海南省典型海岛地质灾害特征及发展趋势*

高 伟，李 萍，傅命佐，高 珊，李培英

（1．国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061；2．国家海洋局海洋沉积与环境地质重点实验室 青岛 266061）

海南省典型海岛地质灾害特征及发展趋势*

高 伟，李 萍，傅命佐，高 珊，李培英

（1．国家海洋局第一海洋研究所 青岛 266061；2．国家海洋局海洋沉积与环境地质重点实验室 青岛 266061）

海南省典型海岛地质灾害主要有坡地重力型、海－气相互作用型、水动力型和人类活动型等4种成因和崩塌、海岸侵蚀、海水入侵、河道淤积和珊瑚礁破坏等5种地质灾害类型。崩塌为基岩岛主要灾害种类，占全部灾害的52．5%；海岸侵蚀普遍存在于各海岛的基岩和砂质岸段；部分岛屿达到中强度海水入侵程度；河道淤积和珊瑚礁破坏呈增加趋势。在全球海平面上升的大背景下，过度开采地下水、上游河道蓄水和不合理的海岸工程等人类活动所造成地质灾害种类愈发严重。

海南省；海岛；地质灾害；防灾减灾

海岛地质灾害系指对海岛人民生命财产造成直接损失，或对海岛地质、生态环境和地貌景观造成破坏，并影响海岛经济社会发展和间接造成损失的分布于岛陆、岛岸、环岛近岸海域的地质现象和地质作用［1］。海南岛作为我国第二大岛，具有得天独厚的地理优势和旅游资源，我国也将在2020年把海南建成世界一流的海岛休闲度假旅游胜地。然而，随着沿海经济的快速发展和空间资源的日趋紧张，迅猛的海岛开发导致海岛地质灾害现象频发，不仅对海岛环境影响巨大，而且由于海岛环境相对孤立导致救灾十分困难，因此海岛地质灾害越来越引起人们的重视。目前我国陆地区域性地质调查研究已经完成，基本形成了较为完善的地质灾害理论体系，海岸带地质灾害研究也已经取得长足发展［2－6］，但是对海岛地质灾害的研究较少，特别是缺乏对海南岛周边海岛地质灾害的研究。因此，本研究依托海洋公益专项 “我国典型海岛地质灾害监测与预警示范研究”，对海南省6个典型海岛进行了地质灾害调查和研究，阐明了其地质灾害特征和发展趋势，对海岛的可持续发展和进行有效的防灾减灾工作具有十分重要的理论研究和经济发展意义。

1 研究区概况

海南省属于热带季风气候区，热带风暴和台风频繁，周边岛屿众多，旅游和矿产资源十分丰富。根据海南省自然条件分布特征和海岛基本特点，选取海甸岛、东屿岛、西瑁洲岛、牛王岛、大洲岛和大铲礁等6个典型海岛作为研究对象。海甸岛和东屿岛分别位于海口市北部的南渡江入海口和琼海市东部的万泉河入海口处，为典型的河流冲积岛；大铲礁是位于儋州市西北部海上的珊瑚礁；西瑁洲岛和牛王岛是位于三亚市三亚湾内的旅游基岩岛；大洲岛则是位于万宁市东澳镇东南海上的无居民基岩岛，是海南沿海最大的岛屿 （图1）。本研究涵盖了海南省主要的海岛类型和地质灾害种类，对了解海南省典型海岛的地质灾害特征和发展趋势及防灾减灾等均具有十分重要的意义。

2 海南省典型海岛地质灾害特征及分类

关于海岛地质灾害的研究和分类并不多，Carpenter［7］对大西洋外陆架地质灾害分为灾害因素和地质障碍因素2类；Brynant［8］根据海底表面和地层中灾害类型的具体特征分为断层、浅层气、载气沉积物、埋藏古河道、活动沙波、底辟和海底沟槽等类型；刘以宣［9］最早对我国海岸带地质灾害进行了分类，李培英［2］从危害程度和成因动力角度把海岸带地质灾害分为直接和潜在地质灾害两个大类，包括6种成因和60个灾害类型；刘锡清［10］则根据地质灾害作用体系或地质灾害体状态分为8个系列，50多个类型；杨克红等［11］对海南省本岛地质灾害类型进行了划分和研究，提出了控制海南岛本岛海岸带地质灾害的主要因素。综合前人研究成果，海南省典型海岛地质灾害按控制因素主要分为坡地重力、海气相互作用、水动力和人类活动等4种成因 （表1）。

