海口港周边陆域主要环境地质问题研究

张航飞，吴多誉，张东强，王 斌，符广卷

(1.海南省地质综合勘察院，海南 海口 570206；2.四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队，四川 乐山 614000；3.张金元劳模创新工作室，四川 乐山 614000)

近年来，国家提出建立国土空间规划体系，《海南省总体规划》(2015-2030)提出了海南省总体开发布局推行“多规合一”，实现土地利用规划、城乡规划等有机融合[1]。海口市和澄迈县作为琼北综合经济圈的成员，城市发展均要具备基本的资源保障和良好的地质环境条件[2，3]。

根据研究区工程地质和环境地质的调查工作[4-7]，总结分析了研究区存在的环境工程地质问题、环境水文地质问题和海岸带环境地质问题等，并提出了主要环境地质问题的防治措施，为城市规划建设与地质环境保护协调发展提供地质科学依据。

1 研究区地质环境概况

研究区位于海南岛北部，跨海口市长流镇、石山镇和澄迈县老城镇、白莲镇、大丰镇等乡镇，面积约483 km2(图1)。

研究区属热带海洋气候和热带季风气候，高温多雨，干湿季节明显[8]。年平均气温21℃～24.7℃，极端最高气温40℃。根据1985-2019年气象资料分析，研究区最小年降雨量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，属雨季；11月至翌年4月为旱季，月平均降雨量22.1～126.3 mm，雨季降雨量约占全年降雨量的79%～85%。研究区除老城镇澄江流经外，没有较大河流，水系主要为小型水库，包括玉风水库、美造水库等，分布少量短小溪流，流量普遍较小，季节性变化较大，多为自南向北排泄入海。

研究区位于海南岛的北部，地势总体南东高、北西低。区内地势相对较为平缓，在玄武岩地区地形起伏较大，地面坡度一般5°～10°，标高一般20～50 m。根据地貌成因类型和形态特征，区内主要有滨海堆积平原、冲洪积平原、火山岩台地和剥蚀堆积平原四种地貌类型(图1)。

图1 研究区范围及地貌图

区内出露地层主要为新近系和第四系，其中新近系海口组(N2h)除白莲镇西南区域出露地表外，其余地区均隐伏分布，岩性以含贝壳为特征，主要为贝壳砂岩、贝壳砾岩和粘土，是琼北地区重要的地下水含水岩组[9]。第四系主要为河流冲洪积物和滨海堆积物，其中河流冲洪积物岩性主要为褐红、褐黄色粘土质砂，滨海堆积物岩性主要为灰白、褐黄色中细砂、粉细砂及淤泥质粘土。火山岩台地区主要出露第四纪玄武岩和凝灰岩，地表普遍被其风化残坡积层所覆盖，岩性主要为褐红色粉质粘土。

研究区地质构造较不发育，主要为东西向的光村-铺前断裂带(F1)、长流断裂(F4)和北西向的颜春岭-道崖断裂(F2)、琼山-岭南断裂(F3)。其中光村-铺前断裂带(F1)隐伏分布于洋干-文龙一带，东西两边均伸出研究区外，区内长度约30 km，走向约80°，倾向北北西向，倾角约80°。颜春岭-道崖断裂(F2)隐伏于澄迈县的颜春岭-海口市琼山区道崖一带，向南延伸出区外，区内长约20 km，走向约290°～320°，倾向北东向，沿断裂有一系列火山口呈线状分布(图1)。

2 主要环境地质问题

2.1 环境工程地质问题

2.1.1 熔岩工程地质问题

区内岩浆岩分布在桥头镇和马村镇-老城镇-美安镇一带。区内残积土层厚度一般小于4.0 m，大部分地段岩石出露，岩性以坚硬-较坚硬块状玄武岩为主，气孔状玄武岩饱和抗压强度为14.9～100.4 MPa，微孔-致密状玄武岩饱和抗压强度为53.0～145.6 MPa，可作各种建筑工程地基基础持力层。但研究区地下常隐伏分布有气泡洞、熔岩隧道等大型洞穴，是熔岩流动过程中形成的较常见的火山构造地貌。熔岩隧洞、气泡洞等属于不良地质体[10]，在其上修筑公路、建筑物等可能产生路基塌陷、不均匀沉降等危害，因此在火山岩地区修筑公路、建筑物时，需要对该地区的地质勘探、工程特性及施工条件进行重点调查。

2.1.2 软土工程地质问题

区内软土主要为全新统泻湖相沉积的含贝壳淤泥或淤泥质粘土等，多为流塑-软塑状，沿东水港两岸地区分布，区内地势低平坦，标高一般1.0～4.0 m(图2)。淤泥顶板埋深一般0.0～7.76 m，单层厚度一般0.45～4.72 m，承载力特征值40～80 kPa，该类土力学强度低，工程性质较差，不宜作天然地基持力层[11]。

