韩江三角洲平原地区地面沉降现状及成因分析
2022-02-13赖定邦吴丽霞
王 松,赖定邦,吴丽霞,李 明
(广东省水文地质大队,广东广州 510080)
地面沉降是指由自然因素或人类活动引发的地下松散岩层固结压缩并导致一定区域范围内地面高程降低的地质现象,是一种缓变性地质灾害[1]。该现象具有形成时间长、影响范围大、防治难度大、难以恢复等特点[2]。作为广东省地面沉降三大典型区域之一的韩江三角洲平原,因其软土特性以及经济发展的特点,其沉降现象与现状明显异于珠江三角洲和雷州半岛地区。因此,详细分析韩江三角洲平原地区地面沉降现状及特征,对深入研究该地区地面沉降机理将起到积极作用。
1 韩江三角洲平原地区地面沉降现状
1.1 历史累计沉降量
据2019 年调查数据,对韩江三角洲平原地区地面历史累计沉降量进行分级,结果显示,韩江三角洲平原地区地面历史累计沉降量以0~100mm 为主,面积3498km2,占沉降区总面积的91.19%;其次是100~200mm,面积218km2,占沉降区总面积的5.68%,大于300mm 区域仅有54km2。由此可见,韩江三角洲平原地区地面历史累计沉降量以小数量级沉降为主,区域相对沉降量值较小,历史累计沉降量较大地区面积较小(表1)。
表1 韩江三角洲平原地区历史累计沉降量分级统计表
历史累计沉降量较大区主要分布于练江平原谷饶镇、军埠镇、两英镇,韩江平原枫溪镇、澄海区湾头镇,揭阳市揭东区炮台镇等地(图1)。两英镇、谷饶镇,揭阳市普宁市军埠镇等地局部历史累计沉降量大于800mm。
1.2 平均沉降速率
据2018 年1 月至2019 年5 月遥感解译数据,韩江三角洲平原地区在该时间段内沉降速率以0~10mm/a居多,面积 达537km2,其次为10~30mm/a,面积275km2,两者分别占沉降总面积的14.00%和7.20%(表2)。沉降速率大于30mm/a区域面积仅有14km2,仅占沉降区总面积的0.36%,主要分布于练江平原的两英镇、榕江平原河溪镇、汕头市金平区沿海地区,其余有少量呈斑点状分布于各地,与历史累计沉降量大区分布具有高度吻合性。沉降速率10~30mm/a 区域主要沿练江和榕江呈带状散布,两英镇和军埠镇有大面积分布,其余呈斑块状散布于平原地区,其大面积分布区与历史累计沉降量较大区分布趋于一致(图2)。
表2 韩江三角洲平原地区沉降速率分级统计表
1.3 沉降现状特征
韩江三角洲平原地区地面沉降主要分布于韩江、榕江、练江海冲积平原区,沉降发育面积3836km2。沉降中心主要位于汕头市潮南区、金平区、揭阳普宁市下架山镇、两英镇、军埠镇等地。沉降具有区域沉降量较小、小数量级沉降区广泛分布、具有多个沉降中心,且分散、单个沉降中心面积较小、部分沉降中心局部沉降量较大等特征。
2 韩江三角洲平原地区地面沉降成因分析
2.1 软土固结是区域沉降的主要原因
韩江三角洲软土主要分布于三角洲平原及入海口等地区,面积达3077km2。多形成于全新世,为海陆交互堆积和海积淤泥、淤泥质土、粉砂质淤泥,天然含水量高,孔隙比高、透水性差、具高压缩性。厚度和分布区域受流域控制,自三角洲顶端至前沿厚度增大、层次增多,在垂向上具有单层、双层和多层结构等特点[3]。沉积土层中淤泥类软土以覆盖型为主,愈近三角洲前缘顶板埋深愈浅,在三角洲前缘地带软土直接裸露。韩江西溪、东溪两岸普遍厚度都大于15m,彩塘—潮安、坝头—湾头一带厚度大于30m,局部最大可达53.90m。
分析韩江三角洲平原区软土等厚线和历史累计沉降量等值线叠加图,结果显示,韩江三角洲平原软土分布区均存在地面沉降现象,区域历史累计沉降量与软土分布具有相关性。韩江流域潮安区东北部的历史累计沉降量大区与软土厚度大区分布较为一致,澄海区沿海一带的历史累计沉降量大区与软土厚度大区分布较为一致,榕江流域历史累计沉降量大区也分布于软土较厚地区(图3)。
2.2 地下水位变动是局部地面沉降主要因素
练江两岸平原区是粤东重要的针织服装工业基地,自20 世纪90 年代以来建有大量的漂染厂,开采松散岩类孔隙承压水用于生产。2002 年左右开始,练江平原军埠、下架山、峡山、谷饶、两英等地地面开始发生明显沉降现象,沉降量一般20~30cm,最大大于100cm,地裂缝发展方向与主要含水层分布方向一致,建筑物墙体开裂,裂缝大多呈垂向开裂,贯通性较强,方向性明显,裂缝一般为0.2~0.5cm,最宽处超过50cm。
近十几年,该地区大量抽取地下水的情况有了很大缓解,但最新遥感解译数据显示该地区局部地段沉降速率仍然大于30mm/a。分析练江平原2019年11月和2020年1月浅层地下水等水位线图(图4、图5),结果显示,练江平原区浅层地下水水位埋深较浅,在两英镇和军埠镇均出现较为明显的水位高程低值区,与遥感数据具有相关性,该地区年沉降速率大于30mm/a。
2.3 典型地区沉降诱因复杂
部分沉降量较大的典型地区,地面沉降诱因较为复杂。如军埠镇、两英镇,区域上存在软土固结沉降产生的沉降,但局部又同时存在抽水引发的沉降产生。谷饶镇存在软土分布,地面沉降的形成主要受岩土体性质差异和过量开采地下水等方面的因素共同影响所致,但该地区住宅区南高北低的差异沉降具有空间展布性,沿95°~130°方向发展,长约60m,与断裂发育方向具有较高一致性,该地区地面沉降是否还受构造断裂上下盘错动影响,仍需要开展进一步工作论证[4]。因此,韩江三角洲平原地区,局部地面沉降诱因较为复杂。
3 结论
韩江三角洲地区地面沉降主要分布在韩江、榕江、练江海冲积平原区,沉降中心主要位于练江平原的汕头市潮南区、金平区、揭阳普宁市下架山镇、两英镇、军埠镇等地。
沉降特征有:区域沉降量较小,小数量级沉降地区广泛分布,具有多个沉降中心,其分布具有分散性,单个沉降中心面积较小,局部沉降量较大,如两英镇、军埠镇等地局部累计沉降量大于800mm,沉降速率可达40~50mm/a。
沉降成因区域上主要受软土固结影响,部分地区地下水位变动是主要原因,局部典型区沉降诱因复杂。