珠海市横琴新区地质灾害分布特征及易发性评价

江金进，赖波，江山，李俊生，刘佳

(1.广东省珠海工程勘察院，珠海 519002；2.广东省地质局第一地质大队，珠海 519002)

横琴新区位于珠三角西岸出海口，珠海市南部，于2009年在珠海市横琴岛挂牌成立，是粤港澳交流合作的重要区域。横琴新区地理位置优越，北隔马骝洲水道与珠海保税区相望，可通过横琴一桥、横琴二桥、马骝洲隧道等对外通道与市区相连；东与澳门特别行政区仅一桥之隔，最近处直线距离不足200 m；南濒南海，与国际航线大西水道相距约4海里；西临磨刀门水道，距金湾机场约10 km[1]。

近年来横琴新区经济社会发展迅猛，地区生产总值从2009年的2.85亿元增长到2020年的468.07亿元，年均增长52.97%。随着横琴新区经济社会发展和城镇化进程不断加快，区内人类工程活动对地质环境的影响不断加深，主要表现在崩塌、软土沉降等地质灾害问题不断增多，已严重威胁居民生命和财产安全，阻碍地区经济发展。因此，有必要摸清区内地质灾害分布特征，对地质灾害易发性进行评价，为以后横琴新区国土空间规划部门决策和管理提供依据。

1 研究区概况

横琴新区由大、小横琴岛组成，20世纪70年代以围垦造陆的方式将大、小横琴岛连成一体，20世纪90年代初又进行第二次大规模围垦造陆，形成现在横琴新区的雏形。现在横琴新区陆地及海域面积约106.46 km2，其中陆地面积约87 km2。区内地貌类型以滨海平原为主，次为低山丘陵。区内低山丘陵主要分布在大、小横琴岛，总面积约35.78 km2，最高峰位于大横琴岛脑背山，是珠海第二高峰，海拔高度为457.7 m。区内属亚热带季风气候，年平均气温22.5°，年均降水量2 015.9 mm。区内出露地层主要为第四系全新统桂洲群，由万顷沙组、灯笼沙组等组成，岩性为淤泥、淤泥质土、粉质粘土、中粗砂和砾砂及浅风化粘土。区内侵入岩发育，主要为晚侏罗世中粒斑状黑云母二长花岗岩为主，粗沙环-四塘村一带分布有早白垩世细粒、中细粒斑状黑云母二长花岗岩[2]。区内断裂构造相对发育，主要区域性大断裂有北西向的西江断裂，北东向的马骝洲断裂和三灶断裂，还发育有多组北北东向和北东东向的小型断裂[3]。

按照横琴新区地质灾害的不同成因，可将区内地质灾害分为两类：斜坡类和软土沉降类，其中斜坡类地质灾害主要为崩塌(隐患)和不稳定斜坡。截止2021年3月，区内共发现斜坡类地质灾害(隐患)点63处，其中崩塌(隐患)36处，不稳定斜坡27处；63处地质灾害(隐患)点共威胁人数285人，威胁资产约3 360万元[4-6]。近年来政府加大对区内斜坡类地质灾害的治理力度，区内已发斜坡类地质灾害已基本完成治理，但随着区内城市规模的不断扩大，一些相对偏远的地区逐渐纳入规划开发范围，随之可能诱发新的地质灾害。此外，区内滨海平原地区软土分布广泛，普遍存在软土沉降类地质灾害，目前主要造成的危害为公路路基不均匀沉降，路面波状起伏或开裂，直接建造于软土上的低矮建筑物整体下沉或倾斜开裂，以基岩为持力层的中高层建筑物地板陷落、悬空吊脚[7-8]。因此开展区内地质环境的易发性评价变得刻不容缓。

2 地质灾害分布特征

2.1 斜坡类地质灾害

近年来横琴新区地质灾害频发，受降雨和地质环境条件的制约，区内地质灾害多为坡面局部浅表层发生岩土体滑塌或滚落，造成的财产损失一般较小，但由于坡脚人员居住、行人或车辆过往比较密集，危害性往往较大。

