姚鵬 ，余志斌，蘇敏, ，安欣禧，周曾

(1.河海大學(xué) 水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；2.江蘇省海岸海洋資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098；3.華東師范大學(xué) 河口海岸學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200241)

1 引言

分汊河口是指來(lái)自上游的徑流在河口區(qū)分汊，通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的汊道入海，是一種常見(jiàn)的河口形態(tài)[1]。分汊河口在我國(guó)潮汐河口中占有重要的地位，如長(zhǎng)江口、珠江口和閩江口是典型的分汊河口[2]。金元?dú)g[3]通過(guò)分析河口汊道的拓?fù)鋵W(xué)性質(zhì)，將分汊河口分為4 種基本模式：少汊型、多汊型、河網(wǎng)型和游蕩型。每種分汊模式河口形成機(jī)制不盡相同，分汊河口的演變受到河口邊界條件、水流動(dòng)力條件和泥沙輸移條件等因素的共同影響，是河口動(dòng)力與地貌格局雙向適應(yīng)的過(guò)程。國(guó)內(nèi)外學(xué)者的相關(guān)研究歷經(jīng)3 個(gè)階段：純動(dòng)力條件和邊界因素分析階段[1,3-4]，考慮泥沙運(yùn)動(dòng)分析階段[2,5-6]，關(guān)聯(lián)河槽地貌動(dòng)態(tài)演變分析階段[7-11]。研究分汊河口的分流比變化及主支汊轉(zhuǎn)變的閾值不僅可完善河口研究理論，而且可為河口整治及河口資源保護(hù)與利用提供理論依據(jù)。

珠江河口東四口門中的蕉門為分汊河口研究的典例之一。在過(guò)去百余年內(nèi)，蕉門口外發(fā)育了橫向的鳧洲水道。鳧洲水道作為蕉門與虎門的連通汊道（圖1），由支汊逐漸演變?yōu)橹縻鈁12]，在很大程度上影響虎門和其北側(cè)的獅子洋、南側(cè)伶仃航道的泥沙沉積和地貌演變[13]。目前，針對(duì)鳧洲水道分流比的研究主要集中于鳧洲水道的整治、岸線規(guī)劃、分流點(diǎn)位置、分汊處流態(tài)、蕉門下泄水沙量對(duì)鳧洲水道主支汊轉(zhuǎn)變的影響等，且多認(rèn)為鳧洲水道分流比與分汊形態(tài)、蕉門的來(lái)水豐沛程度等有關(guān)[14-16]。但鑒于鳧洲水道亦聯(lián)通虎門（圖1），其發(fā)育演變，尤其是分流比是否受到虎門動(dòng)力環(huán)境影響尚未可知；若有影響，鳧洲水道在現(xiàn)有地貌形態(tài)下是否會(huì)發(fā)生分流比突變，淪為支汊的可能性及閾值等也有待深入研究。因此，本文從蕉門的分流比入手，通過(guò)簡(jiǎn)化鳧洲水道附近的動(dòng)力與地貌形態(tài)，設(shè)計(jì)系列水槽物理模型實(shí)驗(yàn)，探究鳧洲水道分流比隨虎門、蕉門兩口門流量的演變特征，探究鳧洲水道主支汊轉(zhuǎn)變的臨界點(diǎn)。

圖1 珠江三角洲蕉門與虎門、鳧洲水道位置示意圖Fig.1 The location of Jiaomen and Humen outlets,Fuzhou Channel of the Zhujiang River Delta

2 研究區(qū)域概況

2.1 蕉門河口區(qū)域概況

珠江三角洲位于我國(guó)粵港澳大灣區(qū)的核心位置區(qū)，其水系結(jié)構(gòu)和動(dòng)力特性較為復(fù)雜，呈“三江匯流，八口出海，兩灣納潮，徑潮交匯”的水系特點(diǎn)[17]。八大口門可分為東、西兩部分，其中東四門為虎門、蕉門、洪奇門和橫門，一同注入伶仃洋；西四門為磨刀門、雞啼門、虎跳門和崖門，磨刀門和雞啼門直接注入南海，虎跳門和崖門注入黃茅海，形成了河流優(yōu)勢(shì)型河口和潮汐優(yōu)勢(shì)型河口共存的復(fù)雜河口形態(tài)[16,18]。

