粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與自然災(zāi)害相互影響

王江波, 劉威, 趙夢(mèng)涵, 茍愛萍

(1.南京工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院, 南京 211816; 2.江蘇省規(guī)劃設(shè)計(jì)集團(tuán)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 南京 211816; 3.上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)生態(tài)技術(shù)與工程學(xué)院, 上海 201418)

自改革開放以來,粵港澳大灣區(qū)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)一直較為發(fā)達(dá)[1]。在城鄉(xiāng)建設(shè)空間迅速擴(kuò)大的過程中,大灣區(qū)自身的自然地理?xiàng)l件與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件使得人地災(zāi)矛盾不斷加大;同時(shí)諸如丘陵坡地建設(shè)、耕地林地建設(shè)、圍海造陸建設(shè)等開發(fā)方式給大灣區(qū)埋下了災(zāi)害隱患。因此,為提升區(qū)域韌性,亟須研究粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與自然災(zāi)害的相互影響關(guān)系。

關(guān)于城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的研究可以分為3個(gè)類別。第一類為擴(kuò)張規(guī)模與擴(kuò)張速度研究。中國的此類研究頗為豐富。自改革開放之后,尤其是東部沿海地區(qū),城鄉(xiāng)建設(shè)空間急劇擴(kuò)張[2]。1990年以來,中國的城市擴(kuò)張速度加快[3-4]。城市用地大部分是由農(nóng)業(yè)用地轉(zhuǎn)化來的[5]。第二類是擴(kuò)張類型研究。鄉(xiāng)村建設(shè)空間擴(kuò)張的相關(guān)研究,主要集中于原始聚落的形成及分裂[6-8];對(duì)于城鄉(xiāng)建設(shè)空間整體類型的研究,集中于城市空間的擴(kuò)張。城市空間的擴(kuò)張類別有多種分類方法,如對(duì)單個(gè)城市的空間擴(kuò)張類型進(jìn)行了分類[9-10]。中國城市擴(kuò)張有多種類型,主要有單中心蔓延式、線性蔓延式、蛙跳式擴(kuò)張,部分城市擴(kuò)張類型為一種或幾種模式的混合[11]。第三類是擴(kuò)張驅(qū)動(dòng)機(jī)理研究。城鄉(xiāng)建設(shè)空間的擴(kuò)張實(shí)質(zhì)上是城鄉(xiāng)建設(shè)空間在內(nèi)外動(dòng)力作用下的空間拓展,主要表現(xiàn)為用地規(guī)模擴(kuò)大,用地形態(tài)在既有形態(tài)上的變化[12]。經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人口增長市城市用地變化的主要驅(qū)動(dòng)因素[13]。超大城市擴(kuò)張更多受第三產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng),特大城市擴(kuò)張更多受第二產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng),常住人口對(duì)城市擴(kuò)張的作用隨城市規(guī)模升高而遞減[14]。國家的一系列政策對(duì)城市擴(kuò)張也有著一定的影響[15]。

對(duì)自然災(zāi)害的研究由來已久,涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域,研究內(nèi)容主要集中于兩個(gè)方面,一是致災(zāi)因子,二是承災(zāi)體[16]。對(duì)致災(zāi)因子的主要關(guān)注點(diǎn)是自然災(zāi)害的時(shí)空分布和發(fā)育規(guī)律,既有宏觀以全國為研究范圍,如研究中國地質(zhì)災(zāi)害時(shí)空分布特征與形成條件[17];也有微觀以一個(gè)城市作為研究范圍,如分析舟曲縣地質(zhì)災(zāi)害特征。對(duì)承災(zāi)體的關(guān)注在于災(zāi)害損失方面,包括直接經(jīng)濟(jì)損失、死亡人數(shù)、受災(zāi)人口、倒塌房屋數(shù)等,更傾向于為災(zāi)害防范提供依據(jù)。如黃潤秋[18]分析了“5·12”汶川大地震災(zāi)害的基本特征及帶來的次生地質(zhì)災(zāi)害,為災(zāi)后重建提出了建議。

目前,對(duì)于粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與自然災(zāi)害的相互影響的系統(tǒng)性研究相對(duì)較少,缺乏歸納匯總。現(xiàn)采用定量與定性分析相結(jié)合的方式,通過研究其城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與災(zāi)害的時(shí)空特征,探究城市擴(kuò)張與災(zāi)害是否具有關(guān)聯(lián)性、在哪些區(qū)域與哪些災(zāi)害存在關(guān)聯(lián)性、有哪些表現(xiàn)形式等問題。以期一方面完善城市防災(zāi)的理論框架,一方面又為粵港澳大灣區(qū)的科學(xué)發(fā)展提供一定的參考。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)處理

