江金進(jìn)，賴波，江山，李俊生，劉佳

(1.廣東省珠海工程勘察院，珠海 519002；2.廣東省地質(zhì)局第一地質(zhì)大隊，珠海 519002)

橫琴新區(qū)位于珠三角西岸出?？?，珠海市南部，于2009年在珠海市橫琴島掛牌成立，是粵港澳交流合作的重要區(qū)域。橫琴新區(qū)地理位置優(yōu)越，北隔馬騮洲水道與珠海保稅區(qū)相望，可通過橫琴一橋、橫琴二橋、馬騮洲隧道等對外通道與市區(qū)相連；東與澳門特別行政區(qū)僅一橋之隔，最近處直線距離不足200 m；南瀕南海，與國際航線大西水道相距約4海里；西臨磨刀門水道，距金灣機(jī)場約10 km[1]。

近年來橫琴新區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展迅猛，地區(qū)生產(chǎn)總值從2009年的2.85億元增長到2020年的468.07億元，年均增長52.97%。隨著橫琴新區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，區(qū)內(nèi)人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響不斷加深，主要表現(xiàn)在崩塌、軟土沉降等地質(zhì)災(zāi)害問題不斷增多，已嚴(yán)重威脅居民生命和財產(chǎn)安全，阻礙地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，有必要摸清區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分布特征，對地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評價，為以后橫琴新區(qū)國土空間規(guī)劃部門決策和管理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

橫琴新區(qū)由大、小橫琴島組成，20世紀(jì)70年代以圍墾造陸的方式將大、小橫琴島連成一體，20世紀(jì)90年代初又進(jìn)行第二次大規(guī)模圍墾造陸，形成現(xiàn)在橫琴新區(qū)的雛形?，F(xiàn)在橫琴新區(qū)陸地及海域面積約106.46 km2，其中陸地面積約87 km2。區(qū)內(nèi)地貌類型以濱海平原為主，次為低山丘陵。區(qū)內(nèi)低山丘陵主要分布在大、小橫琴島，總面積約35.78 km2，最高峰位于大橫琴島腦背山，是珠海第二高峰，海拔高度為457.7 m。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.5°，年均降水量2 015.9 mm。區(qū)內(nèi)出露地層主要為第四系全新統(tǒng)桂洲群，由萬頃沙組、燈籠沙組等組成，巖性為淤泥、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土、中粗砂和礫砂及淺風(fēng)化粘土。區(qū)內(nèi)侵入巖發(fā)育，主要為晚侏羅世中粒斑狀黑云母二長花崗巖為主，粗沙環(huán)-四塘村一帶分布有早白堊世細(xì)粒、中細(xì)粒斑狀黑云母二長花崗巖[2]。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造相對發(fā)育，主要區(qū)域性大斷裂有北西向的西江斷裂，北東向的馬騮洲斷裂和三灶斷裂，還發(fā)育有多組北北東向和北東東向的小型斷裂[3]。

按照橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的不同成因，可將區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害分為兩類：斜坡類和軟土沉降類，其中斜坡類地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌(隱患)和不穩(wěn)定斜坡。截止2021年3月，區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點63處，其中崩塌(隱患)36處，不穩(wěn)定斜坡27處；63處地質(zhì)災(zāi)害(隱患)點共威脅人數(shù)285人，威脅資產(chǎn)約3 360萬元[4-6]。近年來政府加大對區(qū)內(nèi)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的治理力度，區(qū)內(nèi)已發(fā)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害已基本完成治理，但隨著區(qū)內(nèi)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，一些相對偏遠(yuǎn)的地區(qū)逐漸納入規(guī)劃開發(fā)范圍，隨之可能誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害。此外，區(qū)內(nèi)濱海平原地區(qū)軟土分布廣泛，普遍存在軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害，目前主要造成的危害為公路路基不均勻沉降，路面波狀起伏或開裂，直接建造于軟土上的低矮建筑物整體下沉或傾斜開裂，以基巖為持力層的中高層建筑物地板陷落、懸空吊腳[7-8]。因此開展區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境的易發(fā)性評價變得刻不容緩。

