粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張與自然災害相互影響

王江波, 劉威, 趙夢涵, 茍愛萍

(1.南京工業大學建筑學院, 南京 211816; 2.江蘇省規劃設計集團城市規劃設計研究院, 南京 211816; 3.上海應用技術大學生態技術與工程學院, 上海 201418)

自改革開放以來,粵港澳大灣區內的經濟、社會一直較為發達[1]。在城鄉建設空間迅速擴大的過程中,大灣區自身的自然地理條件與社會經濟條件使得人地災矛盾不斷加大;同時諸如丘陵坡地建設、耕地林地建設、圍海造陸建設等開發方式給大灣區埋下了災害隱患。因此,為提升區域韌性,亟須研究粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張與自然災害的相互影響關系。

關于城鄉建設空間擴張的研究可以分為3個類別。第一類為擴張規模與擴張速度研究。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,城鄉建設空間急劇擴張[2]。1990年以來,中國的城市擴張速度加快[3-4]。城市用地大部分是由農業用地轉化來的[5]。第二類是擴張類型研究。鄉村建設空間擴張的相關研究,主要集中于原始聚落的形成及分裂[6-8];對于城鄉建設空間整體類型的研究,集中于城市空間的擴張。城市空間的擴張類別有多種分類方法,如對單個城市的空間擴張類型進行了分類[9-10]。中國城市擴張有多種類型,主要有單中心蔓延式、線性蔓延式、蛙跳式擴張,部分城市擴張類型為一種或幾種模式的混合[11]。第三類是擴張驅動機理研究。城鄉建設空間的擴張實質上是城鄉建設空間在內外動力作用下的空間拓展,主要表現為用地規模擴大,用地形態在既有形態上的變化[12]。經濟社會發展和人口增長市城市用地變化的主要驅動因素[13]。超大城市擴張更多受第三產業驅動,特大城市擴張更多受第二產業驅動,常住人口對城市擴張的作用隨城市規模升高而遞減[14]。國家的一系列政策對城市擴張也有著一定的影響[15]。

對自然災害的研究由來已久,涉及多個學科領域,研究內容主要集中于兩個方面,一是致災因子,二是承災體[16]。對致災因子的主要關注點是自然災害的時空分布和發育規律,既有宏觀以全國為研究范圍,如研究中國地質災害時空分布特征與形成條件[17];也有微觀以一個城市作為研究范圍,如分析舟曲縣地質災害特征。對承災體的關注在于災害損失方面,包括直接經濟損失、死亡人數、受災人口、倒塌房屋數等,更傾向于為災害防范提供依據。如黃潤秋[18]分析了“5·12”汶川大地震災害的基本特征及帶來的次生地質災害,為災后重建提出了建議。

目前,對于粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張與自然災害的相互影響的系統性研究相對較少,缺乏歸納匯總。現采用定量與定性分析相結合的方式,通過研究其城鄉建設空間擴張與災害的時空特征,探究城市擴張與災害是否具有關聯性、在哪些區域與哪些災害存在關聯性、有哪些表現形式等問題。以期一方面完善城市防災的理論框架,一方面又為粵港澳大灣區的科學發展提供一定的參考。

1 研究區域與數據處理

1.1 研究區域概況

研究范圍為粵港澳大灣區。2019年中共中央、國務院印發《粵港澳大灣區發展規劃綱要》中確定了粵港澳大灣區的范圍,包括香港特別行政區、澳門特別行政區和廣東省廣州市、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8 605.52萬人的區域。這一區域作為中國經濟發展的橋頭堡,在改革開放以來人口和城市都迅速擴張,其自身復雜的水系條件和較為松軟的地質對災害的防治有著非常不利的影響。

1.2 數據來源

(1)粵港澳大灣區的行政區數據作為劃分研究范圍和分區域分析的依據,來源于中國科學院地理科學與資源研究所資源環境科學與數據中心。

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

(3)土地利用數據采用中國科學院地理科學與資源研究所資源環境科學與數據中心提供的1980年、1990年、2000年、2010年、2020年年中國土地利用現狀遙感監測數據,精度為1 km。