1.1 研究區(qū)域概況

研究范圍為粵港澳大灣區(qū)。2019年中共中央、國務(wù)院印發(fā)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》中確定了粵港澳大灣區(qū)的范圍,包括香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)和廣東省廣州市、深圳市、珠海市、佛山市、惠州市、東莞市、中山市、江門市、肇慶市(以下簡稱珠三角九市),總面積5.6萬km2,2020年末常住人口8 605.52萬人的區(qū)域。這一區(qū)域作為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的橋頭堡,在改革開放以來人口和城市都迅速擴(kuò)張,其自身復(fù)雜的水系條件和較為松軟的地質(zhì)對(duì)災(zāi)害的防治有著非常不利的影響。

1.2 數(shù)據(jù)來源

(1)粵港澳大灣區(qū)的行政區(qū)數(shù)據(jù)作為劃分研究范圍和分區(qū)域分析的依據(jù),來源于中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。

(2)數(shù)字高程模型(digital elevation model,DEM)數(shù)據(jù)用以獲得高程和地形信息。采用NASA2020年的DEM數(shù)據(jù),此數(shù)據(jù)是目前能公開獲得的精度最高的DEM數(shù)據(jù),精度為30 m。

(3)土地利用數(shù)據(jù)采用中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心提供的1980年、1990年、2000年、2010年、2020年年中國土地利用現(xiàn)狀遙感監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),精度為1 km。

(4)人口數(shù)據(jù)和國內(nèi)生產(chǎn)總值(gross domestic product,GDP)數(shù)據(jù)是粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)的基本數(shù)據(jù)。

(5)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)數(shù)據(jù)、1980—2015年降雨數(shù)據(jù)、地質(zhì)巖性數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。1995—2017年地震數(shù)據(jù)來源于廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒。巖溶區(qū)范圍數(shù)據(jù)來源于粵港澳大灣區(qū)自然資源與環(huán)境圖集。

1.3 研究方法

1.3.1 指標(biāo)量化分析

采用了建設(shè)用地比重分析城鄉(xiāng)建設(shè)空間某一年的靜態(tài)特征,采用城市空間擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)用以分析城鄉(xiāng)建設(shè)空間某一段時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化特征。

建設(shè)用地比重是指某年建設(shè)用地面積占總面積的百分比,用來協(xié)助分析空間擴(kuò)張情況,以清楚解釋擴(kuò)張的現(xiàn)象及原因。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(1)

式(1)中:PCL為建設(shè)用地比重;Abuilding為某一年的建設(shè)用地面積;Atotal為該年的城市總面積。

空間擴(kuò)張強(qiáng)度指數(shù)是指某空間單元在研究時(shí)期內(nèi)的擴(kuò)張面積占其土地總面積的百分比,用以比較不同時(shí)期的城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的強(qiáng)弱和快慢[19-21]。城市空間擴(kuò)張強(qiáng)度數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(2)

式(2)中:UII為空間擴(kuò)張強(qiáng)度;ΔA為所選兩年間建設(shè)用地增長面積;TLA為所選區(qū)域的總面積;T為所選兩年之間的年份間隔。

1.3.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可以用來定量分析所選兩個(gè)時(shí)期的土地利用狀態(tài)變化,表明土地利用狀況互換的過程[22]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣多采用二維矩陣的形式,數(shù)學(xué)表達(dá)式為

(3)

式(3)中:R為兩個(gè)時(shí)期間不同土地利用類型的轉(zhuǎn)換面積;m為研究初期的某種土地利用類型;n為研究末期的某種土地利用類型;Amn為研究初期第m種土地利用類型轉(zhuǎn)移成研究末期第n類土地利用類型的面積。

1.3.3 自然災(zāi)害特征分析方法

為了統(tǒng)計(jì)分析災(zāi)害頻率、直接經(jīng)濟(jì)損失、受災(zāi)人口基于ArcGIS平臺(tái),對(duì)災(zāi)害影響范圍、災(zāi)害分布密度進(jìn)行柵格疊加分析、點(diǎn)密度分析、線密度分析以及空間可視化分析。

2 粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張及自然災(zāi)害特征

2.1 城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張?zhí)卣鞣治?/h3>

2.1.1 城鄉(xiāng)建設(shè)空間的擴(kuò)張規(guī)模與速度

從粵港澳大灣區(qū)的建設(shè)用地變化情況來看,城鄉(xiāng)建設(shè)空間穩(wěn)步擴(kuò)張,主要集中在城鎮(zhèn)空間,并具有時(shí)空分異特性。其城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張現(xiàn)象明顯,1980 年統(tǒng)計(jì)的城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積為2 985 km2,占比為5.41%,至2020年城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積為8 143 km2,占比為14.47%,在40年間建設(shè)用地面積共增長了5 158 km2,如圖1所示。

圖1 城鄉(xiāng)建設(shè)用地占粵港澳大灣區(qū)總面積占比分析圖Fig.1 Analysis of the proportion of urban and rural construction land in the total area of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

將粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地分為城鎮(zhèn)建設(shè)用地、農(nóng)村建設(shè)用地、其他建設(shè)用地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。分類統(tǒng)計(jì)可以看出,城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積逐年增加,由1980年的926 km2擴(kuò)張到2020年的4 580 km2。農(nóng)村建設(shè)用地面積先增后減,1980年的1 736 km2先擴(kuò)張至2000年的2 110 km2,然后逐年降低至2020年的1 495 km2。其他建設(shè)用地面積逐年增加由1980年323 km2擴(kuò)張至2020年2 068 km2,如圖2所示。

圖2 粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地分類統(tǒng)計(jì)圖Fig.2 Classification statistics of urban and rural construction land in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

從粵港澳大灣區(qū)土地利用圖進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)自1980年之后城鄉(xiāng)建設(shè)用地從零星分布漸漸連綿成片狀,且主要集中在廣州市、深圳市、珠海市、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū),如圖3所示。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖3 不同年份城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化圖Fig.3 Changes in urban and rural construction land in different years

1980年粵港澳大灣區(qū)范圍內(nèi)的城鄉(xiāng)建設(shè)用地較為集中的分布區(qū)域?yàn)閺V州西部,深圳市南部,香港特別行政區(qū)南部及澳門特別行政區(qū)。1980—1990年城鄉(xiāng)建設(shè)用地增長主要是原有城市的內(nèi)部填充和向外延伸,如深圳東西擴(kuò)張,廣州市東北側(cè),中山南側(cè),香港特別行政區(qū)西側(cè),澳門特別行政區(qū)南側(cè)。1990—2000年城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張明顯,深圳北部、珠海市南側(cè)緊鄰灣區(qū)的部分和澳門特別行政區(qū)周邊得到了極大的發(fā)展,但香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)沒有大面積的城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加。2000—2010年城鄉(xiāng)建設(shè)用地大規(guī)模擴(kuò)張,主要集中在東莞、珠海、深圳、惠州、廣州、佛山等地區(qū)。

2.1.2 城鄉(xiāng)建設(shè)空間的擴(kuò)張方向

城鄉(xiāng)建設(shè)空間向丘陵山地?cái)U(kuò)張、向海面擴(kuò)張、沿河流擴(kuò)張。

(1)向丘陵山地?cái)U(kuò)張。丘陵地帶城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積從1980年的365.99 km2增加到2020年的981.59 km2,如圖4(a)所示。山區(qū)建設(shè)主要發(fā)生在2000年之后,2000年山區(qū)建設(shè)面積為6.43 km2,2020年增加至37.31 km2,增加了30.88 km2。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖4 城鄉(xiāng)建設(shè)空間逐步向丘陵山地與向海面擴(kuò)張圖Fig.4 Urban and rural construction space gradually expands to hills and mountains and to the sea

(2)向海面擴(kuò)張。1986—2016年大灣區(qū)內(nèi)圍填海面積近420 km2。其中,1986—1995年圍填海面積約158.88 km2;1995—2005年圍填海面積約189.67 km2; 2005—2016年圍填海面積71.41 km2。1990—2000年,國際貿(mào)易促進(jìn)了海洋運(yùn)輸業(yè)高速發(fā)展,圍填海多用于港口建設(shè)及臨港貨場(chǎng)和加工業(yè)等,主要在深圳港蛇口、鹽田、大鏟等地。2002年后,在建設(shè)用地受控的背景下,圍填海成為推進(jìn)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的首選途徑,主要集中在伶仃洋沿岸及附近島嶼。2010年以來,圍填海速度趨于緩和,但部分地區(qū)仍有不少圍填海規(guī)劃區(qū),如圖4(b)所示。

(3)沿河流擴(kuò)張。惠州市城鄉(xiāng)建設(shè)空間主要沿西枝江、東江擴(kuò)張,兩側(cè)的河谷地帶轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)建設(shè)用地,主要集中于惠城區(qū)的陳江街道、龍豐街道、江南街道等街道。江門市城鄉(xiāng)建設(shè)空間主要沿潭江、錦江擴(kuò)張,主要集中在蓬江區(qū)、江海區(qū),還有上游的恩城街道、三埠街道等地。肇慶市城鄉(xiāng)建設(shè)空間主要沿西江擴(kuò)張,集中在肇慶市的端州區(qū)和高要區(qū),沿綏江也有部分縣城分布,但城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張極為有限。

2.1.3 城鄉(xiāng)建設(shè)空間的擴(kuò)張強(qiáng)度

采用凌賽廣等[19]于2016年采用的擴(kuò)張強(qiáng)度結(jié)果分析標(biāo)準(zhǔn)作為城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),劃分為:高速擴(kuò)張(UII>1.92)、快速擴(kuò)張(1.05

總體來看,粵港澳大灣區(qū)在1980—2020年總共城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度僅有0.23,屬于緩慢擴(kuò)張水平。城市層面的城市擴(kuò)張強(qiáng)度從高到低為:東莞市、深圳市、中山市、澳門特別行政區(qū)屬于中速擴(kuò)張水平,佛山市、珠海市、廣州市屬于低速擴(kuò)張水平,香港特別行政區(qū)、惠州市、江門市、肇慶市屬于緩慢擴(kuò)張水平。