2 地質(zhì)災(zāi)害分布特征

2.1 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害

近年來橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，受降雨和地質(zhì)環(huán)境條件的制約，區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害多為坡面局部淺表層發(fā)生巖土體滑塌或滾落，造成的財產(chǎn)損失一般較小，但由于坡腳人員居住、行人或車輛過往比較密集，危害性往往較大。

區(qū)內(nèi)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害類型較單一，主要為崩塌(隱患)和不穩(wěn)定斜坡，規(guī)模一般為微型-小型，險情均為小型。區(qū)內(nèi)63處斜坡類地質(zhì)災(zāi)害，按其所在斜坡類型劃分，巖質(zhì)27處，土質(zhì)12處，復(fù)合24處；按坡面形態(tài)劃分，凸型10處，凹型7處，直線型44處，階梯型2處；按坡度劃分，緩坡(<40°)4處，陡坡(40°～80°)51處，陡崖(>80°)8處；按坡高劃分，低邊坡(≤8 m)32處，中高邊坡(8～15 m)17處，高邊坡(15～30 m)8處，超高邊坡(≥30 m)6處。

據(jù)多年歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生在時間上明顯分布不均，主要集中在每年汛期(4～10月)，且與降雨關(guān)系密切。此外，在年際分布也具有不均性，總體呈上升趨勢，主要原因是近年來臺風(fēng)、暴雨等極端天氣明顯增多，特別是2018年臺風(fēng)“山竹”和2019年“5·27”特大暴雨給橫琴新區(qū)帶來嚴(yán)重的影響，共新增20余處斜坡類地質(zhì)災(zāi)害點。在空間上，區(qū)內(nèi)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在粗沙環(huán)村、紅旗村、上村、石山村和深井村等靠山削坡建房以及公路沿線陡坡地段(圖1)。

圖1 橫琴新區(qū)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害分布圖

2.2 軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害

橫琴新區(qū)軟土主要由淤泥、淤泥質(zhì)土組成，層位較穩(wěn)定，但厚度不等，約10～50 m，具有承載力低，受荷載后變形大、時間效應(yīng)明顯等特征[9-10]，對工程建設(shè)十分不利。受三灶斷裂和馬騮洲斷裂兩組北東向斷裂影響，軟土層明顯呈線性分布(圖2)，越靠近斷陷處，軟土層厚度越大，局部地段可達(dá)50 m以上。據(jù)地面調(diào)查，區(qū)內(nèi)軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害主要分布在磨刀門水道、馬騮洲水道、中心溝等河道兩岸生活辦公區(qū)及公路沿線，累計沉降量一般為10～30 cm，局部可達(dá)50 cm以上。

圖2 橫琴新區(qū)軟土厚度及斷裂帶關(guān)系圖

利用Insar技術(shù)，獲取2017年～2019年橫琴新區(qū)地面沉降數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)表明區(qū)內(nèi)沉降區(qū)域呈現(xiàn)較為明顯的條帶狀空間分布特征(圖3)，最大沉降速率達(dá)到51.16 mm/a，主要分布在大橫琴島以北濱海平原，大面積為圍海造陸而成，廣泛分布海陸交互相的淤泥類軟弱土層，軟土沉降持續(xù)表明區(qū)內(nèi)軟土層仍處于欠固結(jié)狀態(tài)。

圖3 橫琴新區(qū)Insar沉降速率圖

3 評價過程

3.1 評價模型

研究采用層次分析-綜合指數(shù)法對橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性進(jìn)行評價。首先按地質(zhì)災(zāi)害類型將評價系統(tǒng)分為斜坡類地質(zhì)災(zāi)害和軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害兩個易發(fā)性評價子系統(tǒng)，然后分別計算兩個子系統(tǒng)易發(fā)性總指數(shù),計算模型如下：

式中，Xj為第j單元斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性總指數(shù)；Rj為第j單元軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性總指數(shù)；n為評價因子個數(shù)；Wi為第i個評價因子的權(quán)重；ri為第i個評價因子的分級評分。