蕉門和虎門地處珠江三角洲中心區(qū)域，是珠江八大口門中的泄洪排沙的主要通道口門?；㈤T河口屬于潮汐優(yōu)勢(shì)型河口，內(nèi)接獅子洋，外連伶仃洋，是伶仃洋重要的納潮和泄洪通道。蕉門河道分為兩汊：一條沿萬(wàn)頃沙東側(cè)向南延伸，即蕉門南水道；一條沿南沙尾向東延伸與虎門交匯，即鳧洲水道（圖1）。東四口門的年均徑流量和輸沙量如表1 所示[19]。在匯入伶仃洋的四大口門中，虎門與蕉門的輸水輸沙量占比最大，對(duì)伶仃洋的發(fā)育演變至關(guān)重要。

表1 伶仃洋東四口門水沙分配表Table 1 Distribution of water and sediment discharge of the east four outlets in the Lingding Bay

2.2 蕉門河口發(fā)育演變

據(jù)1927 年的海圖，蕉門附近尚未發(fā)育鳧洲水道橫向支汊。雞抱沙淺灘、龍穴淺灘已經(jīng)發(fā)育，并與大虎山相連，此時(shí)蕉門河口為潮流優(yōu)勢(shì)型河口[12]。自20 世紀(jì)50 年代以來(lái)，受高強(qiáng)度人類活動(dòng)影響，洪奇瀝水道泄流能力減弱，從蕉門水道下泄入伶仃洋的水沙通量增大[20]。由于地形與水沙通量的不匹配，蕉門水道淤積明顯，口門外延，導(dǎo)致蕉門泄流能力逐漸減弱。在洪水作用下，口門主泄洪道沖缺，發(fā)育形成了橫向汊道即鳧洲水道，水流可經(jīng)鳧洲水道分流下泄進(jìn)入伶仃洋，至20 世紀(jì)70 年代，鳧洲水道仍為支汊[21]。80 年代開(kāi)始的蕉門口整治工程及雞抱沙圍墾工程后，蕉門口分流格局發(fā)生改變，至90 年代末鳧洲水道分流比躍變?yōu)?∶3，甚至8∶2[12-13]，鳧洲水道由支汊發(fā)展為主汊，出現(xiàn)“強(qiáng)支奪干”。蕉門河口鳧洲水道分流比不斷增大的原因主要有以下兩點(diǎn)：（1）龍穴島的圍墾工程導(dǎo)致蕉門南水道不斷延伸，河道比降逐漸減小，使得鳧洲水道的分流比進(jìn)一步加大；（2）近年來(lái)珠江來(lái)水量穩(wěn)定，但來(lái)沙量大幅減小，導(dǎo)致蕉門河口河床受到?jīng)_刷下切，河道主槽和深泓線偏向左岸，鳧洲水道下切幅度要明顯大于蕉門南水道[15]，并且鳧洲水道過(guò)流斷面面積大于蕉門南水道過(guò)流斷面面積[22]，導(dǎo)致鳧洲水道過(guò)流能力要大于蕉門南水道。但隨著鳧洲水道分流比不斷增加，通過(guò)鳧洲水道下泄的水沙逐漸增多，可能威脅影響虎門-伶仃洋潮汐通道的穩(wěn)定[22]，因此已有相關(guān)研究通過(guò)工程手段（例如整治鳧洲水道岸線、疏浚蕉門南水道等）探究蕉門口的整治方案及措施[15,23]，以期減小鳧洲水道分流比。

3 水槽模型實(shí)驗(yàn)

