海口港周邊陸域主要環境地質問題研究

張航飛，吳多譽，張東強，王 斌，符廣卷

(1.海南省地質綜合勘察院，海南 海口 570206；2.四川省地質礦產勘查開發局二零七地質隊，四川 樂山 614000；3.張金元勞模創新工作室，四川 樂山 614000)

近年來，國家提出建立國土空間規劃體系，《海南省總體規劃》(2015-2030)提出了海南省總體開發布局推行“多規合一”，實現土地利用規劃、城鄉規劃等有機融合[1]。海口市和澄邁縣作為瓊北綜合經濟圈的成員，城市發展均要具備基本的資源保障和良好的地質環境條件[2，3]。

根據研究區工程地質和環境地質的調查工作[4-7]，總結分析了研究區存在的環境工程地質問題、環境水文地質問題和海岸帶環境地質問題等，并提出了主要環境地質問題的防治措施，為城市規劃建設與地質環境保護協調發展提供地質科學依據。

1 研究區地質環境概況

研究區位于海南島北部，跨海口市長流鎮、石山鎮和澄邁縣老城鎮、白蓮鎮、大豐鎮等鄉鎮，面積約483 km2(圖1)。

研究區屬熱帶海洋氣候和熱帶季風氣候，高溫多雨，干濕季節明顯[8]。年平均氣溫21℃～24.7℃，極端最高氣溫40℃。根據1985-2019年氣象資料分析，研究區最小年降雨量978～1 158 mm，最大年降雨量2 628～2 967 mm，多年平均降雨量1 481～1 977 mm。降雨主要集中在5-10月，多年月平均降雨量199.6～349.2 mm，屬雨季；11月至翌年4月為旱季，月平均降雨量22.1～126.3 mm，雨季降雨量約占全年降雨量的79%～85%。研究區除老城鎮澄江流經外，沒有較大河流，水系主要為小型水庫，包括玉風水庫、美造水庫等，分布少量短小溪流，流量普遍較小，季節性變化較大，多為自南向北排泄入海。

研究區位于海南島的北部，地勢總體南東高、北西低。區內地勢相對較為平緩，在玄武巖地區地形起伏較大，地面坡度一般5°～10°，標高一般20～50 m。根據地貌成因類型和形態特征，區內主要有濱海堆積平原、沖洪積平原、火山巖臺地和剝蝕堆積平原四種地貌類型(圖1)。

圖1 研究區范圍及地貌圖

區內出露地層主要為新近系和第四系，其中新近系海口組(N2h)除白蓮鎮西南區域出露地表外，其余地區均隱伏分布，巖性以含貝殼為特征，主要為貝殼砂巖、貝殼礫巖和粘土，是瓊北地區重要的地下水含水巖組[9]。第四系主要為河流沖洪積物和濱海堆積物，其中河流沖洪積物巖性主要為褐紅、褐黃色粘土質砂，濱海堆積物巖性主要為灰白、褐黃色中細砂、粉細砂及淤泥質粘土。火山巖臺地區主要出露第四紀玄武巖和凝灰巖，地表普遍被其風化殘坡積層所覆蓋，巖性主要為褐紅色粉質粘土。

研究區地質構造較不發育，主要為東西向的光村-鋪前斷裂帶(F1)、長流斷裂(F4)和北西向的顏春嶺-道崖斷裂(F2)、瓊山-嶺南斷裂(F3)。其中光村-鋪前斷裂帶(F1)隱伏分布于洋干-文龍一帶，東西兩邊均伸出研究區外，區內長度約30 km，走向約80°，傾向北北西向，傾角約80°。顏春嶺-道崖斷裂(F2)隱伏于澄邁縣的顏春嶺-海口市瓊山區道崖一帶，向南延伸出區外，區內長約20 km，走向約290°～320°，傾向北東向，沿斷裂有一系列火山口呈線狀分布(圖1)。