通過上述計算，分別得出兩子系統(tǒng)的各評價單元總指數(shù)，按權(quán)重疊加后，得出各評價單元地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)，計算模型如下：

Zj=Xj·r1+Rj·r2

式中，Zj為第j單元地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性綜合指數(shù)；Xj為斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性總指數(shù)；Rj為軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性總指數(shù)；r1、r2分別為斜坡類地質(zhì)災(zāi)害和軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害的權(quán)重，均為0.5。

最后，對各評價單元的易發(fā)性綜合指數(shù)進(jìn)行等級劃分，繪制易發(fā)性評價分區(qū)圖，進(jìn)行易發(fā)性評價。

3.2 評價單元劃分

根據(jù)橫琴新區(qū)行政區(qū)劃，利用ArcGIS軟件“創(chuàng)建漁網(wǎng)”工具，創(chuàng)建由矩形像元組成的網(wǎng)格，每個網(wǎng)格單元面積為200 m×200 m，將橫琴新區(qū)劃分為2 362個評價單元。

3.3 評價因子及權(quán)重確定

地質(zhì)災(zāi)害形成和誘發(fā)是各種內(nèi)外因素相互影響疊加的結(jié)果，其中內(nèi)在因素主要有地形地貌、地層與巖石、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)條件等，外在因素主要有氣象水文和人類活動等。地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀發(fā)育程度可直接反映地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀易發(fā)程度，是易發(fā)性評價的重要評價因子[11]。

3.3.1 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害

由于研究區(qū)內(nèi)的地層與巖石、水文地質(zhì)條件、氣象水文等條件相差不大，因此斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價從地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和人類活動3個方面著手。

地質(zhì)環(huán)境條件方面，選取地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、工程地質(zhì)條件3個評價因子。其中地形地貌方面，由于發(fā)生斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的地貌一致，為丘陵地貌，因此，研究以地形坡度來表征地形地貌。地質(zhì)構(gòu)造方面，一般在斷裂附近，巖石較破碎，更有利于地質(zhì)災(zāi)害形成和發(fā)育，因此，可通過距斷裂的遠(yuǎn)近來表征斷裂對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度的影響。工程地質(zhì)方面，由于研究區(qū)巖石以花崗巖為主，節(jié)理裂縫發(fā)育，因此，研究以節(jié)理裂隙發(fā)育情況表征工程地質(zhì)條件。

地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀方面，以每平方公里內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害點密度表征地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度。

人類活動方面，主要是削坡建房和道路削坡等影響，可根據(jù)人類活動強(qiáng)烈程度進(jìn)行等級劃分。

綜上所述，斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價子系統(tǒng)由地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和人類活動3部分組成，選取地形坡度、工程地質(zhì)條件、斷裂距離、災(zāi)害點密度和人類工程活動5個評價因子進(jìn)行斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價。各評價因子的權(quán)重采用層次分析法確定：利用1-9標(biāo)度法對兩兩評價因子重要性比較，建立判斷矩陣，最后通過幾何評價法計算確定各評價因子的權(quán)重。斜坡類地質(zhì)災(zāi)害各因子權(quán)重詳見表1。

表1 斜坡類地質(zhì)災(zāi)害評價因子及權(quán)重

3.3.2 軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害

軟土沉降易發(fā)性評價子系統(tǒng)主要由地質(zhì)環(huán)境條件、沉降現(xiàn)狀和人類活動3個評價指標(biāo)構(gòu)成[11-15]，其中地質(zhì)環(huán)境條件方面，選取軟土厚度與地質(zhì)構(gòu)造兩個評價因子。一般軟土層厚度越大，軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害越發(fā)育，因此，可用軟土厚度表征軟土沉降發(fā)育程度。地質(zhì)構(gòu)造與軟土分布關(guān)系密切，斷裂帶為軟土沉降提供了一定的構(gòu)造基礎(chǔ)，因此，研究選取與斷裂帶距離表征地質(zhì)構(gòu)造對軟土沉降的影響。