東莞、中山、佛山、廣州城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度較為類似,如圖5所示,其擴(kuò)張強(qiáng)度均先逐漸升高再迅速下降。最高位處于第三時(shí)期,此時(shí)東莞呈現(xiàn)高速擴(kuò)張水平,中山、佛山呈現(xiàn)快速擴(kuò)張水平,廣州呈現(xiàn)中速擴(kuò)張水平。

圖5 城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度變化折線圖Fig.5 A line chart of changes in the spatial expansion intensity of urban and rural construction

香港特別行政區(qū)的城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度較低,一直處于低速和緩慢擴(kuò)張水平,城市擴(kuò)張強(qiáng)度排名第8。澳門特別行政區(qū)雖然面積較小,但城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度較高。第一時(shí)期內(nèi)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張水平為1.58,為快速擴(kuò)張水平。二三時(shí)期為低速擴(kuò)張水平,第四時(shí)期緩慢擴(kuò)張,甚至基本不再擴(kuò)張。

深圳和珠海,受特別行政區(qū)影響較大。40年內(nèi)深圳的城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張水平為中速擴(kuò)張,而珠海屬于低速擴(kuò)張兩者擴(kuò)張強(qiáng)度曲線類似,都呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),但珠海在第四時(shí)期,城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度又開始升高,達(dá)到中速擴(kuò)張水平。

惠州、江門、肇慶的城市擴(kuò)張強(qiáng)度一直較低,在4個(gè)時(shí)期,城市擴(kuò)張一直處于緩慢擴(kuò)張水平,排名最后三位。

2.2 粵港澳大灣區(qū)自然災(zāi)害特征分析

2.2.1 暴雨洪澇災(zāi)害特征

廣東省暴雨災(zāi)害頻率越來越高,且降雨量集中在粵港澳大灣區(qū)東西側(cè)及沿海區(qū)域。

廣東省1998年暴雨洪澇災(zāi)害天數(shù)為13 d,2016年增加至59 d,同時(shí)暴雨洪澇災(zāi)害導(dǎo)致的損失也呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。1998年暴雨洪澇災(zāi)害導(dǎo)致的直接損失為54.105億元,2013年增加至189.639億元。通過相關(guān)文獻(xiàn)分析,廣東年暴雨有2個(gè)明顯的中心在陽江、海豐附近,暴雨雨量從沿海向內(nèi)陸遞減[23]。將粵港澳大灣區(qū)1980—2015共36年的降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加,靠近陽江和海豐的粵港澳大灣區(qū)東西兩側(cè),為疊加降雨量最高的區(qū)域,如圖6所示。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖6 粵港澳大灣區(qū)1980—2015降雨量疊加分析Fig.6 Superposition analysis of rainfall in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area from 1980 to 2015

2.2.2 臺(tái)風(fēng)及熱帶氣旋災(zāi)害特征

臺(tái)風(fēng)熱帶氣旋災(zāi)害造成經(jīng)濟(jì)損失逐年加重,氣旋路徑變化無規(guī)律。

粵港澳大灣區(qū)臺(tái)風(fēng)多發(fā),平均每年約受3個(gè)臺(tái)風(fēng)襲擊。結(jié)合《廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒》對(duì)1998—2016年進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)廣東省在這19年中,臺(tái)風(fēng)及熱帶氣旋造成的直接經(jīng)濟(jì)損失顯著上升,而受災(zāi)人次呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

運(yùn)用ArcGIS軟件發(fā)現(xiàn)1980—2021年臺(tái)風(fēng)熱帶氣旋路徑的統(tǒng)計(jì)學(xué)規(guī)律:粵港澳大灣區(qū)范圍內(nèi)江門市西南側(cè)臺(tái)山市及相鄰的陽江市陽東區(qū)及珠江口附近,包括廣州市南沙區(qū)、東莞市虎門鎮(zhèn)、長安鎮(zhèn)南側(cè)、深圳市寶安區(qū)的區(qū)域更易受到臺(tái)風(fēng)熱帶氣旋影響,如圖7所示。

2.2.3 地震災(zāi)害特征

粵港澳大灣區(qū)區(qū)域內(nèi)斷裂帶較多但近期無斷裂活動(dòng),地震頻率低,強(qiáng)度也低。其斷裂以繼承性斷裂為主,早中更新世斷層共有20條,晚更新世斷層5條,全新世斷層1條。最新的斷裂活動(dòng)時(shí)間多在5萬～6萬年前,恩平-新豐斷裂帶近1萬年來有活動(dòng)跡象。

粵港澳大灣區(qū)內(nèi)地殼相對(duì)穩(wěn)定,歷史上沒有發(fā)生過6級(jí)以上的破壞性地震。歷史記載震級(jí)ML≥3的地震215次,ML≥4.75的地震13次。地震分布特征如下: ①1970年前,地震震中主要集中在廣州市、肇慶市、江門市;②1970年后,地震震中主要集中在江門市靠海一側(cè);③地震震中集中在斷裂帶兩側(cè),條狀分布。

