广东省的中南部，其范围为东江自石龙以下，北江为三水以下，西江则为羚羊峡以下，自西向东分别为西江三角洲、北江三角洲和东江三角洲，由西江、北江、东江三条主要支流及其他小河流汇聚成珠江河网。西北江自思贤滘以下、东江自石龙以下称为珠江河网，经崖门、虎跳门、鸡啼门、磨刀门、横门、洪奇门、蕉门、虎门八大口门入注南海，形成“三江汇流，八口出海”的水系格局^[16]，河网汊道纵横，密如蛛网，河道总长1 600多千米，河网密度高达0.68~1.17 km/km²。珠江三角洲河网的面积为9 750 km²，其中西、北江三角洲占93.4%，东江三角洲占6.6%，可见，珠江三角洲是一个发展不平衡、形状不对称的复合三角洲^[17]。

西江、北江交汇于珠江三角洲的顶点—思贤滘，后经马口、三水分流实现分配；东江由石龙南、石龙北实现分流。西、北、东江的水流进入珠江河网，马口、三水为西、北江河网一级分汊点，石龙南、石龙北为东江河网一级分汊点，三多(石仔沙)与紫洞(澜石)、天河与南华为二级分汊节点，水流流经河网后经八大口门分别流入黄茅海与伶仃洋。因此可以分别用马口、三水水文站观测到的流量数据来代表经思贤滘汇入河网后西、北江干流的流量^[10]；东江同步流量可用石龙南、石龙北水文站观测到的流量之和来表示，20年前东江同步流量可用大盛、漳澎、泗盛围水文站观测到的流量之和来表示，其中大盛可代表石龙北，漳澎和泗盛围可代表石龙南。上游来水经过河网最终由八大口门入海。东四口门由虎门、蕉门、洪奇沥、横门组成，控制断面分别为大虎、南沙、冯马庙、横门，西、北江部分洪水通过东四口门出海，东江洪水经虎门水道注入伶仃洋。西四口门由磨刀门、鸡啼门、虎跳门、崖门组成，其控制断面分别是灯笼山、黄金、西炮台、官冲，是珠江八大出海口之中重要的出海水道。其中，崖门、虎跳门、鸡啼门、磨刀门、横门主要由西江洪水控制，洪奇门和蕉门受西江和北江洪水共同影响，虎门仅受北江和东江洪水影响^[18]。

20世纪90年代，无序采砂达到峰值。经调查珠三角每年采砂总量达6 000万m³，而泥沙淤积量仅905万m³，即在该阶段，河道采砂总量为近100多年的自然淤积量^[19]。区域采砂直接导致珠三角河床大面积下切，是造成珠三角河网分配格局发生变化的主要原因^[20]。珠江三角洲河网分布如图 1所示，本次研究区包括四对重要分汊节点及八大口门共16个测站。

2 资料与方法

2016年(11月30日11时—12月6日12时)、2017年(7月8日10时—7月18日14时)在珠江三角洲4对重要分汊节点及八大口门16个站位进行同步流量观测。同时收集了1999年(7月15日20时—7月24日14时)、2001年(2月7日14时—2月16日10时)的同步水沙资料。其中1999年、2017年观测记录时间为洪季，2001年、2016年观测记录时间为枯季。2016—2017年每次连续观测持续时间超过27 h，满足潮周期封闭条件。测验过程严格执行《水运工程测量规范》、《海洋调查规范—海洋水文观测》、《水运工程水文观测规范》、《声学多普勒流量测验规范》等行业规范。测站均采用全球定位系统(GPS，型号为GARMIN12XLC)进行定位，定位精度优于±10 m；流量采用声学多普勒流速流向仪(走航式ADCP，包括WHR600、WHR 1200两种型号)每小时走航一次进行测量采集，走航方向为左岸至右岸，走航时船速控制在1~2倍流速，现场采集数据后，用WinRiverⅡ软件将数据导出，本文所有流量均为各站测验期间流量的平均值。

蕉门、横门测站位置1999年与2017年有所不同(如图 1右下角卫片插图)，其中2017年测站位置与1999年相比实测流量应较小，因此不进行两站的流量对比分析。

3 结果与分析 3.1 河网上游流量变化 3.1.1 西江、北江和东江干流流量变化及原因

西、北江水通过思贤滘重新分配进入河网分别流经马口、三水站，东江的水经石龙南、石龙北站进入河网，因此可分别用珠江河网上游马口、三水、石龙(石龙南+石龙北)流量来代表进入河网后西、北、东江干流的流量。2017年洪季马口、三水、石龙流量分别为21 453.5、6 414.0和1 866.5 m³/s，占比分别为72.1%、21.6%、6.3%，2016年枯季马口、三水、石龙流量分别为5 425.8、1 156.6和899.4 m³/s，占比分别为72.5%、15.5%、12.0%(见表 1)，而20年前这一比例分别为73.9%、24.3%、1.8%和63.1%、20.1%、16.8%。