2 主要環境地質問題

2.1 環境工程地質問題

2.1.1 熔巖工程地質問題

區內巖漿巖分布在橋頭鎮和馬村鎮-老城鎮-美安鎮一帶。區內殘積土層厚度一般小于4.0 m，大部分地段巖石出露，巖性以堅硬-較堅硬塊狀玄武巖為主，氣孔狀玄武巖飽和抗壓強度為14.9～100.4 MPa，微孔-致密狀玄武巖飽和抗壓強度為53.0～145.6 MPa，可作各種建筑工程地基基礎持力層。但研究區地下常隱伏分布有氣泡洞、熔巖隧道等大型洞穴，是熔巖流動過程中形成的較常見的火山構造地貌。熔巖隧洞、氣泡洞等屬于不良地質體[10]，在其上修筑公路、建筑物等可能產生路基塌陷、不均勻沉降等危害，因此在火山巖地區修筑公路、建筑物時，需要對該地區的地質勘探、工程特性及施工條件進行重點調查。

2.1.2 軟土工程地質問題

區內軟土主要為全新統瀉湖相沉積的含貝殼淤泥或淤泥質粘土等，多為流塑-軟塑狀，沿東水港兩岸地區分布，區內地勢低平坦，標高一般1.0～4.0 m(圖2)。淤泥頂板埋深一般0.0～7.76 m，單層厚度一般0.45～4.72 m，承載力特征值40～80 kPa，該類土力學強度低，工程性質較差，不宜作天然地基持力層[11]。

圖2 研究區環境地質圖

2.1.3 膨脹土工程地質問題

研究區膨脹土主要為噴出巖風化土和第四系下更新統濱海瀉湖沉積層的雜色粘土，研究區該類土具弱-高膨脹性(表1)，具有濕脹干縮的特點，易引起體積脹縮變化，為不良工程地質土[12]。

表1 研究區膨脹土物理力學性質指標統計表

噴出巖風化膨脹土分布于火山巖臺地區，為玄武巖風化殘坡積層，厚度一般0.60～9.25 m，巖性主要為褐紅色粉質粘土，下部常夾有碎石，承載力特征值為110～155 kPa[7]。

下更新統濱海瀉湖沉積層膨脹性粘土除白蓮鎮西側地形低洼處出露地表外，主要隱伏于沖洪積平原下更新統濱海瀉湖沉積層，巖性為雜色或灰黃色粘土，層厚1.8～30.8 m，多呈硬塑狀，局部可塑狀，位于地下水位以上或附近，承載力特征值為150～240 kPa[7]。

2.2 環境水文地質問題

根據鉆孔的水質分析結果，區內承壓水含水巖組中普遍存在高鐵水[4，5]，多為IV類水標準，在老城鎮文禮村BLSK3鉆孔雨季樣品水質達V類水標準，見表2。根據研究區高鐵水的分布規律分析，影響區內地下水鐵超標的因素較多，一般與環境巖土化學性質、地下水徑流條件、循環條件、所處的氧化還原環境以及地下水本身的酸堿度有關：

表2 研究區高鐵水統計表

(1)研究區廣泛分布的玄武巖風化紅土、中更新統沖積洪物(褐紅色粘土質砂為主)是地下水中鐵元素的物質基礎，其中中更新統沖積洪物是研究區地下水鐵元素的主要來源。

(2)研究區中深層承壓水，在石山火山口一帶，承壓水直接接受潛水的補給，屬集中補給區，水頭最高，地下水徑流較快，鐵不易富集。徑流至盆地邊界附近，徑流速度變緩，鐵在局部富集。地下徑流快的補給區，地下水中鐵一般不會富集。高鐵水一般形成于地下徑流緩慢的排泄區，但前提是要有“物源”保證；若地下徑流快的補給區內分布有富含鐵元素巖土，且滲流性較好，在其排泄區容易發生鐵的富集，形成高鐵水。