区内斜坡类地质灾害类型较单一，主要为崩塌(隐患)和不稳定斜坡，规模一般为微型-小型，险情均为小型。区内63处斜坡类地质灾害，按其所在斜坡类型划分，岩质27处，土质12处，复合24处；按坡面形态划分，凸型10处，凹型7处，直线型44处，阶梯型2处；按坡度划分，缓坡(<40°)4处，陡坡(40°～80°)51处，陡崖(>80°)8处；按坡高划分，低边坡(≤8 m)32处，中高边坡(8～15 m)17处，高边坡(15～30 m)8处，超高边坡(≥30 m)6处。

据多年历史数据统计，区内斜坡类地质灾害发生在时间上明显分布不均，主要集中在每年汛期(4～10月)，且与降雨关系密切。此外，在年际分布也具有不均性，总体呈上升趋势，主要原因是近年来台风、暴雨等极端天气明显增多，特别是2018年台风“山竹”和2019年“5·27”特大暴雨给横琴新区带来严重的影响，共新增20余处斜坡类地质灾害点。在空间上，区内斜坡类地质灾害主要发生在粗沙环村、红旗村、上村、石山村和深井村等靠山削坡建房以及公路沿线陡坡地段(图1)。

图1 横琴新区斜坡类地质灾害分布图

2.2 软土沉降类地质灾害

横琴新区软土主要由淤泥、淤泥质土组成，层位较稳定，但厚度不等，约10～50 m，具有承载力低，受荷载后变形大、时间效应明显等特征[9-10]，对工程建设十分不利。受三灶断裂和马骝洲断裂两组北东向断裂影响，软土层明显呈线性分布(图2)，越靠近断陷处，软土层厚度越大，局部地段可达50 m以上。据地面调查，区内软土沉降类地质灾害主要分布在磨刀门水道、马骝洲水道、中心沟等河道两岸生活办公区及公路沿线，累计沉降量一般为10～30 cm，局部可达50 cm以上。

图2 横琴新区软土厚度及断裂带关系图

利用Insar技术，获取2017年～2019年横琴新区地面沉降数据，数据表明区内沉降区域呈现较为明显的条带状空间分布特征(图3)，最大沉降速率达到51.16 mm/a，主要分布在大横琴岛以北滨海平原，大面积为围海造陆而成，广泛分布海陆交互相的淤泥类软弱土层，软土沉降持续表明区内软土层仍处于欠固结状态。

图3 横琴新区Insar沉降速率图

3 评价过程

3.1 评价模型

研究采用层次分析-综合指数法对横琴新区地质灾害易发性进行评价。首先按地质灾害类型将评价系统分为斜坡类地质灾害和软土沉降类地质灾害两个易发性评价子系统，然后分别计算两个子系统易发性总指数,计算模型如下：

式中，Xj为第j单元斜坡类地质灾害易发性总指数；Rj为第j单元软土沉降类地质灾害易发性总指数；n为评价因子个数；Wi为第i个评价因子的权重；ri为第i个评价因子的分级评分。

通过上述计算，分别得出两子系统的各评价单元总指数，按权重叠加后，得出各评价单元地质灾害易发性综合指数，计算模型如下：

Zj=Xj·r1+Rj·r2

式中，Zj为第j单元地质灾害易发性综合指数；Xj为斜坡类地质灾害易发性总指数；Rj为软土沉降类地质灾害易发性总指数；r1、r2分别为斜坡类地质灾害和软土沉降类地质灾害的权重，均为0.5。

最后，对各评价单元的易发性综合指数进行等级划分，绘制易发性评价分区图，进行易发性评价。

3.2 评价单元划分

根据横琴新区行政区划，利用ArcGIS软件“创建渔网”工具，创建由矩形像元组成的网格，每个网格单元面积为200 m×200 m，将横琴新区划分为2 362个评价单元。

3.3 评价因子及权重确定

地质灾害形成和诱发是各种内外因素相互影响叠加的结果，其中内在因素主要有地形地貌、地层与岩石、地质构造、工程地质条件等，外在因素主要有气象水文和人类活动等。地质灾害现状发育程度可直接反映地质灾害现状易发程度，是易发性评价的重要评价因子[11]。