沉降現(xiàn)狀方面，主要選取沉降速率與累計沉降量兩個評價因子，反映了軟土沉降嚴(yán)重程度。

人類活動方面，由于研究區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)不發(fā)達(dá)，地下水開發(fā)利用強(qiáng)度低，因此，不考慮地下水開采對軟土沉降的影響。人類活動只選取人類工程活動來表征，根據(jù)研究區(qū)建筑分布情況和建筑類型，從建筑密度集中的城鎮(zhèn)用地、建筑密度較集中村鎮(zhèn)用地、建筑密度分散的獨立建筑用地及公路等，依次劃分人類工程活動強(qiáng)烈、中等、一般、差。軟土沉降地質(zhì)災(zāi)害各評價因子權(quán)重確定方法與斜坡類地質(zhì)災(zāi)害一致，各因子權(quán)重詳見表2。

表2 軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害評價因子及權(quán)重

4 易發(fā)性評價

將研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害劃分為高易發(fā)分區(qū)、中易發(fā)分區(qū)及低易發(fā)分區(qū)(圖4)，其中高易發(fā)分區(qū)面積7.51 km2，占總面積的8.77%；中易發(fā)分區(qū)面積35.36 km2，占總面積的41.31%；低易發(fā)分區(qū)面積44.10 km2，占總面積的50.72%。

圖4 橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性分區(qū)圖

4.1 地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)

斜坡類地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)分布面積5.00 km2，占總面積的5.75%，主要分布在洋環(huán)村-下村-上村、紅旗村-粗沙環(huán)村-四塘村、深井村-大井角一帶，共發(fā)現(xiàn)53處斜坡類地質(zhì)災(zāi)害點，占總數(shù)的84.12%，災(zāi)害點密度10.6處/km2。區(qū)內(nèi)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害以削坡建房形成的不穩(wěn)定斜坡為主，削坡高度小于15 m，削坡坡度大于45°，邊坡距離小于3 m。構(gòu)成斜坡的巖性主要為晚侏羅世-早白堊世花崗巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，易形成花崗巖球狀風(fēng)化巖(孤石)，有利于崩塌等斜坡類地質(zhì)災(zāi)害的形成。

軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)分區(qū)面積2.51 km2，占總面積的2.88%，主要分布在天羽道-橫琴大道、國家食品安全(橫琴)創(chuàng)新中心-永同昌時代廣場、粵澳合作中醫(yī)藥科技產(chǎn)業(yè)園一帶，軟土厚度一般大于30 m，最深達(dá)44.8 m或以上。區(qū)內(nèi)人類工程活動強(qiáng)烈，對地質(zhì)環(huán)境影響大，在工程建設(shè)過程中極易發(fā)生軟土沉降和工后沉降，主要表現(xiàn)為建(構(gòu))筑物傾斜、開裂，地面(路面)波狀起伏。區(qū)內(nèi)沉降速率普遍大于30 mm·a-1,仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，地面沉降存在持續(xù)發(fā)展趨勢。

4.2 地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)

斜坡類地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)區(qū)分布面積7.28 km2，占總面積的8.37%，主要分布在石博園-星樂度露營小鎮(zhèn)-向陽村、三塘村-二井灣、塔石角-赤沙灣-南灣、舊村一帶，共發(fā)現(xiàn)9處斜坡類地質(zhì)災(zāi)害點，占總數(shù)的14.29%，災(zāi)害點密度1.24處/km2。區(qū)內(nèi)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害以削坡建房為主，構(gòu)成斜坡的巖性為晚侏羅世花崗巖，節(jié)理裂隙較發(fā)育，在強(qiáng)降雨條件下，較易發(fā)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。

軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)分區(qū)面積28.08 km2，占總面積的32.28%，主要分布在大橫琴山以北濱海平原區(qū)及長隆海洋王國一帶。該區(qū)為早期圍墾造陸形成，軟土厚度10～30 m，平均約20 m，沉降速率介于10～30 mm·a-1。區(qū)內(nèi)人類工程活動強(qiáng)度中等，對地質(zhì)環(huán)境影響較大，較易發(fā)生工后沉降，主要表現(xiàn)為建(構(gòu))筑物傾斜、開裂，地面(路面)波狀起伏。