3.1 模型實(shí)驗(yàn)介紹

河口汊道分流比受潮動(dòng)力的影響隨漲落潮過(guò)程而變化，落潮過(guò)程對(duì)感潮河段及河口分汊格局的演變尤為突出，故汊道分流比常用落潮過(guò)程的平均分流比表征[24-25]。蕉門河口泥沙運(yùn)動(dòng)受徑流和潮流共同作用，水沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律較為復(fù)雜。潮汐主要控制蕉門南水道的末端，漲潮流的頂托對(duì)蕉門分汊口及鳧洲水道的影響較小。因此，本研究重點(diǎn)關(guān)注落潮情況下鳧洲水道分流比變化，通過(guò)設(shè)計(jì)水槽物理模型實(shí)驗(yàn)，探究落潮情況下兩口門流量對(duì)鳧洲水道主支汊轉(zhuǎn)變的影響機(jī)制。

據(jù)已有針對(duì)河流汊道的概化物理模型實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)室尺度下的概化河道與天然河道雖存在差異（例如天然河道的寬深比一般為模型河道數(shù)倍甚至數(shù)十倍），但實(shí)驗(yàn)得到的分汊口的動(dòng)力參數(shù)-形態(tài)參數(shù)相關(guān)關(guān)系等與天然汊道趨于一致[26-27]。基于此，本實(shí)驗(yàn)對(duì)蕉門河口水流動(dòng)力運(yùn)動(dòng)條件亦進(jìn)行了一定概化，將天然河道概化為順直定床河道，通過(guò)設(shè)置穩(wěn)流柵保證水流均勻流動(dòng)（圖2）?；谙盗蓄A(yù)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，概化過(guò)程中各河道地貌特征的差異對(duì)鳧洲水道分流比的影響不可忽略，因此本實(shí)驗(yàn)采用不透水隔板模擬各河道地形抬高（圖2），實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)定均滿足流態(tài)特征，即實(shí)驗(yàn)水流為紊流，表面張力作用可以忽略，重力對(duì)水流起主導(dǎo)作用，實(shí)驗(yàn)水流可按明渠水流處理。

圖2 水槽模型設(shè)計(jì)及儀器布置平面圖（a）與正視圖（b）Fig.2 Top view (a) and front view (b) of flume experiment design and instruments layout

實(shí)驗(yàn)水槽為矩形水槽，尺寸為24 m（長(zhǎng)）×1.2 m（寬）×0.6 m（高）。水槽設(shè)計(jì)及測(cè)量?jī)x器布置見(jiàn)圖2，其中斷面1 模擬虎門，斷面2 模擬蕉門，斷面3 模擬川鼻水道，斷面4 模擬蕉門南水道，斷面5 模擬鳧洲水道。實(shí)驗(yàn)中斷面1 處水深設(shè)為40 cm，水槽側(cè)面設(shè)有刻度尺，精度為1 mm，用于讀取水深。首先，對(duì)水槽的生流系統(tǒng)進(jìn)行改造（圖2），通過(guò)分別控制兩側(cè)生流系統(tǒng)（例如水泵功率和閥門啟閉等），調(diào)節(jié)兩側(cè)來(lái)流，在水槽兩側(cè)分別生成恒定的循環(huán)水流。

由前文所述的鳧洲水道在百余年間，經(jīng)歷了未發(fā)育-支汊-主汊的演變過(guò)程，各個(gè)時(shí)期的形態(tài)特征均不一樣。本次模型實(shí)驗(yàn)以近期（2008 年）的海圖為依據(jù)，根據(jù)若干控制斷面，按照一定的寬度比和深度比進(jìn)行縮放?？刂茢嗝娣植紙D如圖3 所示。其中，斷面寬度比考慮d1 至d7 共7 個(gè)斷面（代表鳧洲水道附近蕉門、虎門、大虎山、雞抱沙等形態(tài)特征），將各斷面簡(jiǎn)化為矩形斷面，且各斷面的寬度比與真實(shí)平均寬度比一致，本實(shí)驗(yàn)中水平比例尺為1∶8 000?；?008 年海圖，運(yùn)用Mapinfo 數(shù)字化海圖并通過(guò)Surfer 提取斷面形態(tài)，可得到各斷面的平均水深。調(diào)整水槽內(nèi)d1 至d5 斷面的底部高程，保證各斷面的深度比與實(shí)際平均深度比一致，斷面間采用線性方式過(guò)渡，本實(shí)驗(yàn)中垂向比例尺為1∶25。因此，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的物理模型中，各過(guò)水?dāng)嗝娴倪^(guò)水面積之比也與真實(shí)過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比一致。