3.3.1 斜坡类地质灾害

由于研究区内的地层与岩石、水文地质条件、气象水文等条件相差不大，因此斜坡类地质灾害易发性评价从地质环境条件、地质灾害现状和人类活动3个方面着手。

地质环境条件方面，选取地形地貌、地质构造、工程地质条件3个评价因子。其中地形地貌方面，由于发生斜坡类地质灾害的地貌一致，为丘陵地貌，因此，研究以地形坡度来表征地形地貌。地质构造方面，一般在断裂附近，岩石较破碎，更有利于地质灾害形成和发育，因此，可通过距断裂的远近来表征断裂对地质灾害发育程度的影响。工程地质方面，由于研究区岩石以花岗岩为主，节理裂缝发育，因此，研究以节理裂隙发育情况表征工程地质条件。

地质灾害现状方面，以每平方公里内地质灾害点密度表征地质灾害发育程度。

人类活动方面，主要是削坡建房和道路削坡等影响，可根据人类活动强烈程度进行等级划分。

综上所述，斜坡类地质灾害易发性评价子系统由地质环境条件、地质灾害现状和人类活动3部分组成，选取地形坡度、工程地质条件、断裂距离、灾害点密度和人类工程活动5个评价因子进行斜坡类地质灾害易发性评价。各评价因子的权重采用层次分析法确定：利用1-9标度法对两两评价因子重要性比较，建立判断矩阵，最后通过几何评价法计算确定各评价因子的权重。斜坡类地质灾害各因子权重详见表1。

表1 斜坡类地质灾害评价因子及权重

3.3.2 软土沉降类地质灾害

软土沉降易发性评价子系统主要由地质环境条件、沉降现状和人类活动3个评价指标构成[11-15]，其中地质环境条件方面，选取软土厚度与地质构造两个评价因子。一般软土层厚度越大，软土沉降类地质灾害越发育，因此，可用软土厚度表征软土沉降发育程度。地质构造与软土分布关系密切，断裂带为软土沉降提供了一定的构造基础，因此，研究选取与断裂带距离表征地质构造对软土沉降的影响。

沉降现状方面，主要选取沉降速率与累计沉降量两个评价因子，反映了软土沉降严重程度。

人类活动方面，由于研究区水产养殖业不发达，地下水开发利用强度低，因此，不考虑地下水开采对软土沉降的影响。人类活动只选取人类工程活动来表征，根据研究区建筑分布情况和建筑类型，从建筑密度集中的城镇用地、建筑密度较集中村镇用地、建筑密度分散的独立建筑用地及公路等，依次划分人类工程活动强烈、中等、一般、差。软土沉降地质灾害各评价因子权重确定方法与斜坡类地质灾害一致，各因子权重详见表2。

表2 软土沉降类地质灾害评价因子及权重

4 易发性评价

将研究区地质灾害划分为高易发分区、中易发分区及低易发分区(图4)，其中高易发分区面积7.51 km2，占总面积的8.77%；中易发分区面积35.36 km2，占总面积的41.31%；低易发分区面积44.10 km2，占总面积的50.72%。

图4 横琴新区地质灾害易发性分区图

4.1 地质灾害高易发区

斜坡类地质灾害高易发区分布面积5.00 km2，占总面积的5.75%，主要分布在洋环村-下村-上村、红旗村-粗沙环村-四塘村、深井村-大井角一带，共发现53处斜坡类地质灾害点，占总数的84.12%，灾害点密度10.6处/km2。区内斜坡类地质灾害以削坡建房形成的不稳定斜坡为主，削坡高度小于15 m，削坡坡度大于45°，边坡距离小于3 m。构成斜坡的岩性主要为晚侏罗世-早白垩世花岗岩，节理裂隙发育，易形成花岗岩球状风化岩(孤石)，有利于崩塌等斜坡类地质灾害的形成。

软土沉降类地质灾害高易发分区面积2.51 km2，占总面积的2.88%，主要分布在天羽道-横琴大道、国家食品安全(横琴)创新中心-永同昌时代广场、粤澳合作中医药科技产业园一带，软土厚度一般大于30 m，最深达44.8 m或以上。区内人类工程活动强烈，对地质环境影响大，在工程建设过程中极易发生软土沉降和工后沉降，主要表现为建(构)筑物倾斜、开裂，地面(路面)波状起伏。区内沉降速率普遍大于30 mm·a-1,仍处于不稳定状态，地面沉降存在持续发展趋势。