4.3 地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)

斜坡類地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)區(qū)分布面積26.59 km2，占總面積的30.56%，主要分布在海拔較高、人類活動差的低山丘陵區(qū)。區(qū)內(nèi)原始植被發(fā)育，僅發(fā)現(xiàn)1處斜坡類地質(zhì)災(zāi)害點，占總數(shù)的1.59%，災(zāi)害點密度0.038處/km2，斜坡類地質(zhì)災(zāi)害相對不發(fā)育。

軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)分區(qū)面積17.54 km2，占總面積的20.16%，主要分布在軟土厚度小于10 m的山前平原區(qū)。區(qū)內(nèi)人類工程活動差，對地質(zhì)環(huán)境影響較小，軟土沉降地質(zhì)災(zāi)害不明顯。

5 防治建議

(1) 在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)內(nèi)進(jìn)行工程建設(shè)時，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況，采取有針對性的防治措施。對斜坡類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，可采取格構(gòu)梁、掛網(wǎng)噴砼、鋼筋混凝土擋墻等工程治理方式，并注重與生物治理相結(jié)合。對軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)，主要建筑物建議采用樁基礎(chǔ)，以基巖為樁端持力層；建筑基底場地或道路地坪場地，建議采用排水板/真空-堆載聯(lián)合加壓排水固結(jié)法、深層攪拌樁或高壓旋噴樁等方法進(jìn)行軟基處理。

(2) 加強(qiáng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警，建立覆蓋全區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，特別是在軟土分布區(qū)，可通過設(shè)置基巖標(biāo)、分層標(biāo)、地下水動態(tài)觀測井等自動化監(jiān)測儀器，實現(xiàn)對區(qū)內(nèi)軟土沉降的實時監(jiān)測。

(3) 加強(qiáng)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的防災(zāi)、減災(zāi)宣傳，提高人民群眾防災(zāi)意識和避險能力。

6 結(jié)論

(1) 橫琴新區(qū)斜坡類地質(zhì)災(zāi)害主要以崩塌(隱患)和不穩(wěn)定斜坡為主，集中分布在粗沙環(huán)村、紅旗村、上村、石山村和深井村等削坡建房以及公路沿線陡坡地段；軟土沉降地質(zhì)災(zāi)害分布與軟土層分布范圍基本一致，主要分布在居民區(qū)、公路沿線等人類活動較為頻繁的軟土分布區(qū)段。

(2) 根據(jù)橫琴新區(qū)地質(zhì)條件，從誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害機(jī)理條件出發(fā)，將研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分為斜坡類地質(zhì)災(zāi)害和軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害。研究從地質(zhì)環(huán)境條件、地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀和人類活動3個方面著手，構(gòu)建適用于橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價指標(biāo)體系，利用層次分析-綜合指數(shù)法，開展區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)性評價。

(3) 橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)分區(qū)面積7.51 km2，占總面積的8.77%，其中斜坡類地質(zhì)災(zāi)害主要分布在上村-洋環(huán)村、紅旗村-四塘村、深井村一帶削坡建房區(qū)，軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害主要分布在中心溝兩側(cè)；地質(zhì)災(zāi)害中易發(fā)分區(qū)面積35.36 km2，占總面積的41.31%，其中斜坡類地質(zhì)災(zāi)害主要分布在大、小橫琴山沿線削坡建房、道路和工程削坡區(qū)，軟土沉降類地質(zhì)災(zāi)害主要分布在大橫琴山以北平原區(qū)；地質(zhì)災(zāi)害低易發(fā)分區(qū)面積44.10 km2，占總面積的50.72%，主要分布在高、中易發(fā)分區(qū)外的其它區(qū)域?？傮w來說，橫琴新區(qū)地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)程度以中、低易發(fā)為主。

(4) 基于研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀與易發(fā)性評價結(jié)果分析，提出切實可行的地質(zhì)災(zāi)害防治建議，為以后橫琴新區(qū)國土空間規(guī)劃部門決策和管理提供依據(jù)。