2.2.4 地質(zhì)災(zāi)害特征

地質(zhì)災(zāi)害以小型災(zāi)害為主,頻次逐年增加,損失逐年減少。

粵港澳大灣區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜,存在大面積軟土區(qū)、巖溶區(qū)[24]。主要地質(zhì)災(zāi)害包括崩塌、滑坡、地面沉降、地面塌陷、地基下沉、地裂縫等[25]。粵港澳大灣區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害以自然災(zāi)害誘發(fā)為主。依據(jù)《廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒》,廣東省地質(zhì)災(zāi)害次數(shù)呈現(xiàn)逐年提高的趨勢(shì),2013年達(dá)到了1 502起。而地質(zhì)災(zāi)害直接經(jīng)濟(jì)損失呈現(xiàn)逐年降低的趨勢(shì),由1998年的6.18億元,降低至2016年的0.17億元,反映了城鄉(xiāng)建設(shè)空間發(fā)展過程中對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的治理也逐漸取得效果。

粵港澳大灣區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要分布于深圳市、中山市、珠海市、廣州市、肇慶市;其中,深圳市內(nèi)東部山體附近有大量斜坡災(zāi)害,中山和珠海以滑坡為主,廣州、肇慶以崩塌、塌陷為主,如圖8所示。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖8 粵港澳大灣區(qū)地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)密度分析Fig.8 Analysis of the density of geological hazards in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3 粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間與自然災(zāi)害的相互影響

3.1 城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張對(duì)災(zāi)害的影響

3.1.1 土地承載壓力增加引起地面沉降

1)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張?jiān)黾油恋爻休d壓力

粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)大,粵港澳大灣區(qū)總體城鄉(xiāng)建設(shè)用地占總面積比為14.71%,東莞、深圳、澳門特別行政區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地占總面積比都超過了40%。城鄉(xiāng)建設(shè)面積的擴(kuò)張,同時(shí)也伴隨著大量高強(qiáng)度的建設(shè)增加了土地壓力。粵港澳大灣區(qū)40年來,城鄉(xiāng)建設(shè)強(qiáng)度不斷增大,1980—2020年城鄉(xiāng)建設(shè)用地增長了5 158 km2,是原先的1.73倍,如圖9、圖10所示。同時(shí)城區(qū)建筑高度的提高、城鄉(xiāng)建設(shè)空間的擴(kuò)張、各類基礎(chǔ)設(shè)施及各類建筑的建設(shè),極大增大了土地上部荷載。在軟土基上高層建設(shè)、建橋筑路、圍海造陸等工程活動(dòng),土地上部荷載增加,有極大可能引發(fā)嚴(yán)重的軟土地面沉降,特別是在軟土較厚的地方進(jìn)行建設(shè),有可能使得建筑與地基下沉[26-28]。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖9 粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張圖Fig.9 Spatial expansion of urban and rural construction in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

圖10 粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)用地分類統(tǒng)計(jì)圖Fig.10 Classification statistics of urban and rural construction land in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

2)自然地理?xiàng)l件與人類活動(dòng)負(fù)荷作用引起地面沉降

地面沉降是復(fù)合因素作用下的結(jié)果,自然地理?xiàng)l件也是其內(nèi)在因素。粵港澳大灣區(qū)軟土區(qū)的存在是地面沉降的最主要自然條件,相關(guān)研究表明軟土的分布于地面沉降具有較高的相關(guān)性[29]。將粵港澳大灣區(qū)歷年城鄉(xiāng)建設(shè)用地與軟土區(qū)域疊加(圖11)可以發(fā)現(xiàn),粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)中,軟土區(qū)域是重要建設(shè)區(qū)域,城鄉(xiāng)建設(shè)用地1980年在軟土基上的面積為1 092.34 km2,占總建設(shè)用地面積的36.59%,到2020年增加至3 637.85 km2,占總建設(shè)用地面積的44.67%。建設(shè)在軟土基上的建筑設(shè)施有較高的比例,面積也逐年擴(kuò)大,增加了發(fā)生地面沉降災(zāi)害的可能性。

3.1.2 山區(qū)建設(shè)引起崩滑流災(zāi)害

城鄉(xiāng)建設(shè)空間的快速擴(kuò)張,使得丘陵山地區(qū)域的建設(shè)用地逐漸增多,居民多采用削坡建房的方式。由表1可知,低洼地城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積從1980年的239.49 km2增加到2020年的804.08 km2,丘陵地帶城鄉(xiāng)建設(shè)用地面積從1980年的365.99 km3增加到2020年的981.59 km2。山區(qū)建設(shè)主要發(fā)生在2000年之后,2000年山區(qū)建設(shè)面積為6.43 km2,2020年增加至37.31 km2。山地和丘陵的大規(guī)模建設(shè)給崩滑流災(zāi)害的發(fā)生帶來了隱患。