圖3 控制斷面分布Fig.3 Distribution of the control section

3.2 模型實(shí)驗(yàn)布設(shè)與工況設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)布設(shè)1 個(gè)聲學(xué)多普勒點(diǎn)式流速儀（Acoustic Doppler Velocimetry，ADV）和8 個(gè)旋槳流速儀，用于各控制斷面（圖2 中斷面1 至斷面4）測(cè)量斷面流速，具體儀器布置如圖2 所示。ADV 配備三維側(cè)視式探頭，可用于水深較淺的工況。實(shí)驗(yàn)中，ADV 固定在測(cè)量支架上，測(cè)量支架在垂向可通過(guò)步進(jìn)電機(jī)控制升降，精度為1 mm，用于測(cè)量流速剖面，進(jìn)行斷面平均流速計(jì)算。通過(guò)對(duì)4 個(gè)控制流速剖面的測(cè)量，發(fā)現(xiàn)所有斷面平均流速近似等于0.6h處的流速。因此，8 個(gè)旋槳流速儀分別架設(shè)于實(shí)驗(yàn)斷面1 至斷面4 的中軸線位置，測(cè)量距底0.6h處流速。同一斷面設(shè)置兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，相鄰測(cè)點(diǎn)相距約1 m，用于測(cè)量結(jié)果的相互校正。

本實(shí)驗(yàn)可通過(guò)分別控制兩側(cè)生流系統(tǒng)，分析兩側(cè)口門不同來(lái)流工況下，鳧洲水道的分流特征。據(jù)文獻(xiàn)[28-29]，虎門與蕉門的年均落潮流量比為3.25～4.22，2005 年前后虎門大虎斷面與蕉門南沙斷面的過(guò)水面積比為4[30]，計(jì)算得虎門與蕉門的年均落潮平均流速比為0.81～1.01。以該流速比作為基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)，逐步調(diào)整斷面流速比，具體實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)見(jiàn)表2，其中，V1指斷面1 的平均流速，V2指斷面2 的平均流速。

表2 實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)表Table 2 Parameter setting of experiments

各組工況下，待斷面1 至斷面4 實(shí)時(shí)流速穩(wěn)定后，開(kāi)始同時(shí)采集8 個(gè)旋槳流速儀的實(shí)時(shí)流速數(shù)據(jù)。根據(jù)得到的各個(gè)斷面的實(shí)時(shí)流速，計(jì)算各斷面時(shí)均流速，進(jìn)而得到斷面5 的斷面分流比：

式中，μ為斷面分流比；A為各斷面面積，單位為cm2；V為平均流速，單位為cm/s，Q為斷面平均流量，單位為cm3/s；下標(biāo)代表斷面序號(hào)。

模型實(shí)驗(yàn)中，為保證模型實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，對(duì)各工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分析。實(shí)驗(yàn)誤差 ε采用下式計(jì)算：

計(jì)算得到各工況誤差在0.34%～5.29%之間，平均誤差為4%。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差處于合理范圍。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

4.1 模型驗(yàn)證

根據(jù)實(shí)驗(yàn)工況設(shè)計(jì)表（表2），設(shè)計(jì)與實(shí)測(cè)的斷面流速比及斷面5 的分流比如表3 所示。根據(jù)11 種工況繪制的鳧洲水道分流比與虎門、蕉門流速比之間的相關(guān)關(guān)系如圖4 所示。

表3 實(shí)驗(yàn)流速比與分流比結(jié)果Table 3 Measured flow division ratio under various velocity ratios