(4)人口數據和國內生產總值(gross domestic product,GDP)數據是粵港澳大灣區城鄉的基本數據。

(5)地質災害點數據、1980—2015年降雨數據、地質巖性數據來源于中國科學院地理科學與資源研究所資源環境科學與數據中心。1995—2017年地震數據來源于廣東省防災減災年鑒。巖溶區范圍數據來源于粵港澳大灣區自然資源與環境圖集。

1.3 研究方法

1.3.1 指標量化分析

采用了建設用地比重分析城鄉建設空間某一年的靜態特征,采用城市空間擴張強度指數用以分析城鄉建設空間某一段時間的動態變化特征。

建設用地比重是指某年建設用地面積占總面積的百分比,用來協助分析空間擴張情況,以清楚解釋擴張的現象及原因。其數學表達式為

(1)

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

空間擴張強度指數是指某空間單元在研究時期內的擴張面積占其土地總面積的百分比,用以比較不同時期的城鄉建設空間擴張的強弱和快慢[19-21]。城市空間擴張強度數學表達式為

(2)

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

1.3.2 土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣可以用來定量分析所選兩個時期的土地利用狀態變化,表明土地利用狀況互換的過程[22]。土地利用轉移矩陣多采用二維矩陣的形式,數學表達式為

(3)

式(3)中:R為兩個時期間不同土地利用類型的轉換面積;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種土地利用類型轉移成研究末期第n類土地利用類型的面積。

1.3.3 自然災害特征分析方法

為了統計分析災害頻率、直接經濟損失、受災人口基于ArcGIS平臺,對災害影響范圍、災害分布密度進行柵格疊加分析、點密度分析、線密度分析以及空間可視化分析。

2 粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張及自然災害特征

2.1 城鄉建設空間擴張特征分析

2.1.1 城鄉建設空間的擴張規模與速度

從粵港澳大灣區的建設用地變化情況來看,城鄉建設空間穩步擴張,主要集中在城鎮空間,并具有時空分異特性。其城鄉建設空間擴張現象明顯,1980 年統計的城鄉建設用地面積為2 985 km2,占比為5.41%,至2020年城鄉建設用地面積為8 143 km2,占比為14.47%,在40年間建設用地面積共增長了5 158 km2,如圖1所示。

圖1 城鄉建設用地占粵港澳大灣區總面積占比分析圖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

將粵港澳大灣區城鄉建設用地分為城鎮建設用地、農村建設用地、其他建設用地進行統計。分類統計可以看出,城鎮建設用地面積逐年增加,由1980年的926 km2擴張到2020年的4 580 km2。農村建設用地面積先增后減,1980年的1 736 km2先擴張至2000年的2 110 km2,然后逐年降低至2020年的1 495 km2。其他建設用地面積逐年增加由1980年323 km2擴張至2020年2 068 km2,如圖2所示。

圖2 粵港澳大灣區城鄉建設用地分類統計圖Fig.2 Classification statistics of urban and rural construction land in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

從粵港澳大灣區土地利用圖進行分析可以發現自1980年之后城鄉建設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、澳門特別行政區,如圖3所示。

審圖號:GS(2019)4342號圖3 不同年份城鄉建設用地變化圖Fig.3 Changes in urban and rural construction land in different years

1980年粵港澳大灣區范圍內的城鄉建設用地較為集中的分布區域為廣州西部,深圳市南部,香港特別行政區南部及澳門特別行政區。1980—1990年城鄉建設用地增長主要是原有城市的內部填充和向外延伸,如深圳東西擴張,廣州市東北側,中山南側,香港特別行政區西側,澳門特別行政區南側。1990—2000年城鄉建設用地擴張明顯,深圳北部、珠海市南側緊鄰灣區的部分和澳門特別行政區周邊得到了極大的發展,但香港特別行政區、澳門特別行政區沒有大面積的城鄉建設用地增加。2000—2010年城鄉建設用地大規模擴張,主要集中在東莞、珠海、深圳、惠州、廣州、佛山等地區。

2.1.2 城鄉建設空間的擴張方向

城鄉建設空間向丘陵山地擴張、向海面擴張、沿河流擴張。

(1)向丘陵山地擴張。丘陵地帶城鄉建設用地面積從1980年的365.99 km2增加到2020年的981.59 km2,如圖4(a)所示。山區建設主要發生在2000年之后,2000年山區建設面積為6.43 km2,2020年增加至37.31 km2,增加了30.88 km2。