因此西北江一直是珠江河网上游水量的主要来源，2017年洪季珠江河网上游西、北江干流总流量分别为21 453.5和6 414.0 m³/s(见表 1)，与20年前变化不大，略有减少，分别为1999年洪季的0.8和0.9倍；但东江流量变化较大，其流量为1 866.5 m³/s，为20年前的3倍。洪季河网上游西北江干流总流量略小于20年前，主要受到气候的影响^[21]。根据珠江1995—2013年降雨量数据^[22]，1999年均降雨量约为1 439 mm，2013年的均降雨量约为1 446 mm，对该阶段数据进行拟合，得出2017年均降雨量约为1 400 mm，2017年降雨量较1999年低，吴创收等^[23-24]也提出1999—2017年间，珠江流域降雨量呈下降趋势。降雨量减少导致上游流量有所减少，造成洪季西、北江流量变为20年前的0.8~0.9倍。但洪季东江流量相比20年前有较大增长，主要是由于东江降雨量的增大，根据东江1959—2009年降雨量数据^[25]，1999年东江年均降雨量为1 734 mm，2009年东江年均降雨量为2 144 mm，对该阶段数据进行拟合，得出2017年东江降雨量为2 855 mm，较1999年高。

而枯季珠江河网上游三江流量较20年前均有增长，其中西江为5 425.8 m³/s，约为20年前的2.6倍，增加明显，北江和东江流量分别为1 156.6和899.4 m³/s，约为20年前的1.7倍(见图 2)。枯季珠江河网上游三江流量增长的主要原因是20世纪90年代末西、北江上游大型水库的建设对洪、枯季的流量起到调节作用^[26]，据中国大坝学会网站，在西江上游建成百色(2006年)、龙滩(2006年)水库，其库容量分别为56×10⁸和273×10⁸ m³，在北江上游建成飞来峡水库(1999年)，其库容量为19.5×10⁸ m³。据广东省水土保持通报在2003年，广东省小型蓄水保持工程数量达5 622座，设计蓄水量3 235万m³。为解决枯水期水资源紧缺问题，水库在洪季以蓄水为主，枯季调度保障下游洪水^[27]，致使枯季流量较20年前呈倍数增长。相比于北江和东江，西江在水库的调节作用下，西江给予更多的流量分担，相比之下，北江和东江在枯季的流量分担有所减小。

3.1.2 河网上游分汊节点流量分配变化及原因分析

马口、三水、石龙南、石龙北为河网上游的一级分汊节点，分别位于西江、北江、东江干流。天河、南华位于马口下游，三多、紫洞位于三水下游，为河网上游二级分汊节点。

思贤滘的流量再分配下，洪季马口和三水水文站流量占比由1999年75.3%、24.7%变为2017年77.0%、23.0%，变化不大(见图 3，表 2)；枯季由2001年75.8%、24.2%变为2016年82.4%、17.6%。洪枯季马口站分流比均较20年前有所增加。马口站分流比从20世纪60年代保持相对稳定，于1988年发生突变，分流比大幅下降，后呈轻微下降趋势^[15]。20世纪90年代初，北江河网的采砂量远远大于西江河网，致使原来比西江河在网高的河床，率先出现大量下切，使得三水站的流量由约20世纪80年代的15.0%增长到20世纪90年代的20.0%以上^[28]，三水站分流比逐步变大，马口站逐步变小^[20]；1999年以来，西江上游强采砂活动造成马口附近水道严重下切，马口断面面积(珠基0 m以下值)在1999—2008年由8 862 m²增大至11 019 m²，增大了24.3%，三水断面面积则由2 676 m²增大至3 244 m²，增大了21.2%。马口断面增幅大于三水断面，马口分流分沙比略微回升，但由于该阶段河床下切程度小于20世纪90年代，马口分流分沙比仍小于20世纪90年代前的稳定期^[29]，与前人研究结果一致^[20]。2011—2017年由于政府全面禁止采砂，西北江河河网床下切基本稳定，马口、三水站分流比趋于稳定^[20]。