模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)斷面1 與斷面2 流速比為0.81～1.01（即虎門與蕉門的年均落潮流速比）時(shí)，所測(cè)的斷面5（鳧洲水道）的分流比為66%～73%。據(jù)1998-1999 年在蕉門附近的水文測(cè)驗(yàn)結(jié)果，鳧洲水道落潮平均分流比為69%～72%[12,31]（圖4 中白色框）。由此可見(jiàn)，雖然本實(shí)驗(yàn)在設(shè)置過(guò)程中有一定程度的簡(jiǎn)化和概化，但模擬的分流比結(jié)果與鳧洲水道的年均分流情況吻合較好，證明了模型的可靠性。

圖4 鳧洲水道分流比隨斷面流速比的變化Fig.4 Variation of flow division ratio of Fuzhou Channel with velocity ratio between Humen and Jiaomen outlets

針對(duì)洪季大流量情況，據(jù)2006 年與2017 年洪季觀測(cè)結(jié)果，虎門與蕉門落潮最大流速比約為1.08～1.16[32-33]。據(jù)2002 年和2017 年兩次對(duì)鳧洲水道的洪季觀測(cè)，洪季鳧洲水道的分流比為70%～75%[22]（圖4中灰色框）。模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該流速比對(duì)應(yīng)的斷面5 分流比為75%～77%，與實(shí)測(cè)結(jié)果吻合性較好。

因此，通過(guò)上述年均及洪季大流量?jī)煞N工況下的落潮分流比對(duì)比驗(yàn)證，基本保證該水槽物理模型實(shí)驗(yàn)可準(zhǔn)確模擬鳧洲水道的分流特征。此外，從鳧洲水道歷史成因來(lái)看，相關(guān)研究認(rèn)為鳧洲水道是原蕉門主泄洪道決口分汊沖刷而成[16]，本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果亦證實(shí)，洪季時(shí)鳧洲水道分流比較年均工況下增大5%～10%，側(cè)面證明了流域洪水事件是影響蕉門分汊河口演變的關(guān)鍵因子之一。

4.2 蕉門河口分流比演變

根據(jù)圖4 鳧洲水道分流比與虎門、蕉門流速比相關(guān)關(guān)系可知，整體上，鳧洲水道的分流比與虎門和蕉門斷面平均流速比成正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.99。即虎門與蕉門相對(duì)流速越大，則鳧洲水道分流比越大。這主要是由于虎門與蕉門相對(duì)流速越大，虎門水道過(guò)水能力越強(qiáng)，進(jìn)而導(dǎo)致鳧洲水道下泄越通暢，分流比增大。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)狀地貌形態(tài)特征下，當(dāng)虎門與蕉門相對(duì)流速大于1.7 時(shí)，鳧洲水道的分流比可達(dá)90%，蕉門南水道有萎縮消亡的趨勢(shì)；當(dāng)虎門與蕉門相對(duì)流速小于0.35 時(shí)，鳧洲水道分流比小于50%，為鳧洲水道主支汊轉(zhuǎn)換的閾值。

當(dāng)虎門流速不變時(shí)，鳧洲水道分流（流量與分流比）與蕉門流速的相關(guān)關(guān)系曲線如圖5 所示。當(dāng)虎門流速不變，蕉門斷面流速增大時(shí)，通過(guò)鳧洲水道的流量增加，而鳧洲水道分流比隨蕉門流速的增大而減小。前人根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)發(fā)現(xiàn)洪季鳧洲水道分流較枯季增大[22]，因此多認(rèn)為鳧洲水道的分流比隨蕉門流量及流速的增大而增大。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)虎門流速不變，蕉門流速逐步增大時(shí)，鳧洲水道的分流比反而減小。這主要是因?yàn)?，鳧洲水道為連接珠江兩大口門的關(guān)鍵橫向汊道，其下泄是否順暢、下泄的流速等亦受到虎門流速的影響。即使蕉門流速增大，如果虎門流速不變，經(jīng)過(guò)鳧洲水道下泄不暢，造成局部壅水，反而有利于蕉門南水道的分流比增大。因此，在討論河網(wǎng)型分汊河口分流比時(shí)，不應(yīng)僅考慮所在河道的流量變化，也應(yīng)考慮相鄰河道、河口的影響。在討論鳧洲水道的演變規(guī)律時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮蕉門和虎門的影響。

