珠江三角洲地區地面沉降現狀及成因分析

謝先明，王 松，李 明，周振釗，吳麗霞

（廣東省水文地質大隊，廣東 廣州510080）

地面沉降引發建筑物地基下沉、房屋開裂、地下井管破損、抬升、洪澇及風暴潮災害加劇等一系列問題，給居民生活經濟造成巨大損失。地面沉降地質災害具有形成時間長、影響范圍廣、防治難度大、難以恢復等特點，已成為影響珠江三角洲地區經濟可持續發展的突出環境問題之一。因此深入研究珠江三角洲地區地面沉降現狀，及時更新沉降研究數據，對該地區地面沉降地質災害防治工作具有重要意義。

1 珠江三角洲地區地面沉降現狀

1.1 歷史累計沉降量

通過2019年最新調查數據，對珠江三角洲地區地面歷史累計沉降量進行分級，結果顯示，珠江三角洲地區歷史累計沉降量以小于100mm為主，面積7206km2，占珠江三角洲地區面積53.5%。歷史累計沉降量較大區（大于300mm）面積508km2，主要分布于珠海市金灣區紅旗鎮、三灶鎮，斗門區井岸鎮、乾務鎮、白蕉鎮，中山市坦洲鎮、民眾鎮，江門市江海區禮樂街道、新會區三江鎮等地（表1、圖1）。中山、珠海等地局部歷史累計沉降量大于1000mm，其中最大歷史累計沉降量可達1800mm。

圖1 珠江三角洲地區歷史累計沉降量等值線圖

表1 珠江三角洲地區歷史累計沉降量分級統計表

1.2 平均沉降速率

根據2018年1月至2019年5月遙感解譯數據，珠江三角洲地區該時間段內地面沉降速率以0～10mm/a居多，其次為10～30mm/a，分別占該地區總面積的18.37%和11.74%，沉降速率大于30mm/a區域面積僅有400km2，只占該地區總面積的3.17%。見表2。

表2 珠江三角洲地區沉降速率分級統計表

平均沉降速率大于30mm/a區域與地面歷史累計沉降量大區分布一致。主要分布于珠海市金灣區和斗門區，沿雞啼門水道和磨刀門水道廣泛發育，平沙農場—白蕉鎮，白蕉工業園—橫琴鎮等地成片發育，江門新會區禮樂街辦、蓬江區連洲鎮、蓬江鎮，中山市板芙鎮、橫瀝鎮，南沙區龍穴街道、南沙港三期、萬頃沙鎮、東莞市濱海新區、佛山市桂城街辦等地局部分布。此類區域歷史累計沉降量也大多大于300mm。

沉降速率10～30mm/a區域主要分布于珠海市、江門市新會區、中山市。珠海市與新會區有成片分布特征，大多與沉降速率大于30mm/a區域相伴生，中山市大部分地段分布呈斑塊狀特征，佛山市桂城街辦、四會市大旺農場、花都赤泥鎮等呈零星分布。

沉降速率0～10mm/a區域主要分布于佛山市、廣州市、深圳市、東莞市等中部地區，呈斑塊狀廣泛分布。

1.3 沉降現狀特征

結合前人資料，分析最新野外調查獲得的歷史累計沉降量和InSAR解譯的沉降速率得出，珠江三角洲地區地面沉降主要分布于中、南部濱海平原、河網密集區，沉降中心主要位于珠江三角洲平原前緣，珠海斗門—珠海金灣、廣州南沙—中山民眾—中山坦洲、江門新會等地，總體上表現出從北向南、由內陸到河口逐漸增大的趨勢。

2 珠江三角洲地區地面沉降成因分析

2.1 軟土是控制地面沉降發育最主要內在因素

軟土的存在是珠江三角地區地面沉降產生的物質基礎，軟土固結變形是引發軟土地面沉降的主要原因。軟土的分布與珠江三角洲地區地面沉降具有較高相關性[1]。珠江三角洲地區軟土分布范圍廣，沉積厚度大，以海相沉積的淤泥、淤泥質土、泥炭土、淤泥質砂等為主，具有低強度、高壓縮性等特點，極易在荷載作用下發生變形，形成地面沉降等災害。珠三角軟土固有特性導致該地區沉降極為發育，是控制珠三角地區地面沉降發育的最主要因素。

2.2 上部荷載加速了地面沉降的發展

珠江三角洲地區地面沉降與人類工程活動關系十分密切。人類工程活動加速或加劇了該地區地面沉降發育。上部荷載引起的地面沉降已成為部分地區地面沉降的主要控制因素，局部地區甚至影響大于地下水開采。按照荷載的類型，又可分為靜荷載影響和動荷載影響。靜荷載主要體現在地面建筑物修建、橋梁道路建設、圍海造地建設、地下空間開發等方面，動荷載主要體現于珠江三角洲發達的交通網絡，繁忙的交通物流，車輛動荷載的影響不容忽視。

2.3 地下水位變動是地面沉降的另一重要因素

孔隙水從土中排出，引起土層中孔隙水壓力降低，導致顆粒間有效應力增加，等同于給土層施加附加應力，使軟弱土層受到壓縮產生變形。變形量的大小，受應力大小（即水位變幅）、壓縮層的物理力學性質以及距含水層的距離等因素控制，各土層壓縮變形的疊加，即表現為地面沉降變形[2]。因此地下水集中開采，引起區域性水位下降，是導致地面沉降的重要因素之一。珠三角地區因地下水位變動引起地面沉降主要表現在三個方面，一是集中開采利用地下水，二是工程建設施工抽排地下水，三是礦產資源開發導致地下水位變動引發地面沉降。分析2019年珠江三角洲地區淺層地下水枯水期等水位線與沉降量等值線可知，沉降量大的地區其水位高程均相對較小。

2.4 多種因素綜合作用產生的地面沉降普遍存在

珠江三角洲地區有一定厚度的軟土分布面積達8730m2，其分布在平面上具有廣泛性，垂向上具有多層性，總厚度大，部分單層厚度大等特征[3]。因此，軟土自固結產生的沉降是珠江三角洲地區主要的沉降類型，分布上具有普遍性。同時，珠江三角洲地區也是我國經濟最為發達的地區，經濟快速發展，城鎮建設日新月異，大型建筑、重大基礎工程鱗次櫛比，在軟土極其發育的城鎮地區往往也存在較大動、靜荷載，加劇、加速地面沉降發生的情況，如在中山、珠海等地中心城鎮區，軟土非常發育，存在各類工廠、生產基地低層建筑荷載與軟土自重固結同時起作用導致地面沉降發生。同時作為沿海城市，工程建設廣、水產養殖業較為發達，部分軟土分布區也存在集中抽排地下水，即在軟土自固結產生的基礎上，地下水位變動加速了地面沉降的發生。因此，在珠江三角洲地區地面沉降，往往是伴隨兩種或兩種以上多種因素綜合導致。

3 結論

珠江三角洲地區地面沉降廣泛發育，發育面積約8800km2，但歷史累計沉降量多以小于100mm為主。沉降中心主要位于珠海斗門—珠海金灣、廣州南沙—中山民眾—中山坦洲、江門新會等地，總體上表現出從北向南、由內陸到河口逐漸增大的趨勢。

軟土自重固結是珠江三角洲地區地面沉降的主要內因，上覆動、靜荷載的影響、地下水位的變動加劇、加速了該地區地面沉降的發育，綜合因素導致的地面沉降普遍存在。