4.2 地质灾害中易发区

斜坡类地质灾害中易发区分布面积7.28 km2，占总面积的8.37%，主要分布在石博园-星乐度露营小镇-向阳村、三塘村-二井湾、塔石角-赤沙湾-南湾、旧村一带，共发现9处斜坡类地质灾害点，占总数的14.29%，灾害点密度1.24处/km2。区内斜坡类地质灾害以削坡建房为主，构成斜坡的岩性为晚侏罗世花岗岩，节理裂隙较发育，在强降雨条件下，较易发生崩塌地质灾害。

软土沉降类地质灾害中易发分区面积28.08 km2，占总面积的32.28%，主要分布在大横琴山以北滨海平原区及长隆海洋王国一带。该区为早期围垦造陆形成，软土厚度10～30 m，平均约20 m，沉降速率介于10～30 mm·a-1。区内人类工程活动强度中等，对地质环境影响较大，较易发生工后沉降，主要表现为建(构)筑物倾斜、开裂，地面(路面)波状起伏。

4.3 地质灾害低易发区

斜坡类地质灾害低易发区分布面积26.59 km2，占总面积的30.56%，主要分布在海拔较高、人类活动差的低山丘陵区。区内原始植被发育，仅发现1处斜坡类地质灾害点，占总数的1.59%，灾害点密度0.038处/km2，斜坡类地质灾害相对不发育。

软土沉降类地质灾害低易发分区面积17.54 km2，占总面积的20.16%，主要分布在软土厚度小于10 m的山前平原区。区内人类工程活动差，对地质环境影响较小，软土沉降地质灾害不明显。

5 防治建议

(1) 在地质灾害易发区内进行工程建设时，应根据现场实际情况，采取有针对性的防治措施。对斜坡类地质灾害易发区，可采取格构梁、挂网喷砼、钢筋混凝土挡墙等工程治理方式，并注重与生物治理相结合。对软土沉降类地质灾害易发区，主要建筑物建议采用桩基础，以基岩为桩端持力层；建筑基底场地或道路地坪场地，建议采用排水板/真空-堆载联合加压排水固结法、深层搅拌桩或高压旋喷桩等方法进行软基处理。

(2) 加强区内地质灾害监测预警，建立覆盖全区的地质灾害监测网络，特别是在软土分布区，可通过设置基岩标、分层标、地下水动态观测井等自动化监测仪器，实现对区内软土沉降的实时监测。

(3) 加强区内地质灾害的防灾、减灾宣传，提高人民群众防灾意识和避险能力。

6 结论

(1) 横琴新区斜坡类地质灾害主要以崩塌(隐患)和不稳定斜坡为主，集中分布在粗沙环村、红旗村、上村、石山村和深井村等削坡建房以及公路沿线陡坡地段；软土沉降地质灾害分布与软土层分布范围基本一致，主要分布在居民区、公路沿线等人类活动较为频繁的软土分布区段。

(2) 根据横琴新区地质条件，从诱发地质灾害机理条件出发，将研究区地质灾害分为斜坡类地质灾害和软土沉降类地质灾害。研究从地质环境条件、地质灾害现状和人类活动3个方面着手，构建适用于横琴新区地质灾害易发性评价指标体系，利用层次分析-综合指数法，开展区内地质灾害易发性评价。

(3) 横琴新区地质灾害高易发分区面积7.51 km2，占总面积的8.77%，其中斜坡类地质灾害主要分布在上村-洋环村、红旗村-四塘村、深井村一带削坡建房区，软土沉降类地质灾害主要分布在中心沟两侧；地质灾害中易发分区面积35.36 km2，占总面积的41.31%，其中斜坡类地质灾害主要分布在大、小横琴山沿线削坡建房、道路和工程削坡区，软土沉降类地质灾害主要分布在大横琴山以北平原区；地质灾害低易发分区面积44.10 km2，占总面积的50.72%，主要分布在高、中易发分区外的其它区域。总体来说，横琴新区地质灾害易发程度以中、低易发为主。

(4) 基于研究区内地质灾害现状与易发性评价结果分析，提出切实可行的地质灾害防治建议，为以后横琴新区国土空间规划部门决策和管理提供依据。