圖5 鳧洲水道分流比及流量隨虎門、蕉門斷面流速比變化（虎門流速不變）Fig.5 The relationship between variation of flow division ratio,water discharge of Fuzhou Channel and flow discharge of Humen and Jiaomen outlets（in case of constant Humen velocity）

4.3 討論

4.3.1 分汊河口分流比影響因素

在我國(guó)的主要入海河流中，分汊河口占37.5%[1]。長(zhǎng)江河口和珠江河口同屬于分汊河口，但具體的分汊等級(jí)、分汊角度、分汊形態(tài)和尺度等都不盡相同。分汊河口的發(fā)育受到諸多因子，如流路、科氏力、潮差、來(lái)水來(lái)沙、邊界條件、河道特性等共同作用。前人學(xué)者多針對(duì)某一分汊河口，縱向探究某個(gè)因子對(duì)其發(fā)育演變的貢獻(xiàn)[1-11,34]，且多關(guān)注少汊型河口的分汊格局。但對(duì)于河網(wǎng)型河流，在河道和河口存在多條支汊匯流點(diǎn)和分流點(diǎn)一致的情況，如珠江的上橫瀝和下橫瀝、蕉門的鳧洲水道等。該類型分汊河口的發(fā)育除了受上述影響因素的作用外，是否受到相鄰河道的影響尚未有深入探究。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，針對(duì)諸如鳧洲水道、上下橫瀝水道之類的多口汊道，相鄰河道對(duì)分汊格局的影響不可忽略，甚至可能會(huì)影響分汊格局的主支汊地位。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在現(xiàn)有的地貌格局下，當(dāng)虎門與蕉門的流速比小于0.35 時(shí)，鳧洲水道和蕉門南水道會(huì)發(fā)生主支汊地位的轉(zhuǎn)變。而且，當(dāng)蕉門流量增大時(shí)，雖然在鳧洲水道分流流量持續(xù)增大，但增大幅度逐漸減小。在考慮到相鄰河道的影響后，其分流比呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)。造成分流比減小的直接因素是當(dāng)?shù)氐孛才c動(dòng)力的不匹配，累積到一定程度后，必然會(huì)發(fā)生動(dòng)力地貌的協(xié)同演變，即增大泄流剖面尺寸，以適應(yīng)大流量條件。這也揭示了系列洪水過(guò)程為何會(huì)引發(fā)汊道沖刷、新汊發(fā)育。

前文提到，長(zhǎng)江河口亦為分汊河口，分汊形態(tài)為單支入海、多級(jí)分汊，其與珠江河口存在一定的差異。從分汊形態(tài)特征來(lái)看，珠江口為“三江交匯、八口入?！?，長(zhǎng)江口則不存在多河交匯、共同入海的情形；從分汊誘因來(lái)看，長(zhǎng)江口分汊是由于漲落潮流路分離，泥沙在中間落淤形成淺灘，形成河口分汊[35]；珠江口多由于洪水沖缺而成的橫向分汊[16]，例如蕉門的鳧洲水道，且橫向汊道又與附近的河網(wǎng)相連，進(jìn)而造成了其分汊河口分流比影響因素更為復(fù)雜；從分汊演變來(lái)看，長(zhǎng)江口會(huì)在分汊后的南汊不斷發(fā)育新的汊道，形成有規(guī)律的多級(jí)分汊；珠江口隨著縱向汊道的延伸，會(huì)不斷發(fā)育新的橫向分汊。相對(duì)于單支入海、多級(jí)分汊的河口而言，本實(shí)驗(yàn)探索了多口入海分汊河口分流比的影響因素及變化趨勢(shì)。以蕉門鳧洲水道為例，蕉門與虎門的流速比是影響鳧洲水道分流比的重要因子，從而證實(shí)多口門相互作用對(duì)河口分流比的重要影響，這也是多口入海河口區(qū)別于單支入海分汊河口的重要特征。