(3)參與中深部循環的地下水有利于Fe的富集[13]，參與淺部循環的地下水一般不會富集Fe，這也是直接導致鉆孔、民井水樣結果差異的原因。研究區第3+4層承壓水主要參與深部循環，普遍存在Fe超標現象；第2層承壓水集中開采加劇了下部第3+4層承壓水向上部的越流，從而導致了較大范圍的鐵超標。

(4)研究區的氧化環境多位于地勢較高的補給區，這類地區地下水中Fe含較低；而在地形低洼、地下水位埋深淺的排泄區，主要為還原環境，Fe容易富集。深部承壓水主要處于還原環境，Fe容易遷移與富集。

(5)酸堿度對鐵元素的遷移富集起著重要的作用。一般地下水的鐵元素含量隨著酸度的增強而增高。研究區內地下水普遍偏弱酸性，這也是這些地區Fe富集的重要原因之一。

2.3 海岸帶環境地質問題

2.3.1 海岸侵蝕

研究區內海岸線全長約95.44 km，其中砂質海岸長約41.54 km，泥質海岸長約29.11 km，基巖海岸長約13.01 km，人工海岸長約11.78 km。區內海岸侵蝕較為嚴重主要為砂質海岸和基巖海岸，侵蝕海段總長度約27.74 km，占研究區海岸線全長29.07%。其中，侵蝕砂質海岸長約23.73 km，侵蝕基巖海岸長約4.01 km。其成因主要有以下三點：

1)海洋水動力

澄邁灣的潮汐受北部灣水域潮汐系統的影響，潮汐為不正規日潮型[14]。據國家海洋信息中心發布的馬村港潮汐表數據，澄邁灣平均高潮位2.46 m，平均低潮位1.01 m，平均潮差1.45 m，最大潮差3.06 m，潮流動力作用對海岸侵蝕有明顯作用；波浪為季風型，海岸主要受夏季東北-西北季風的影響，波浪對海岸侵蝕也有一定的影響[15]；另外，海南島每年發生臺風或熱帶風暴3～4次，經過該區時對澄邁灣海岸侵蝕作用更為強烈。

2)地質環境條件

侵蝕海岸主要為砂質海岸，局部為基巖海岸，海岸開闊，沿岸地層主要為第四系全新統地層，屬新沙堤，沉積物主要為灰白色、淺黃色中粗砂、中細砂、粉砂等組成，含貝殼碎屑，結構松散，粘結性差，抗侵蝕能力較低，受海浪、洋流和降雨沖刷時，海岸易侵蝕崩塌后退。另外，海岸自身地形地貌條件引起浪、潮、流在該地區相對增強，致使岸灘侵蝕后退。區內馬村花場灣口門和盈濱內海口門入海口處因其狹窄的地形影響，在漲落潮時入海口處的水流流速加大，侵蝕能力增強，對入海口兩岸均有不同程度的侵蝕，可見明顯的侵蝕陡坎(圖3)。

圖3 馬村港入海口處的侵蝕陡坎照片

3)人類活動

人為不合理的開發活動造成海岸動力條件的沉積環境的變化，是加劇海岸侵蝕作用的重要原因之一[16]。近十年來，老城鎮經濟迅速發展，海口秀英及新港搬移至馬村港，房地產的開發建設，對近海沙堤進行平整，人為地疏松沙堤土體結構，導致海岸侵蝕作用的加強；多達50%以上的海防林木麻黃全部砍伐(圖4)，以稀疏的椰子樹、人工草地、花卉及灌木叢取代原生長于高潮線附近和沙堤的露兜勒(野菠蘿)、沙生灌叢、沙生藤本植物、仙人掌等。致使海岸地形地貌及原生護岸植被發生了巨大的改變，原沙堤抗風阻浪護岸固沙的功能遭到破壞，使沙堤作為交換的泥沙減少，從而加劇了海岸侵蝕。