在枯季马口站分流比增长较洪季更大是由于北江河床高于西江，枯水期在北、西滘口潮汐的作用下，造成过滘水流的往复运动^[21]，在枯水期珠江水流经思贤滘由北过西，马口站分流比增加。马口、三水位于潮区界以下^[29]，受潮汐作用影响，潮汐影响河网中潮汐交界处的流量，随采砂造成的河床下切而增强，有利于将流量分配到更短、更深的河道，加剧流量分配的不平等^[30]，1999年以前北江河网采砂活动较强，三水站分流比增大，1999年以后，西江河河网床下切更为严重，马口站潮动力增强^[30]，且潮汐阻碍三水支流泄流^[30]，造成马口站分流比的增大。枯季马口分流比增长较洪季多与洪季由地形下切引起的潮汐的影响范围有限^[29]，枯水期潮汐影响更加明显^[30]。虽然潮汐对马口、三水分流比有所影响，但是挖沙依然是改变其分流比的主要因素^[29]。

东江以下一级分汊节点为石龙南与石龙北站，洪季石龙南和石龙北分流比由1999年的73.7%和26.3%变为2017年的43.7%和56.3%；枯季由2001年的64.5%和35.5%变为2017年的39.0%和61.0%。石龙南站分流比洪枯季均有所减小减小，由大于石龙北变为小于石龙北。由于河道整治及人工采砂等原因，东江北干流与东江南支流两水道的河道形态发生了很大变化，北干流河道与南干流河道相比平均河宽增加较多，河道容积增值较大，河道下切较深^[18]，致使石龙南站流量由大于石龙北变为小于石龙北。东江受潮汐作用影响较小，可能与东江与狮子洋主潮道夹角较大有关^[30]。

马口下游天河、南华为西江的二级分汊节点，对比天河和南华水文站与马口水文站的流量，发现2017年洪枯季天河站与南华站流量之和分别占马口站流量的81.3%、80.2%，而20年前这一比例分别为90.7%、84.9%，天河站与南华站均占马口站流量的绝大部分，且洪枯季这一比例均较20年前有所降低。洪季天河和南华分流比为51.9%和48.1%，与20年前一致；枯季天河和南华分流比由2001年的54.8%和45.2%变为2016年的59.8%和40.5%。天河、南华站分流比与马口、三水站有着相同的变化趋势，1999—2008年天河断面面积(珠基0 m以下值)由7 610 km²增大至9 150 m²，增大了20.2%，而南华断面面积由7 425 m²增大至8 385 m²，增大了12.9%，天河断面面积增大幅度明显大于南华断面^[29]。由于天河站河道面积增幅更大，下切更为严重，导致天河站分流比增大。马口站流量洪季略有减小，枯季增大，与天河河道采砂较南华严重的影响在洪季抵消、枯季叠加，径流变化是天河站分流比变化的主控因素。此外，天河站下切幅度较大，导致其洪潮动力增强^[21]，通过顶托洪水造成其分流比不均匀性增大^[31]。

三多和紫洞为三水下游的二级分汊节点，2017年洪季三多与紫洞站流量之和与三水站基本持平，较20年前有所增加；枯季三多与紫洞站流量之和约占三水站流量的80.9%，与20年前保持一致。洪季三多和紫洞分流比由1999年的76.5%和23.5%变为2017年的82.0%和18.0%；枯季该分流比由2001年的85.6%和14.4%变为2016年的83.7%和16.3%，无明显变化。2017年洪枯季三多流量均为紫洞流量的5倍左右，而20年前这一比例分别为洪季3倍和枯季6倍，洪季紫洞分流比有所减小，枯季有所增大。三水下游二级分汊节点三多、紫洞分流比变化与三水流量有关，紫洞站分流比随三水站流量的增加而增大^[28]。洪季三水站流量有所降低，枯季有所增长，与洪季紫洞分流比减小，枯季增大相对应。

3.2 河口区流量变化 3.2.1 口门流量变化及原因

由于蕉门和横门测站位置原因，本研究不进行东、西四门分流比比较，仅对西四门流量及东四门中洪奇沥、虎门流量进行对比研究。

洪季西四门流量由1999年的12 105.1 m³/s增长为2017年的12 616.5 m³/s，变化不大；枯季由2001年的984.2 m³/s增加为2016年的3 096.2 m³/s，约为20年前的3倍。东四门中洪季洪奇沥和虎门流量2017年约为20年前的一倍多，其中洪奇沥流量由1999年的3 089.4 m³/s变为2017年的4 619.6 m³/s，虎门流量由5 478.7 m³/s增加为6 806.4 m³/s。枯季两站的流量2016年约为20年前的4~6倍，其中洪奇沥流量由2001年的387.6 m³/s增加为2016年的1 149.1 m³/s，虎门由238.4 m³/s增加为的1 279.1 m³/s。