山地丘陵地帶削坡建房的方式,會(huì)產(chǎn)生土質(zhì)松軟的高切坡,暴雨之后坡體強(qiáng)度顯著降低,便極易發(fā)生崩滑流(滑坡、崩塌和泥石流)災(zāi)害[30]。相關(guān)研究表明,隨著削坡高度、削坡角度的增大,崩滑流災(zāi)害越發(fā)容易產(chǎn)生,大于25°的坡地即有比較大的滑坡風(fēng)險(xiǎn),削坡高度 10 m 角度 45°時(shí),每日200 mm的降水便有較大的可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害[31]。粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)在40年間,逐步加重了對(duì)于丘陵及山地的建設(shè),從《廣東省防災(zāi)減災(zāi)年鑒》可以發(fā)現(xiàn),削坡建房等導(dǎo)致的滑坡崩塌現(xiàn)象逐年增多,如圖12所示。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖12 粵港澳大灣區(qū)滑坡、崩塌、斜坡點(diǎn)位分布圖(不含香港特別行政區(qū)和澳門特別行政區(qū))Fig.12 Distribution of landslides, collapses and slopes in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area (except Hong Kong Special Administrative Region and Macao Special Administrative Region)

3.1.3 下墊面改造加劇內(nèi)澇

城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張導(dǎo)致下墊面變化,一是耕地、林地等透水下墊面的減少,二是不透水下墊面的增加。這個(gè)變化影響了建設(shè)空間范圍內(nèi)的自然水循環(huán),這一過程會(huì)加劇內(nèi)澇的形成。

隨著城市化進(jìn)程的加快,原先的林地、耕地等自然生態(tài)環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)榱顺青l(xiāng)建設(shè)空間,不透水面積迅速增加,蓄、滯、滲水能力減弱,增大了城市的排澇壓力[32]。根據(jù)LUCC數(shù)據(jù)分析,粵港澳大灣區(qū)范圍內(nèi)1980—2020年有5 158 km2的透水地面轉(zhuǎn)化為了不透水地面。不透水地面增加使得雨水更難滲入地下,只能轉(zhuǎn)化為地表徑流,更易在地表低洼地帶匯聚,更容易產(chǎn)生內(nèi)澇。

以廣州城區(qū)為例,1980年以來,隨著不透水面積的增大,城區(qū)的徑流系數(shù)從0.3～0.5 增大到了 0.6～0.9,內(nèi)澇發(fā)生概率明顯增加,如2017年5月7日、2016年1月6日廣州市內(nèi)都發(fā)生了大面積內(nèi)澇。

3.1.4 巖溶塌陷區(qū)建設(shè)引起塌陷

粵港澳大灣區(qū)巖溶塌陷點(diǎn)中以土層塌陷為主,少有基巖塌陷。除珠海、中山、東莞、香港特別行政區(qū)、澳門特別行政區(qū)外,其余各市均有可溶巖分布,可溶巖總面積1 894 km2,其中廣州可溶巖區(qū)面積最大,為648 km2。廣州的巖溶塌陷地災(zāi)數(shù)量最多,而后依次為肇慶、佛山、江門、惠州、深圳,集中分布在人類活動(dòng)較強(qiáng)烈的城市建設(shè)區(qū)及礦山開采區(qū)。

目前發(fā)現(xiàn)的自然塌陷零星分布在大灣區(qū)西部的懷集、高要,中部的增城及高明、明城等地,共9處,規(guī)模不大,占塌陷總數(shù)2.8%。人為活動(dòng)引起的巖溶塌陷占塌陷總數(shù)97.2%,主要分布于肇慶市郊、高要、懷集、佛山高明、明城等地隱伏巖溶區(qū),共311處,如圖13所示。

粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)中,巖溶塌陷區(qū)上建設(shè)用地面積逐年提高,從1980年的245.25 km2增加至2020年的527.86 km2,如表2所示。

表2 巖溶區(qū)上建設(shè)用地面積占建設(shè)用地面積比例統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table of the area of construction land and the proportion of construction land in the karst area

3.2 災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響

3.2.1 地質(zhì)災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響

地質(zhì)災(zāi)害可以直接影響城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張,能夠直接損壞城市內(nèi)建筑和設(shè)施,威脅居民的財(cái)產(chǎn)與生存[33-34]。對(duì)粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響因素主要為地質(zhì)和地形,地面沉降、地裂縫、崩塌滑坡是其直接影響方式[35]。因此,在地質(zhì)災(zāi)害影響下,城鄉(xiāng)建設(shè)空間在地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域的擴(kuò)張受到限制。據(jù)《廣東省地質(zhì)災(zāi)害防治三年行動(dòng)方案(2020—2022年)》統(tǒng)計(jì),粵港澳大灣區(qū)范圍內(nèi)的廣東9市74個(gè)大型及以上災(zāi)害點(diǎn)中,6個(gè)采取避險(xiǎn)搬遷的措施,57個(gè)采取工程治理的措施,11個(gè)采取專業(yè)監(jiān)測(cè)的措施。