圖4 南港因不合理的開發活動倒下的木麻黃

2.3.2 港灣淤積

區內海岸線曲折向內陸彎曲，呈天然港灣形狀。無論是由東向西還是由西向東的海流，至區內流速都得到緩沖，海流流速緩慢，且攜帶的泥沙致使港灣中淤積狀況明顯，尤其是澄邁灣的花場港，因其向內陸彎曲顯著，海岸線淤積最為明顯[17]。在自然條件、海洋動力、河流水動力及人類活動等共同作用下，使大量的陸源物質進入濱淺海區、港灣，在動力減弱或泥沙補給量增多的情況下，發生淤積。經野外調查，馬村港、東水港和花場港等地淤積較為嚴重。區內港灣淤積的發育特征主要受陸源物質、人類活動和氣候條件等影響：

(1)東水港為澄江入海口或匯水凹地，河流搬運大量的泥沙或陸源物質進入港口、內灣，在港口、內灣區域由于匯水區域變寬和海浪、潮流對河流流水抵消，使河流水動力減少，在水動力減緩的情況下泥沙或陸源物質在港口、內灣大量淤積。另澄江流經老城開發區，城市建設增加了河流陸源物質。

(2)馬村港和東水港兩側工程建設的加快，大量的建筑垃圾、泥沙等陸源物質不斷加入河道或港灣。

(3)花場港兩側大面積開挖高位養殖池，破壞沿岸紅樹林，導致流入港灣的泥沙增多。各港口港內停泊船只和廢棄船只以及大面積網箱養殖、漁排，改變了水流動力條件，堵塞港內進出水通道，造成海水補排不暢，淤積嚴重。

(4)多暴雨和臺風天氣增強了地表流水的動力，加劇了地表水流的沖刷，河水把大量的陸源物質搬運到港灣沉積，為港灣淤積的形成及發展提供了物質來源。

2.3.3 紅樹林退化

區內紅樹林主要分布在花場灣沿岸，少量分布于盈濱內海沿岸(圖2)。花場灣三面環山，一面向海，岸線蜿蜒，長達50多公里，其灘廣、水淺、波浪小、水質好，基本無污染，適于紅樹林種苗著床、繁殖、生長，形成了以紅樹林為核心的典型海洋生態系統，生長面積約153.94 hm2。盈濱內海是一典型的潮汐汊道港灣，現盈濱內海僅永慶寺岸段有少量紅樹生長。

近年來，區內紅樹林呈現明顯的退化趨勢，其原因主要是填海搞房地產開發、灘涂開墾和開挖養殖池等一些不合理的開發利用(圖5)，致使紅樹林遭到破壞，面積減少。防護效能逐漸下降，生態環境趨于惡化。

圖5 花場灣紅樹林中的養殖池

2.4 斜坡類地質災害

根據2017-2019年開展了海南省海口市、澄邁縣1：5萬地質災害詳細調查資料[6]，研究區位于海南島北部，受地形地貌、地質構造、人類工程條件等控制和影響，區內地質災害主要有崩塌和不穩定斜坡等(圖2)。

研究區發現地質災害點和隱患點4處，其中崩塌3處，不穩定斜坡1處。主要分布在橋頭鎮和榮山鄉，地質災害威脅人口約200人以及過往行人、海產品養殖人員等，威脅財產約750萬元。地質災害具有明顯的突發性和群發性特點，多集中在強降雨期發生，地質災害規模一般介于數十至數百立方米之間，往往發生在人類工程活動強烈的陡坡處和斜坡坡度相對較陡的丘陵地區或濱海地帶，災害規模相對較小，危害性較小，經濟損失相對較小。