图1 研究区地理位置和地质灾害分布点

研究区主要包括崩塌落石、海岸侵蚀、海水入侵、河道淤塞和珊瑚礁破坏等5种地质灾害类型 （图1），共40处。调查和分析结果显示，海南省典型地质灾害以坡地重力成因的崩塌为主，占52．5%，且以自然崩塌为主；其次为海岸侵蚀、海水入侵、河道淤塞和珊瑚礁破坏，分别占27．5%、15%、2．5%和2．5%（表2）。

表1 海南省典型海岛地质灾害成因及分类

表2 海南省典型海岛地质灾害类型分布情况

续表

3 典型海岛地质灾害特点

海南省典型海岛地质灾害现象较为严重，根据岛体特性和开发情况，灾害类型分布具有一定的规律性，特别是随着旅游开发的大力推进，人类活动所引起的地质灾害呈上升趋势。

3.1 坡地重力型地质灾害

海南省典型海岛中坡地重力型地质灾害主要为崩塌，是斜坡上的岩体在重力作用下解体滚落或坠落，分为海蚀陡崖上的岩层破碎和人为采石形成的基岩解体。崩塌物在海蚀崖下形成倒石堆，被波浪冲刷磨圆或者带走，周而复始，崩塌持续发生，发生周期较长，而人为采石所造成的灾害发生周期一般较短。海南岛崩塌地质灾害主要发生于基岩岛，以大洲岛、牛王岛和西瑁洲岛东南岬角最为典型 （图1）。

大洲岛为基岩岛，属于侵蚀剥蚀丘陵海岛，底层由燕山早期 （侏罗纪）的侵入花岗岩构成，后经中、新生代构造运动和外力地质作用改造成现今的海岛形态，海岸受波浪的长期侵蚀与溶蚀作用，沿地质结构薄弱处发生崩塌而形成数十米高的陡崖 （图2）。整个大洲岛岛体上遍布大大小小的滚石，在波浪和重力的双重作用之下，海蚀陡崖处的崩塌落石尤为发育，并在局部地区形成小型倒石堆，倒石堆呈三角形，堆积滚石直径上小下大，宽度约15 m，高约10 m。

牛王岛南端长约450 m的岸线，陡崖落石、倒石堆十分发育。崩塌形成直径小至数十厘米，大者可达数米的落石，在牛王岛东西两侧各存在一个长约25 m，高约10 m的崩塌危险区域，严重威胁当地的旅游安全。西瑁洲岛东南部岬角由于凸出海中，海蚀陡崖十分发育，早期采石形成长度约160 m的陡崖落石危险区域 （图3），目前采石场虽已废弃，但是陡崖上的破碎岩层仍对当地造成较大的安全隐患。

图2 海蚀陡崖处的崩塌

图3 采石场形成的崩塌

3.2 海-气相互作用成因型地质灾害

海南省海－气相互作用所导致的海岛地质灾害主要为海水入侵。海水入侵是由于自然或人为因素，海滨地区地下水动力条件发生改变，含水层中的地下淡水与海水及地下咸水之间的平衡状态遭到破坏，导致海水或地下咸水沿含水层向陆地方向扩侵的现象，成为我国沿海地区的一种重大地质灾害［12］。海平面上升是造成海水入侵的一个重要因素，近百年来全球海平面上升了10～20 cm，造成海水入侵面积不断扩大。大洲岛和西瑁洲岛是海水入侵较为明显的两个岛屿。区别在于，大洲岛属于无居民海岛，主要受自然条件控制，岛体裂隙较多，海岸带沉积物松散，海水易于渗透；而西瑁洲岛则主要是由于旅游业带来的地下水过度开采，造成地下淡水水位下降，咸－淡水界面压力失衡引起海水入侵。

大洲岛连岛沙坝北部和南部分别有两处水源，北侧井内Cl－浓度为329．85 mg／L，属于中度入侵，南侧井中Cl－浓度为129．48 mg／L，海水入侵较弱 （图1）。总体来看，由于连岛沙坝面积较小，且以砂质为主，因此海水易于渗入影响地下水质，导致该岛地下淡水资源匮乏。

西瑁洲岛1999年开发旅游之前，当地居民和开发用水均为岛屿井水，且水质较好，地下水埋深在1．5 m左右；2002年后，随着地下水开采量的增加，地下水已明显 “变咸”，无法饮用。2011年的调查结果显示，西瑁洲岛存在4处较为明显的海水入侵点，地下水埋深较1999年下降了近1．5 m，且水质较差，其中3处Cl－浓度均超过250 mg／L，达到中强度海水入侵标准 （图1，表3）。