图2 研究区环境地质图

2.1.3 膨胀土工程地质问题

研究区膨胀土主要为喷出岩风化土和第四系下更新统滨海泻湖沉积层的杂色粘土，研究区该类土具弱-高膨胀性(表1)，具有湿胀干缩的特点，易引起体积胀缩变化，为不良工程地质土[12]。

表1 研究区膨胀土物理力学性质指标统计表

喷出岩风化膨胀土分布于火山岩台地区，为玄武岩风化残坡积层，厚度一般0.60～9.25 m，岩性主要为褐红色粉质粘土，下部常夹有碎石，承载力特征值为110～155 kPa[7]。

下更新统滨海泻湖沉积层膨胀性粘土除白莲镇西侧地形低洼处出露地表外，主要隐伏于冲洪积平原下更新统滨海泻湖沉积层，岩性为杂色或灰黄色粘土，层厚1.8～30.8 m，多呈硬塑状，局部可塑状，位于地下水位以上或附近，承载力特征值为150～240 kPa[7]。

2.2 环境水文地质问题

根据钻孔的水质分析结果，区内承压水含水岩组中普遍存在高铁水[4，5]，多为IV类水标准，在老城镇文礼村BLSK3钻孔雨季样品水质达V类水标准，见表2。根据研究区高铁水的分布规律分析，影响区内地下水铁超标的因素较多，一般与环境岩土化学性质、地下水径流条件、循环条件、所处的氧化还原环境以及地下水本身的酸碱度有关：

表2 研究区高铁水统计表

(1)研究区广泛分布的玄武岩风化红土、中更新统冲积洪物(褐红色粘土质砂为主)是地下水中铁元素的物质基础，其中中更新统冲积洪物是研究区地下水铁元素的主要来源。

(2)研究区中深层承压水，在石山火山口一带，承压水直接接受潜水的补给，属集中补给区，水头最高，地下水径流较快，铁不易富集。径流至盆地边界附近，径流速度变缓，铁在局部富集。地下径流快的补给区，地下水中铁一般不会富集。高铁水一般形成于地下径流缓慢的排泄区，但前提是要有“物源”保证；若地下径流快的补给区内分布有富含铁元素岩土，且渗流性较好，在其排泄区容易发生铁的富集，形成高铁水。

(3)参与中深部循环的地下水有利于Fe的富集[13]，参与浅部循环的地下水一般不会富集Fe，这也是直接导致钻孔、民井水样结果差异的原因。研究区第3+4层承压水主要参与深部循环，普遍存在Fe超标现象；第2层承压水集中开采加剧了下部第3+4层承压水向上部的越流，从而导致了较大范围的铁超标。

(4)研究区的氧化环境多位于地势较高的补给区，这类地区地下水中Fe含较低；而在地形低洼、地下水位埋深浅的排泄区，主要为还原环境，Fe容易富集。深部承压水主要处于还原环境，Fe容易迁移与富集。

(5)酸碱度对铁元素的迁移富集起着重要的作用。一般地下水的铁元素含量随着酸度的增强而增高。研究区内地下水普遍偏弱酸性，这也是这些地区Fe富集的重要原因之一。

2.3 海岸带环境地质问题

2.3.1 海岸侵蚀

研究区内海岸线全长约95.44 km，其中砂质海岸长约41.54 km，泥质海岸长约29.11 km，基岩海岸长约13.01 km，人工海岸长约11.78 km。区内海岸侵蚀较为严重主要为砂质海岸和基岩海岸，侵蚀海段总长度约27.74 km，占研究区海岸线全长29.07%。其中，侵蚀砂质海岸长约23.73 km，侵蚀基岩海岸长约4.01 km。其成因主要有以下三点：

1)海洋水动力

澄迈湾的潮汐受北部湾水域潮汐系统的影响，潮汐为不正规日潮型[14]。据国家海洋信息中心发布的马村港潮汐表数据，澄迈湾平均高潮位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，潮流动力作用对海岸侵蚀有明显作用；波浪为季风型，海岸主要受夏季东北-西北季风的影响，波浪对海岸侵蚀也有一定的影响[15]；另外，海南岛每年发生台风或热带风暴3～4次，经过该区时对澄迈湾海岸侵蚀作用更为强烈。

2)地质环境条件

侵蚀海岸主要为砂质海岸，局部为基岩海岸，海岸开阔，沿岸地层主要为第四系全新统地层，属新沙堤，沉积物主要为灰白色、浅黄色中粗砂、中细砂、粉砂等组成，含贝壳碎屑，结构松散，粘结性差，抗侵蚀能力较低，受海浪、洋流和降雨冲刷时，海岸易侵蚀崩塌后退。另外，海岸自身地形地貌条件引起浪、潮、流在该地区相对增强，致使岸滩侵蚀后退。区内马村花场湾口门和盈滨内海口门入海口处因其狭窄的地形影响，在涨落潮时入海口处的水流流速加大，侵蚀能力增强，对入海口两岸均有不同程度的侵蚀，可见明显的侵蚀陡坎(图3)。