研究區地質災害易發程度劃分為低易發區和不易發區兩個級別。地質災害低易發區分布在研究區北部沿海一帶和榮山鄉局部，面積約為25 km2。地貌類型主要為濱海堆積平原區及火山巖臺地區，人口密度較大，建房、修路、海港建設和礦山開發等人類工程活動較為劇烈，對地質環境改造和破壞程度較嚴重。該區地質災害隱患較突出，在強降雨等極端天氣下較容易發生地質災害，威脅當地人民群眾的生命財產安全，地質災害危險性中等。

3 討論

在進行環境地質問題防治時，應查明其成因、規律及特征，新建項目、新城區規劃等人類經濟工程活動應盡可能做到科學規劃、合理布局，在環境地質問題嚴重的地區采取避讓措施，以減少因環境地質問題所造成的經濟損失和危害。存在環境地質問題的老城區、工業區、居民區、商業區等人口、經濟活動集中的地段，由于歷史原因不能避讓的，則應采取治理措施。本文根據研究區存在的環境地質問題，并根據不同的環境地質問題，建議采取的防治措施如下：

(1)工程建設時，根據建筑物的特點，對于軟土分布區采取相應的抗震陷和不均勻沉降措施[18]，工程處理采用換填法、預壓法、深層攪拌法、高壓噴射注漿法和樁基礎，并且樁基深度超過軟土厚度。在軟土沉陷較為嚴重的地段采用軟土地基處理方法加固地基土，提高軟土的物理力學強度、提高地基承載力和減少軟土層的沉陷規模，防治碼頭防波堤、路面、橋墩、房屋等沉陷和開裂；膨脹土分布區工程建設時，根據地形、土層埋深和厚度等情況，修建完善的排水系統[18]；熔巖隧道分布區在工程建設時要查明區內熔巖發育程度及對工程建設危害程度，避開其對工程建設的危害。

(2)研究區內賦存的第2承壓水是海口市、澄邁縣主要地下水開采層位，該含水層多個樣品存在Fe超標的現象。建議采用接觸氧化法處理高鐵水，該技術有不投藥、操作簡單、流程短、出水水質良好穩定的優點。另外開采深層承壓水，要進行分層止水，防止淺層地下水串層污染。

(3)根據海南省經濟發展規劃布局，區內規劃有馬村港和新海港現代化綜合港區等一系列的重要基礎設施與重大建設工程[20]。近年來，沿海地區各種海事活動異常活躍，旅游開發、圍海造地、漁業養殖、海砂開采、工程建設非常普遍，人類活動對區域環境產生了較大的破壞。為了預防海岸侵蝕對澄邁灣的嚴重破壞，應嚴格控制人為工程和開發活動，維持澄邁灣海岸動力環境的動態平衡；嚴格禁止在入海河口和口外海底采沙，防止岸段侵蝕加劇；禁止在向海一側100 m范圍內修建硬性構筑物，并密切注意海岸受侵蝕威脅的情況；對現有設在澄邁灣沿岸的排水口進行監督管理和科學改造，嚴禁在海灘設置排水口或將地表水匯集從海灘直接排海；設置出入海灘的固定路徑，在重要岸段設置禁止隨意擇徑、禁止滑沙的告示牌，以保護沙堤免遭人為破壞；在海岸帶進行工程建設及開挖高位養殖池時，應注意保護好海岸砂堤及海防林[19]，開展恢復和培育沿岸沙生植被工程，恢復和培育海岸原生植被，發揮其防風浪、抗干旱、固沙和改良土壤的作用。

4 結語

研究區存在的主要環境地質問題有環境工程地質問題(熔巖隧道、軟土和膨脹土)、環境水文地質問題(高鐵水)、海岸帶地質環境問題(海岸侵蝕、港灣淤積和紅樹林退化)和斜坡類地質災害，這些環境地質問題對城市發展規劃和建設構成重大影響，而同時城市人類工程活動的加劇，城市建設對海岸帶地質環境和地下水資源等造成嚴重的影響及破壞。根據研究區主要環境地質問題特征，提出了相應的防治措施建議，為臨港工業區空間開發規劃、港區綜合治理提供地學依據。