西四门流量受西江来水控制，东四门流量主要由北江、东江影响^[18]。西四门流量由于上游水库洪季蓄水、枯季调度的调节作用，导致枯季流量约为20年前的3倍，洪季虽由于气候以及水库调节作用流量略微减小，但由于马口分流比的增大，西四门流量有略微增大。洪奇沥水道离城镇较近，由于航道整治和人工采砂，下切较为严重，其分流比增大，造成流量增加^[8]，控制着洪奇沥的水沙输入河道大幅度下切，造成洪奇沥处的径流动力有所增强，其分流比也相应增大^[32]。虎门流量增大与东江流量的增大和北江由沙湾通道进入虎门的流量增大有关^[29]。

3.2.2 入海通道流量变化

虽然水流通过马口三水以及石龙进入河网，最后经过八大口门入海，其中的径路的主要路线和泄洪通道仍然不清。河网的主要水文站的同步流量观测资料，则提供了宝贵的数据对此进行估算。洪枯季磨刀门均为最主要的入海口，与20年前保持一致。东四门最重要的出海通道由洪奇沥变为虎门，蕉门流量较大可能与1999年测站位置有关。由于20年间口门流量的变化，其主要流量通道也有所差异，根据河网分汊图与同步流量观测数据可得出，共有三个主要流量通道(见图 4)：第一个通道是西江的水流经马口、天河经磨刀门入海，形成河网最主要的水流输送通道，洪季磨刀门流量略小于20年前，枯季磨刀门流量约为20年前的3.6倍。第二个通道是北江的水流经三水、三多汇集南华支流由洪奇沥入海，洪季洪奇沥流量约为20年前的1.5倍，枯季约为20年前的3倍。第三个通道是北江另一部分流量经沙湾水道与东江水流汇入虎门，与20年前无差异，但流量却大于20年前，尤其在枯季表现更加明显，约为20年前的5.4倍。

三大流量通道的形成主要是受上游河流流量控制，以及结点处流量分配影响，与河道地形也有密切关联。磨刀门处流量主要来源于西江，洪季磨刀门流量略小于20年前与西江流量略微减少相对应，枯季西江流量约为20年前的2.6倍，且天河分流比由54.8%增长为59.8%，因此磨刀门流量变为20年前的3.6倍。同理，虎门处流量也有所增大，与东江流量较20年前增大有关。1999年洪奇沥处的流量有所增加的主要原因是由于洪奇沥水道靠近城镇受航道整治与人工采砂影响下切较为严重，造成洪奇沥处的径流动力有所增强^[32]。

4 讨论 4.1 珠江河网上游同步流量变化的控制因素

珠江河网上游流量主要受降雨及大坝拦水两个因素共同影响。1999—2017年珠江流域降水量有略微降低，东江区域降雨量呈显著增长趋势。2017年洪季西、北江干流流量分别为1999年的0.8倍、0.9倍，2016年枯季西、北江干流流量分别为2001年的2.6倍、1.7倍，受西北江上游水库洪季蓄水、枯季调度的影响^[27]，西、北江干流流量在洪季略微降低，枯季呈2~3倍增长，其中洪季流量降低还受1999—2017年降雨量呈下降趋势的影响。2017年洪季东江干流流量约为1999年的3倍，2016年枯季约为2001年的1.7倍，由于1999年以后东江上游无大型水库建设，东江干流流量变化主要是受到东江流域降雨量1999—2017年显著增长的影响。降雨量变化是流量变化的主要影响因素，但人类活动可对流量季节变化产生重大影响^[33]，珠江河网上游流量洪枯季的变化主要依赖于上游水库的季节性调控作用。西、北江干流流量变化均不大，东江流量虽有显著增长，但均未引起流量的异变。

4.2 16站同步分流比变化的控制因素

珠江河网一级分汊节点的分流比变化主要是河道演变造成的。1999—2017年洪枯季马口分流比均有所增加，主要是由于1999年以来马口站强采砂活动造成的马口河道的改变，其面积增幅(珠基0 m以下值)大于三水。1999—2017年石龙北站分流比在洪枯季也均有增加，主要原因是东江北干流河道下切较深。珠江河网上游分流比的变化主要是受河道演变影响。