審圖號:GS(2019)4342號圖4 城鄉建設空間逐步向丘陵山地與向海面擴張圖Fig.4 Urban and rural construction space gradually expands to hills and mountains and to the sea

(2)向海面擴張。1986—2016年大灣區內圍填海面積近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,國際貿易促進了海洋運輸業高速發展,圍填海多用于港口建設及臨港貨場和加工業等,主要在深圳港蛇口、鹽田、大鏟等地。2002年后,在建設用地受控的背景下,圍填海成為推進工業化、城鎮化進程的首選途徑,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,但部分地區仍有不少圍填海規劃區,如圖4(b)所示。

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

2.1.3 城鄉建設空間的擴張強度

采用凌賽廣等[19]于2016年采用的擴張強度結果分析標準作為城鄉建設空間擴張強度評價標準,劃分為:高速擴張(UII>1.92)、快速擴張(1.05

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

東莞、中山、佛山、廣州城鄉建設空間擴張強度較為類似,如圖5所示,其擴張強度均先逐漸升高再迅速下降。最高位處于第三時期,此時東莞呈現高速擴張水平,中山、佛山呈現快速擴張水平,廣州呈現中速擴張水平。

圖5 城鄉建設空間擴張強度變化折線圖Fig.5 A line chart of changes in the spatial expansion intensity of urban and rural construction

香港特別行政區的城鄉建設空間擴張強度較低,一直處于低速和緩慢擴張水平,城市擴張強度排名第8。澳門特別行政區雖然面積較小,但城鄉建設空間擴張強度較高。第一時期內城鄉建設空間擴張水平為1.58,為快速擴張水平。二三時期為低速擴張水平,第四時期緩慢擴張,甚至基本不再擴張。

深圳和珠海,受特別行政區影響較大。40年內深圳的城鄉建設空間擴張水平為中速擴張,而珠海屬于低速擴張兩者擴張強度曲線類似,都呈現先上升后下降的趨勢,但珠海在第四時期,城鄉建設空間擴張強度又開始升高,達到中速擴張水平。

惠州、江門、肇慶的城市擴張強度一直較低,在4個時期,城市擴張一直處于緩慢擴張水平,排名最后三位。

2.2 粵港澳大灣區自然災害特征分析

2.2.1 暴雨洪澇災害特征

廣東省暴雨災害頻率越來越高,且降雨量集中在粵港澳大灣區東西側及沿海區域。

廣東省1998年暴雨洪澇災害天數為13 d,2016年增加至59 d,同時暴雨洪澇災害導致的損失也呈現逐漸增加的趨勢。1998年暴雨洪澇災害導致的直接損失為54.105億元,2013年增加至189.639億元。通過相關文獻分析,廣東年暴雨有2個明顯的中心在陽江、海豐附近,暴雨雨量從沿海向內陸遞減[23]。將粵港澳大灣區1980—2015共36年的降雨量數據進行疊加,靠近陽江和海豐的粵港澳大灣區東西兩側,為疊加降雨量最高的區域,如圖6所示。

審圖號:GS(2019)4342號圖6 粵港澳大灣區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 臺風及熱帶氣旋災害特征

臺風熱帶氣旋災害造成經濟損失逐年加重,氣旋路徑變化無規律。

粵港澳大灣區臺風多發,平均每年約受3個臺風襲擊。結合《廣東省防災減災年鑒》對1998—2016年進行分析,可以發現廣東省在這19年中,臺風及熱帶氣旋造成的直接經濟損失顯著上升,而受災人次呈現下降趨勢。

運用ArcGIS軟件發現1980—2021年臺風熱帶氣旋路徑的統計學規律:粵港澳大灣區范圍內江門市西南側臺山市及相鄰的陽江市陽東區及珠江口附近,包括廣州市南沙區、東莞市虎門鎮、長安鎮南側、深圳市寶安區的區域更易受到臺風熱帶氣旋影響,如圖7所示。

2.2.3 地震災害特征

粵港澳大灣區區域內斷裂帶較多但近期無斷裂活動,地震頻率低,強度也低。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。最新的斷裂活動時間多在5萬～6萬年前,恩平-新豐斷裂帶近1萬年來有活動跡象。