3.2.2 暴雨洪澇災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響

暴雨洪澇會(huì)導(dǎo)致城市內(nèi)澇,引發(fā)滑坡泥石流等災(zāi)害。粵港澳大灣區(qū)范圍內(nèi)地勢(shì)較低,降雨量大,受海洋影響大,暴雨洪澇災(zāi)害頻發(fā)。暴雨洪澇災(zāi)害具有受災(zāi)人數(shù)多、影響面積廣、發(fā)生頻率高的特點(diǎn)。暴雨會(huì)導(dǎo)致山體滑坡,部分房屋、道路也存在被沖毀的可能,如廣州“5·22”特大暴雨城市內(nèi)澇導(dǎo)致汽車道路被淹。

暴雨會(huì)導(dǎo)致城市低洼地帶被淹沒。據(jù)統(tǒng)計(jì),粵港澳大灣區(qū)高程小于0的區(qū)域?yàn)? 032.50 km2,占粵港澳大灣區(qū)的7.46%。主要分布在珠海、澳門特別行政區(qū)、中山、佛山南部、江門市東部、廣州市南部、東莞市西部,如圖14所示。因此,在城市低洼地帶、山坡地帶上的建設(shè)活動(dòng)需要盡量避免,同時(shí),對(duì)城市防洪排澇設(shè)施也應(yīng)提出更高的要求。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖14 粵港澳大灣區(qū)低洼地分布Fig.14 Distribution of low-lying land in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.2.3 臺(tái)風(fēng)及熱帶氣旋災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響

粵港澳大灣區(qū)受熱帶氣旋災(zāi)害影響嚴(yán)重,幾乎每年都有熱帶氣旋在附近登陸。這類災(zāi)害尤其對(duì)城市建成區(qū)影響較大,會(huì)導(dǎo)致城市內(nèi)澇、房屋損毀、樹木傾倒、海岸損壞、防波堤破壞等各種問題,造成巨額損失。

臺(tái)風(fēng)及熱帶氣旋災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的主要影響在濱海區(qū)域,海拔較低區(qū)域。相關(guān)研究表明,臺(tái)風(fēng)災(zāi)害帶來的風(fēng)暴潮最高增水主要在2.0～3.0 m范圍內(nèi),因此本文采用DEM數(shù)據(jù),以2.0、3.0、4.0 m為界,劃分粵港澳大灣區(qū)劃分風(fēng)暴潮風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,如圖15所示。

1970—2018年間共計(jì)47個(gè)臺(tái)風(fēng)登陸粵港澳大灣區(qū),其中增水幅度達(dá)到3.0 m以上的有2個(gè);大于2.0 m小于3.0 m的有5個(gè);大于1.0 m小于2.0 m的有29個(gè);小于1.0 m的有11個(gè)[36]。因此高程低于2.0 m沿海區(qū)域的城市極易收到臺(tái)風(fēng)過程當(dāng)中風(fēng)暴潮的影響。

3.2.4 地震災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響

粵港澳大灣區(qū)范圍內(nèi)極少發(fā)生高烈度的地震災(zāi)害,但周邊的華南沿海濱海斷裂帶上往往會(huì)發(fā)生重大地震對(duì)大灣區(qū)造成影響,如1918年南澳7.5級(jí)地震使得廣州荔灣區(qū)136間房造成不同程度損壞。

地震災(zāi)害對(duì)粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的影響因素主要為震源分布和斷裂帶分布,地震波、地裂縫、崩塌滑坡是直接影響方式。因此,在地震災(zāi)害影響下,城鄉(xiāng)建設(shè)空間在斷裂帶周邊、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)域的擴(kuò)張應(yīng)受到限制。

3.2.5 災(zāi)害易發(fā)區(qū)與城鄉(xiāng)建設(shè)空間的對(duì)比

粵港澳大灣區(qū)臺(tái)風(fēng)熱帶氣旋較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)包括江門市西南部、中山市北部、香港特別行政區(qū)、深圳市、廣州市南部、東莞市、惠州市南部和肇慶市東部,包括了大量城鄉(xiāng)建設(shè)用地,如圖15所示。

暴雨洪澇災(zāi)害易發(fā)區(qū)采用降雨量較高值范圍,包括粵港澳大灣區(qū)沿海的主要區(qū)域,以東側(cè)南側(cè)面積最廣,包括江門市、珠海市、中山市、澳門特別行政區(qū)、東莞市、深圳市、香港特別行政區(qū)、惠州市。地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)主要是深圳市龍崗龍華區(qū)、廣州市黃埔區(qū)、天河區(qū)、白云區(qū)東側(cè),肇慶市廣寧縣,如圖16所示。

審圖號(hào):GS(2019)4342號(hào)圖16 城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與災(zāi)害易發(fā)區(qū)對(duì)比圖Fig.16 Comparison of spatial expansion of urban and rural construction and disaster-prone areas