珠江河网二级节点分流比变化主要受河道演变及上游来水共同影响，其中上游来水变化为主控因素。马口下游二级分汊节点中天河站分流比在洪季无变化，枯季有所增大，受到河道采砂及上游来水变化的影响，20世纪90年代以后，天河站分流比随马口站流量增大而增大^[28]，马口站流量洪季略有减小，枯季增大，与天河河道采砂较南华严重的影响在洪季抵消、枯季叠加，其中上游来水变化变化应为主控因素；但是20世纪90年代以前，天河站分流比随马口站流量增大而减小^[28]，造成此变化的原因是20世纪90年代以前南华地区采砂较为严重，之后人为采砂向天河地区转移^[28]，说明挖沙不仅会影响天河站分流比，还会影响天河站分流比与马口站流量的关系。三水下游二级分汊节点中三多站分流比洪季有所增大，枯季有所减小，三多站分流比随三水站流量减小而增大^[28]，三多紫洞分流比主要受上游径流变化的影响。

4.3 河网区泄洪通道的稳定性

按照三条主要泄洪通道(见表 3、图 5)进行分析：泄洪通道1中天河站分流比受到河道采砂及上游来水变化的影响，其中马口站流量变化是主控因素；西四门流量在洪季变化不大，枯季呈3倍增大可与马口站流量变化相对应，上游来水量变化导致西四门流量变化。泄洪通道2中洪三多紫洞分流比主要受上游径流变化的影响；洪奇沥流量洪枯季均有所增大，不严格根据三水及三多径流变化而变化，与洪奇沥河道演变有重大关系。泄洪通道3中虎门洪枯季均有较大增长，主要是受东江上游来水增大及北江来水增大影响。

珠江河网分汊节点分流比虽有所变化，但变化幅度不大，分流比的稳定决定了三角洲河网结构的稳定性。河网分流比主要受河道演变及上游来水的共同影响，因此要维持泄洪通道的稳定，不仅需要维持河网上游流量及各个节点的分流比稳定，还要维持地形的稳定，不能随意挖沙，改变河道形态。

5 结论

(1) 洪枯季西江都为珠江三角洲流量的主要来源，2017年洪季西、北、东江分流比分别为72.1%、21.6%、6.3%，枯季这一比例为72.5%、15.5%、12.0%，而20年前洪季这一比例为73.9%、24.3%、1.8%，枯季这一比例为63.1%、20.1%、16.8%。洪季西江流量为21 453.5 m³/s，北江约为6 414.0 m³/s，东江约为1 866.5 m³/s，珠江河网上游流量为20年前的0.92倍，主要受降雨量的影响；枯季西江流量约5 425.8 m³/s，北江约为1 156.6 m³/s，东江约为899.4 m³/s，珠江河网上游流量为20年前的2.3倍，主要是由于上游水库建设，对洪、枯季入网流量进行调节。

(2) 从分汊节点来看，洪枯季马口三水分叉点中马口站分流比均大于20年前，分别从75.3%、75.8%变为77.0%、82.4%，主要受马口1999年以后挖沙强度大控制；洪枯季石龙南石龙北两站中石龙北分流比大于20年前，分别从26.3%、35.5%增加为56.3%、61.0%。主要受到东江北干流下切较深控制；天河南华两站中天河站分流比大于20年前，枯季从54.8%增加为59.8%，主要受天河站下切更严重和马口站流量枯季增大共同控制。三多紫洞两站中洪季紫洞分流比有所减小，枯季有所增大。主要受到三水站流量影响。

(3) 从八大口门来看，西四门流量2017年洪季为12 616.5 m³/s，枯季为3 096.2 m³/s，与20年前相比洪季变化不大，枯季受马口分流比增加及上游水库调节作用影响为20年前的3倍。洪奇沥流量洪枯季均有所增大是由于其靠近城镇河道下切较为严重，虎门流量增大原因与东江流量的增大和北江由沙湾通道进入虎门的流量增大有关。

(4) 珠江河网分汊节点分流比虽有所变化，但变化幅度不大，分流比的稳定决定了三角洲河网结构的稳定性。入海通道一直是马口-天河-磨刀门通道、三水-三多汇集南华支流入洪奇沥通道、东江汇北江支流入虎门通道。因此要维持泄洪通道的稳定，不仅需要维持河网上游流量及各个节点的分流比稳定，还要维持地形的稳定，不能随意挖沙，改变河道形态。

致谢: 感谢中国海洋大学、中山大学、广东省水文局、交通运输部天津水运工程科学研究所等多家单位对此次珠江洪枯季16站位同步水文测验的支持，感谢全体观测人员的辛勤付出。