粵港澳大灣區內地殼相對穩定,歷史上沒有發生過6級以上的破壞性地震。歷史記載震級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;③地震震中集中在斷裂帶兩側,條狀分布。

2.2.4 地質災害特征

地質災害以小型災害為主,頻次逐年增加,損失逐年減少。

粵港澳大灣區地質構造復雜,存在大面積軟土區、巖溶區[24]。主要地質災害包括崩塌、滑坡、地面沉降、地面塌陷、地基下沉、地裂縫等[25]。粵港澳大灣區的地質災害以自然災害誘發為主。依據《廣東省防災減災年鑒》,廣東省地質災害次數呈現逐年提高的趨勢,2013年達到了1 502起。而地質災害直接經濟損失呈現逐年降低的趨勢,由1998年的6.18億元,降低至2016年的0.17億元,反映了城鄉建設空間發展過程中對地質災害的治理也逐漸取得效果。

粵港澳大灣區地質災害主要分布于深圳市、中山市、珠海市、廣州市、肇慶市;其中,深圳市內東部山體附近有大量斜坡災害,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:GS(2019)4342號圖8 粵港澳大灣區地質災害點密度分析Fig.8 Analysis of the density of geological hazards in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3 粵港澳大灣區城鄉建設空間與自然災害的相互影響

3.1 城鄉建設空間擴張對災害的影響

3.1.1 土地承載壓力增加引起地面沉降

1)城鄉建設空間擴張增加土地承載壓力

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

審圖號:GS(2019)4342號圖9 粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張圖Fig.9 Spatial expansion of urban and rural construction in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

圖10 粵港澳大灣區城鄉建設用地分類統計圖Fig.10 Classification statistics of urban and rural construction land in the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

2)自然地理條件與人類活動負荷作用引起地面沉降

地面沉降是復合因素作用下的結果,自然地理條件也是其內在因素。粵港澳大灣區軟土區的存在是地面沉降的最主要自然條件,相關研究表明軟土的分布于地面沉降具有較高的相關性[29]。將粵港澳大灣區歷年城鄉建設用地與軟土區域疊加(圖11)可以發現,粵港澳大灣區城鄉建設中,軟土區域是重要建設區域,城鄉建設用地1980年在軟土基上的面積為1 092.34 km2,占總建設用地面積的36.59%,到2020年增加至3 637.85 km2,占總建設用地面積的44.67%。建設在軟土基上的建筑設施有較高的比例,面積也逐年擴大,增加了發生地面沉降災害的可能性。

3.1.2 山區建設引起崩滑流災害

城鄉建設空間的快速擴張,使得丘陵山地區域的建設用地逐漸增多,居民多采用削坡建房的方式。由表1可知,低洼地城鄉建設用地面積從1980年的239.49 km2增加到2020年的804.08 km2,丘陵地帶城鄉建設用地面積從1980年的365.99 km3增加到2020年的981.59 km2。山區建設主要發生在2000年之后,2000年山區建設面積為6.43 km2,2020年增加至37.31 km2。山地和丘陵的大規模建設給崩滑流災害的發生帶來了隱患。

山地丘陵地帶削坡建房的方式,會產生土質松軟的高切坡,暴雨之后坡體強度顯著降低,便極易發生崩滑流(滑坡、崩塌和泥石流)災害[30]。相關研究表明,隨著削坡高度、削坡角度的增大,崩滑流災害越發容易產生,大于25°的坡地即有比較大的滑坡風險,削坡高度 10 m 角度 45°時,每日200 mm的降水便有較大的可能引發地質災害[31]。粵港澳大灣區城鄉建設在40年間,逐步加重了對于丘陵及山地的建設,從《廣東省防災減災年鑒》可以發現,削坡建房等導致的滑坡崩塌現象逐年增多,如圖12所示。

審圖號:GS(2019)4342號圖12 粵港澳大灣區滑坡、崩塌、斜坡點位分布圖(不含香港特別行政區和澳門特別行政區)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 下墊面改造加劇內澇

城鄉建設空間擴張導致下墊面變化,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。這個變化影響了建設空間范圍內的自然水循環,這一過程會加劇內澇的形成。