4.3.2 鳧洲水道整治建議

鳧洲水道是蕉門口重要的泄洪通道。肖洋等[36]針對(duì)珠江三角洲防洪問(wèn)題，探討了現(xiàn)代珠江三角洲地貌條件下是否可以推行“洪水就近入?！钡闹卫矸桨?，即在珠江三角洲的東四口門中選擇泄流路徑最短的蕉門鳧洲水道為排洪主要通道。據(jù)其研究，該方案實(shí)施后蕉門和虎門的泄流量分別增加0.2%和0.27%，即虎門與蕉門的流速比為1.17。據(jù)本研究，此工況下鳧洲水道的分流比增大為0.77。即從河網(wǎng)型分汊河口分流的角度，此方案可增強(qiáng)鳧洲水道的主汊地位，達(dá)到快速降低東四口門防汛壓力的目的。

另一方面，胡曉張等[22]、楊聿等[23]通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)、數(shù)值模擬、物理模型等多手段分析近期蕉門河口分汊格局的特點(diǎn)，認(rèn)為蕉門口治理的核心問(wèn)題是控制和減小鳧洲水道的分流比。因此，從整治鳧洲水道的角度，上述“洪水就近入?！钡闹卫矸桨笗?huì)強(qiáng)化鳧洲水道的主汊地位，與鳧洲水道的整治目標(biāo)相悖。一般來(lái)說(shuō)，從分流分沙的角度看，分流比與分沙比的變化是正相關(guān)的。鳧洲水道的分流比、分沙比增大后，是否會(huì)造成伶仃洋淤積萎縮？由鳧洲水道分流的泥沙主要沉積的區(qū)域和泥沙輸移趨勢(shì)等仍需要更加細(xì)致的研究，可借助動(dòng)力地貌數(shù)值模型或動(dòng)床物理模型。鳧洲水道分流的泥沙對(duì)蕉門、虎門和伶仃洋的演變?cè)斐傻挠绊懶璩掷m(xù)關(guān)注。

5 結(jié)論

本文重點(diǎn)關(guān)注珠江蕉門河口分流比及其變化規(guī)律。通過(guò)對(duì)蕉門分汊河口的概化，設(shè)計(jì)水槽模型實(shí)驗(yàn)，得到鳧洲水道分流比隨蕉門流速、虎門與蕉門流速比的變化特征，探討了鳧洲水道分流比的影響因素。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到了如下結(jié)論。

（1）在保證分汊河口各特征斷面的寬度比、平均水深比和上游兩條河道的流量比相似的前提下，在水槽內(nèi)構(gòu)建的概化分汊河口模型，并通過(guò)驗(yàn)證年均情況、極端情況分流比，證實(shí)該模型可較高精度地復(fù)演分汊河口的分流形態(tài)。

（2）鳧洲水道分流比受蕉門與相鄰虎門共同影響，虎門、蕉門的相對(duì)流速越大，鳧洲水道分流比越大，鳧洲水道主汊地位越明顯。在當(dāng)前地形條件下，相對(duì)流速比為0.35是鳧洲水道發(fā)生主支汊地位轉(zhuǎn)換的臨界閾值。

（3）根據(jù)模型結(jié)果，當(dāng)珠江流域發(fā)生洪水時(shí)，鳧洲水道分流比會(huì)增大5%～10%，證實(shí)洪水是影響蕉門分汊河口演變的關(guān)鍵因子之一。珠江“洪水就近入?！钡闹卫矸桨缚梢员ＷC鳧洲水道的主汊地位更加明顯，但由于分流比增大造成的分沙比增大，進(jìn)而導(dǎo)致的泥沙輸移趨勢(shì)及主要沉積的區(qū)域等仍需要更加細(xì)致的研究，需要持續(xù)關(guān)注。