表3 西瑁洲岛海水入侵监测数据

3.3 水动力成因型地质灾害

水动力灾害地质因素系指由波浪、潮流、风暴潮等水动力条件产生或改变而引起的地质灾害，海南省海岛地质灾害主要包括海岸侵蚀和河道淤积。海岸侵蚀主要发生在海甸岛北侧、大洲岛、东屿岛北侧、西瑁洲岛和牛王岛；河道淤积发生于东屿岛东南侧。

3.3.1 海岸侵蚀

50年前，我国除了个别废弃河口三角洲被侵蚀后退外，绝大多数海岸呈缓慢淤进或稳定状态［13］，20世纪50年代以来，我国海岸线的迁移方向出现了逆向变化，多数沙岸、泥岸或珊瑚礁海岸由淤进或稳定转为侵蚀，导致岸线后退。海南省78．9%的岸线遭受侵蚀，其中造成海南省典型海岛岸线侵蚀的主要原因包括：全球性海平面上升、流域内蓄水和不合理的海岸工程等3种［14］。

持续的全球气候变暖使得极地冰盖融化，海平面缓慢上升，海岸线逐渐后退，近岸海洋动力增强，风暴潮发生次数逐渐增加，海岸侵蚀进一步加剧［15］。海岛孤悬海外，最先承受海平面上升所带来的直接影响。大洲岛、西瑁洲岛和牛王岛基岩岸段受波浪的长期侵蚀与溶蚀作用形成海蚀陡崖，处于缓慢后退的状态。基岩岸段海蚀崖侵蚀往往是造成崩塌落石地质灾害发生的主要因素之一。大洲岛南端长约3 km和北端约500 m的基岩岛体上，受风浪侵蚀作用强烈，海蚀崖几近直立，发育众多大的构造裂隙和海蚀洞。西瑁洲岛和牛王岛所在三亚湾，其优势浪为S向，强浪向是SSW向，次强浪向是SW向，受S向优势浪的常年冲刷，导致西瑁洲岛海岛南部1．14 km和牛王岛全岛海蚀崖及海蚀沟等地形地貌十分发育 （图4）；同时，西瑁洲岛东南部岬角由于凸出海中，海蚀陡崖十分发育，形成长度约160 m的陡崖落石危险区。

砂质岸段侵蚀主要发生于西瑁洲岛。海岛东南部岬角两侧分别有长约300 m的珊瑚砾石滩，海滩上部以珊瑚砾石滩为主，坡度较大，下部出现海滩岩及珊瑚礁坪，上覆藻甸堆积物，该岸段海滩侵蚀作用较强，特别是在岬角北侧岸线附近形成高差约1 m的侵蚀陡坎；西南—西侧海岸，即自潜水码头至牛王岛连岛堤岸段海滩侵蚀作用亦较为强烈，岸滩上部沙滩较窄，下部海滩岩大面积出露；海岛北部海滩已被开辟为海滨浴场及观光旅游区，受海平面上升及人工建筑的影响，沙滩遭受轻微冲蚀，礁石及海滩岩出露，局部岸段沙滩可见长度51．5 m，最大高差约40 cm的侵蚀陡坎（图5）。此外，由于历史原因，岛上林木一度被砍伐殆尽，连年的烧山种植和无度采挖珊瑚礁，导致生态环境日趋恶化，部分岸滩严重蚀退，侵蚀速率达2 m／a。

图4 大洲岛海蚀崖和海蚀沟

图5 西瑁洲岛海滩冲蚀

1958年以来，我国修建了大量的水利工程，如库、塘、闸、坝等，这些水利工程不但拦蓄了大量河水，而且拦截了大量的泥沙，从而使入海泥沙大大减少，海岸因供沙不足而遭受严重的侵蚀。海甸岛北部海岸侵蚀就是因河流上游拦沙而产生的典型海岛地质灾害，海甸岛主要是由南渡江的泥沙堆积而成，但是自从南渡江中、下游的松涛水库和龙塘滚水坝等工程相继建造以来，南渡江的输沙量从1959年前的68万m3／a剧减到现在的30万m3／a，泥沙来源不足，造成海甸岛北部岸滩受到强烈的冲刷侵蚀后退。在海甸岛东北部白沙河入海处，由于岬角地区较为强劲的波浪、河流和潮流作用，海岸侵蚀比较明显，大量的岸边建筑物被摧毁［16］（图6），目前部分岸段已修筑防护堤。东屿岛北部万泉河分汊河道被人工阻断，泥沙供应断绝，致使分汊河道河口处的75 m长的小沙滩出现侵蚀后退现象，造成沙滩植被根系出露，沙滩北侧为人工抛石和混凝土护岸，长约30 m的抛石护岸处沙滩已冲蚀殆尽，而混凝土人工海岸部分岸段则发生小规模塌岸的现象 （图7）。