隨著城市化進程的加快,原先的林地、耕地等自然生態環境轉變為了城鄉建設空間,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LUCC數據分析,粵港澳大灣區范圍內1980—2020年有5 158 km2的透水地面轉化為了不透水地面。不透水地面增加使得雨水更難滲入地下,只能轉化為地表徑流,更易在地表低洼地帶匯聚,更容易產生內澇。

以廣州城區為例,1980年以來,隨著不透水面積的增大,城區的徑流系數從0.3～0.5 增大到了 0.6～0.9,內澇發生概率明顯增加,如2017年5月7日、2016年1月6日廣州市內都發生了大面積內澇。

3.1.4 巖溶塌陷區建設引起塌陷

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

目前發現的自然塌陷零星分布在大灣區西部的懷集、高要,中部的增城及高明、明城等地,共9處,規模不大,占塌陷總數2.8%。人為活動引起的巖溶塌陷占塌陷總數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,共311處,如圖13所示。

粵港澳大灣區城鄉建設中,巖溶塌陷區上建設用地面積逐年提高,從1980年的245.25 km2增加至2020年的527.86 km2,如表2所示。

表2 巖溶區上建設用地面積占建設用地面積比例統計表Table 2 Statistical table of the area of construction land and the proportion of construction land in the karst area

3.2 災害對城鄉建設空間擴張的影響

3.2.1 地質災害對城鄉建設空間擴張的影響

地質災害可以直接影響城鄉建設空間擴張,能夠直接損壞城市內建筑和設施,威脅居民的財產與生存[33-34]。對粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張的影響因素主要為地質和地形,地面沉降、地裂縫、崩塌滑坡是其直接影響方式[35]。因此,在地質災害影響下,城鄉建設空間在地質災害易發區域的擴張受到限制。據《廣東省地質災害防治三年行動方案(2020—2022年)》統計,粵港澳大灣區范圍內的廣東9市74個大型及以上災害點中,6個采取避險搬遷的措施,57個采取工程治理的措施,11個采取專業監測的措施。

3.2.2 暴雨洪澇災害對城鄉建設空間擴張的影響

暴雨洪澇會導致城市內澇,引發滑坡泥石流等災害。粵港澳大灣區范圍內地勢較低,降雨量大,受海洋影響大,暴雨洪澇災害頻發。暴雨洪澇災害具有受災人數多、影響面積廣、發生頻率高的特點。暴雨會導致山體滑坡,部分房屋、道路也存在被沖毀的可能,如廣州“5·22”特大暴雨城市內澇導致汽車道路被淹。

暴雨會導致城市低洼地帶被淹沒。據統計,粵港澳大灣區高程小于0的區域為4 032.50 km2,占粵港澳大灣區的7.46%。主要分布在珠海、澳門特別行政區、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、山坡地帶上的建設活動需要盡量避免,同時,對城市防洪排澇設施也應提出更高的要求。

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

3.2.3 臺風及熱帶氣旋災害對城鄉建設空間擴張的影響

粵港澳大灣區受熱帶氣旋災害影響嚴重,幾乎每年都有熱帶氣旋在附近登陸。這類災害尤其對城市建成區影響較大,會導致城市內澇、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。

臺風及熱帶氣旋災害對城鄉建設空間擴張的主要影響在濱海區域,海拔較低區域。相關研究表明,臺風災害帶來的風暴潮最高增水主要在2.0～3.0 m范圍內,因此本文采用DEM數據,以2.0、3.0、4.0 m為界,劃分粵港澳大灣區劃分風暴潮風險區域,如圖15所示。

1970—2018年間共計47個臺風登陸粵港澳大灣區,其中增水幅度達到3.0 m以上的有2個;大于2.0 m小于3.0 m的有5個;大于1.0 m小于2.0 m的有29個;小于1.0 m的有11個[36]。因此高程低于2.0 m沿海區域的城市極易收到臺風過程當中風暴潮的影響。

3.2.4 地震災害對城鄉建設空間擴張的影響

粵港澳大灣區范圍內極少發生高烈度的地震災害,但周邊的華南沿海濱海斷裂帶上往往會發生重大地震對大灣區造成影響,如1918年南澳7.5級地震使得廣州荔灣區136間房造成不同程度損壞。