深圳市、肇慶市存在著兩個(gè)災(zāi)害的易發(fā)區(qū),但深圳市的城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度在大灣區(qū)中屬于第一梯隊(duì),肇慶市排名靠后。由此可見,深圳市面臨多種災(zāi)害的危險(xiǎn)性較高,且城鄉(xiāng)建設(shè)空間的擴(kuò)張強(qiáng)度較高,二者呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。而肇慶市可能由于地理、經(jīng)濟(jì)等各種因素導(dǎo)致城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張強(qiáng)度較低,但同樣面臨著多種災(zāi)害的威脅,因此二者關(guān)系呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的特征。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

(1)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與自然災(zāi)害關(guān)系密切。在城鄉(xiāng)建設(shè)空間的生長和發(fā)展過程中災(zāi)害不斷傷害和破壞城鄉(xiāng)建設(shè)空間。城鄉(xiāng)建設(shè)空間與災(zāi)害之間并不是單純的單向影響關(guān)系,影響往往是雙向的。城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張過程中改變自然環(huán)境條件,進(jìn)而影響了災(zāi)害的發(fā)生。同時(shí)災(zāi)害易發(fā)生區(qū)進(jìn)行的城鄉(xiāng)建設(shè)容易被破壞,而工程性的防災(zāi)措施等也提高了建設(shè)的成本。

(2)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張對(duì)自然災(zāi)害不同區(qū)域影響不同。自然災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張影響的大小,跟自然災(zāi)害本身的強(qiáng)度有關(guān),還跟建設(shè)區(qū)是否位于高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)密切相關(guān)。粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間密集區(qū)往往與災(zāi)害易發(fā)區(qū)重合。沿海區(qū)域是粵港澳大灣區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)的重要區(qū)域,有大量圍海造陸區(qū)域和低海拔區(qū)域,但同時(shí)也是降雨量大,容易受到臺(tái)風(fēng)、風(fēng)暴潮等自然災(zāi)害影響的區(qū)域。

(3)地質(zhì)災(zāi)害、暴雨洪澇災(zāi)害對(duì)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張影響程度大。地質(zhì)災(zāi)害、暴雨洪澇災(zāi)害影響城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張程度大,臺(tái)風(fēng)、熱帶氣旋、地震災(zāi)害等往往也是通過次生的地質(zhì)災(zāi)害、暴雨洪澇災(zāi)害對(duì)城市造成影響。粵港澳大灣區(qū)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張?jiān)谲浲恋鼗鶇^(qū)域,巖溶塌陷區(qū)域,同時(shí)由于地形地貌的限制,城鄉(xiāng)建設(shè)空間逐步向山體發(fā)展,削坡建房等建設(shè)行為,也加劇了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。粵港澳大灣區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生次數(shù)歷年提高,與粵港澳大灣區(qū)城市建設(shè)情況息息相關(guān)。

(4)城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張加劇了災(zāi)害發(fā)生的可能性和危險(xiǎn)性。在城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張過程中,土地負(fù)載引起地面沉降,山區(qū)建設(shè)引起滑坡崩塌斜坡災(zāi)害,下墊面改造使?jié)B水受阻加劇了城市內(nèi)澇。同時(shí)軟土基區(qū)域、可溶巖區(qū)域、地下水開采區(qū)、山區(qū)坡地、低洼地等并不適宜建設(shè)的區(qū)域,在城市擴(kuò)張過程中由于適宜建設(shè)的土地有限而進(jìn)行了大量建設(shè),災(zāi)害發(fā)生的可能性和危險(xiǎn)性得到提高。

(5)自然災(zāi)害下城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張的建議。在二維平面上的城市新建項(xiàng)目應(yīng)盡量避開風(fēng)險(xiǎn)區(qū),地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)為丘陵山區(qū)和巖溶區(qū)域及平原軟土區(qū)。崩塌、滑坡、泥石流主要分布在丘陵山區(qū),地面塌陷高易發(fā)區(qū)主要分布在巖溶區(qū)域,地面沉降地質(zhì)災(zāi)害高易發(fā)區(qū)主要分布在軟土區(qū)域;地震災(zāi)害需盡量避免在斷裂帶周邊進(jìn)行建設(shè)。

在三維尺度上,災(zāi)害較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)應(yīng)限制開發(fā)強(qiáng)度,避免機(jī)場(chǎng)、港口等重要設(shè)施建設(shè),避免高層和超高層建設(shè)。同時(shí)在用地類型選擇上,在臺(tái)風(fēng)及熱帶氣旋災(zāi)害較高風(fēng)險(xiǎn)區(qū)應(yīng)盡量避免布局商務(wù)商業(yè)類型用地。

4.2 討論

目前,仍然缺乏以粵港澳大灣區(qū)為范圍的、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。未來,隨著相關(guān)基礎(chǔ)資料的完善,相關(guān)的結(jié)論能夠進(jìn)行更好的論證。城鄉(xiāng)建設(shè)空間擴(kuò)張與自然災(zāi)害作為兩大領(lǐng)域,后續(xù)將繼續(xù)深入研究其相互作用的背后驅(qū)動(dòng)因素等問題。