图6 海甸岛北侧海岸冲蚀

图7 东屿岛海岸侵蚀引起的塌岸

3.3.2 河道淤积

东屿岛处于万泉河河口，为万泉河泥沙堆积所形成的冲积岛，外侧有玉带滩阻拦，其周边沉积环境总体上表现为拦门沙 （玉带滩）包围的、具有狭窄口门的河口潟湖。东屿岛位于潟湖之内，潮流波浪影响较小，周围水动力条件较弱，因此南侧万泉河河道淤积严重，河道中心滩发育，部分小型分汊河道河床抬高导致断流 （图8），岸边生长红树等乔本植被，进一步加大了河道的淤积速度。

3.4 人类活动型地质灾害

目前具有趋势性的五大地质灾害因素——地面沉降、海平面上升、海水入侵、海岸侵蚀、地下水与底质污染，主要是由人类活动造成的［10］。海南省典型海岛均受到人类活动的不同影响，人类活动所导致的地质灾害类型越来越多，几乎涵盖了所有的地质灾害种类，并且灾害程度越来越重，其中珊瑚礁破坏是海南省人类活动所导致的特殊海岛地质灾害类型。

海南省西北部大铲礁等珊瑚礁处于珊瑚生长的北界，它们对外部应力变化如人类活动引起的环境变化比较敏感，潮间带及浅水区珊瑚的开采可能使珊瑚礁坪成为生态荒漠，并引发珊瑚沙岛、周边海岛及海岸带侵蚀加剧等生态环境问题。大铲礁基本处于自然演化的原始阶段，人类活动较少，只有西侧礁体因面临外海而稍有冲蚀。但是随着经济的发展和海产品价格的提升，不断有渔民登岛采挖沙虫、贝类等海产品 （图9），并伴有少量的珊瑚采集现象，对大铲礁的生态系统产生一定的影响。因此，以大铲礁为代表的海南岛西北部珊瑚礁生态系统的保护还有待加强。

4 结论

海南省典型海岛地质灾害主要有坡地重力型、海－气相互作用型、水动力型和人类活动型等4种成因和崩塌、海岸侵蚀、海水入侵、河道淤积和珊瑚礁破坏等5种地质灾害类型。各海岛海滩均存在不同程度的侵蚀现象；基岩岛受构造节理和浪流冲刷等作用普遍存在海蚀陡崖和崩塌落石现象；除河流入海口的岛屿外，各海岛也均遭受不同程度的海水入侵影响。

海南省海岛地质灾害呈逐年加剧的趋势。崩塌主要发生在基岩岛，以大洲岛和牛王岛最为典型，占所有灾害点的52．5%，往往与基岩岸段的海蚀崖伴生，成为海南省海岛的主要地质灾害种类；海滩侵蚀主要发生在西瑁洲岛东南部、西南部、北部岸段和东屿岛北侧岸段；海水入侵主要发生在西瑁洲岛和大洲岛，达到中强度入侵程度，二者发生机理不同，前者以人为开采地下水为主因，后者则为自然条件控制；河道淤积发生在水动力条件较弱的东屿岛东南侧；珊瑚礁破坏成为海南省特殊的海岛地质灾害类型之一。

海南省各海岛均存在不同种类、不同规模的自然地质灾害现象，同时人类活动造成的地质灾害种类越来越多，灾害程度越来越重，对当地的经济开发和旅游资源的利用造成了较大的影响。因此，需要防止和减轻地质灾害对海岛经济社会和生态环境的影响，进行海岛地质灾害监测、风险评估和预警等相关研究，做到科学论证海岛功能区划，坚持因地制宜，因岛制宜，宏观与微观相结合，合理规划海岛开发与保护，使海岛自然环境与人类和谐发展。

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国家海洋公益性行业科研专项资助——我国典型海岛地质灾害监测及预警示范研究 （201005010）．