地震災害對粵港澳大灣區城鄉建設空間擴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,在地震災害影響下,城鄉建設空間在斷裂帶周邊、地質災害易發區域的擴張應受到限制。

3.2.5 災害易發區與城鄉建設空間的對比

粵港澳大灣區臺風熱帶氣旋較高風險區包括江門市西南部、中山市北部、香港特別行政區、深圳市、廣州市南部、東莞市、惠州市南部和肇慶市東部,包括了大量城鄉建設用地,如圖15所示。

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

審圖號:GS(2019)4342號圖16 城鄉建設空間擴張與災害易發區對比圖Fig.16 Comparison of spatial expansion of urban and rural construction and disaster-prone areas

深圳市、肇慶市存在著兩個災害的易發區,但深圳市的城鄉建設空間擴張強度在大灣區中屬于第一梯隊,肇慶市排名靠后。由此可見,深圳市面臨多種災害的危險性較高,且城鄉建設空間的擴張強度較高,二者呈現出正相關關系。而肇慶市可能由于地理、經濟等各種因素導致城鄉建設空間擴張強度較低,但同樣面臨著多種災害的威脅,因此二者關系呈現出負相關的特征。

4 結論與討論

4.1 結論

(1)城鄉建設空間擴張與自然災害關系密切。在城鄉建設空間的生長和發展過程中災害不斷傷害和破壞城鄉建設空間。城鄉建設空間與災害之間并不是單純的單向影響關系,影響往往是雙向的。城鄉建設空間擴張過程中改變自然環境條件,進而影響了災害的發生。同時災害易發生區進行的城鄉建設容易被破壞,而工程性的防災措施等也提高了建設的成本。

(2)城鄉建設空間擴張對自然災害不同區域影響不同。自然災害對城鄉建設空間擴張影響的大小,跟自然災害本身的強度有關,還跟建設區是否位于高風險區密切相關。粵港澳大灣區城鄉建設空間密集區往往與災害易發區重合。沿海區域是粵港澳大灣區經濟發展和城市建設的重要區域,有大量圍海造陸區域和低海拔區域,但同時也是降雨量大,容易受到臺風、風暴潮等自然災害影響的區域。

(3)地質災害、暴雨洪澇災害對城鄉建設空間擴張影響程度大。地質災害、暴雨洪澇災害影響城鄉建設空間擴張程度大,臺風、熱帶氣旋、地震災害等往往也是通過次生的地質災害、暴雨洪澇災害對城市造成影響。粵港澳大灣區城鄉建設空間擴張在軟土地基區域,巖溶塌陷區域,同時由于地形地貌的限制,城鄉建設空間逐步向山體發展,削坡建房等建設行為,也加劇了地質災害的發生。粵港澳大灣區地質災害發生次數歷年提高,與粵港澳大灣區城市建設情況息息相關。

(4)城鄉建設空間擴張加劇了災害發生的可能性和危險性。在城鄉建設空間擴張過程中,土地負載引起地面沉降,山區建設引起滑坡崩塌斜坡災害,下墊面改造使滲水受阻加劇了城市內澇。同時軟土基區域、可溶巖區域、地下水開采區、山區坡地、低洼地等并不適宜建設的區域,在城市擴張過程中由于適宜建設的土地有限而進行了大量建設,災害發生的可能性和危險性得到提高。

(5)自然災害下城鄉建設空間擴張的建議。在二維平面上的城市新建項目應盡量避開風險區,地質災害易發區為丘陵山區和巖溶區域及平原軟土區。崩塌、滑坡、泥石流主要分布在丘陵山區,地面塌陷高易發區主要分布在巖溶區域,地面沉降地質災害高易發區主要分布在軟土區域;地震災害需盡量避免在斷裂帶周邊進行建設。

在三維尺度上,災害較高風險區應限制開發強度,避免機場、港口等重要設施建設,避免高層和超高層建設。同時在用地類型選擇上,在臺風及熱帶氣旋災害較高風險區應盡量避免布局商務商業類型用地。

4.2 討論

目前,仍然缺乏以粵港澳大灣區為范圍的、標準統一的統計數據。未來,隨著相關基礎資料的完善,相關的結論能夠進行更好的論證。城鄉建設空間擴張與自然災害作為兩大領域,后續將繼續深入研究其相互作用的背后驅動因素等問題。