图3 马村港入海口处的侵蚀陡坎照片

3)人类活动

人为不合理的开发活动造成海岸动力条件的沉积环境的变化，是加剧海岸侵蚀作用的重要原因之一[16]。近十年来，老城镇经济迅速发展，海口秀英及新港搬移至马村港，房地产的开发建设，对近海沙堤进行平整，人为地疏松沙堤土体结构，导致海岸侵蚀作用的加强；多达50%以上的海防林木麻黄全部砍伐(图4)，以稀疏的椰子树、人工草地、花卉及灌木丛取代原生长于高潮线附近和沙堤的露兜勒(野菠萝)、沙生灌丛、沙生藤本植物、仙人掌等。致使海岸地形地貌及原生护岸植被发生了巨大的改变，原沙堤抗风阻浪护岸固沙的功能遭到破坏，使沙堤作为交换的泥沙减少，从而加剧了海岸侵蚀。

图4 南港因不合理的开发活动倒下的木麻黄

2.3.2 港湾淤积

区内海岸线曲折向内陆弯曲，呈天然港湾形状。无论是由东向西还是由西向东的海流，至区内流速都得到缓冲，海流流速缓慢，且携带的泥沙致使港湾中淤积状况明显，尤其是澄迈湾的花场港，因其向内陆弯曲显著，海岸线淤积最为明显[17]。在自然条件、海洋动力、河流水动力及人类活动等共同作用下，使大量的陆源物质进入滨浅海区、港湾，在动力减弱或泥沙补给量增多的情况下，发生淤积。经野外调查，马村港、东水港和花场港等地淤积较为严重。区内港湾淤积的发育特征主要受陆源物质、人类活动和气候条件等影响：

(1)东水港为澄江入海口或汇水凹地，河流搬运大量的泥沙或陆源物质进入港口、内湾，在港口、内湾区域由于汇水区域变宽和海浪、潮流对河流流水抵消，使河流水动力减少，在水动力减缓的情况下泥沙或陆源物质在港口、内湾大量淤积。另澄江流经老城开发区，城市建设增加了河流陆源物质。

(2)马村港和东水港两侧工程建设的加快，大量的建筑垃圾、泥沙等陆源物质不断加入河道或港湾。

(3)花场港两侧大面积开挖高位养殖池，破坏沿岸红树林，导致流入港湾的泥沙增多。各港口港内停泊船只和废弃船只以及大面积网箱养殖、渔排，改变了水流动力条件，堵塞港内进出水通道，造成海水补排不畅，淤积严重。

(4)多暴雨和台风天气增强了地表流水的动力，加剧了地表水流的冲刷，河水把大量的陆源物质搬运到港湾沉积，为港湾淤积的形成及发展提供了物质来源。

2.3.3 红树林退化

区内红树林主要分布在花场湾沿岸，少量分布于盈滨内海沿岸(图2)。花场湾三面环山，一面向海，岸线蜿蜒，长达50多公里，其滩广、水浅、波浪小、水质好，基本无污染，适于红树林种苗着床、繁殖、生长，形成了以红树林为核心的典型海洋生态系统，生长面积约153.94 hm2。盈滨内海是一典型的潮汐汊道港湾，现盈滨内海仅永庆寺岸段有少量红树生长。

近年来，区内红树林呈现明显的退化趋势，其原因主要是填海搞房地产开发、滩涂开垦和开挖养殖池等一些不合理的开发利用(图5)，致使红树林遭到破坏，面积减少。防护效能逐渐下降，生态环境趋于恶化。

图5 花场湾红树林中的养殖池

2.4 斜坡类地质灾害

根据2017-2019年开展了海南省海口市、澄迈县1：5万地质灾害详细调查资料[6]，研究区位于海南岛北部，受地形地貌、地质构造、人类工程条件等控制和影响，区内地质灾害主要有崩塌和不稳定斜坡等(图2)。

研究区发现地质灾害点和隐患点4处，其中崩塌3处，不稳定斜坡1处。主要分布在桥头镇和荣山乡，地质灾害威胁人口约200人以及过往行人、海产品养殖人员等，威胁财产约750万元。地质灾害具有明显的突发性和群发性特点，多集中在强降雨期发生，地质灾害规模一般介于数十至数百立方米之间，往往发生在人类工程活动强烈的陡坡处和斜坡坡度相对较陡的丘陵地区或滨海地带，灾害规模相对较小，危害性较小，经济损失相对较小。

研究区地质灾害易发程度划分为低易发区和不易发区两个级别。地质灾害低易发区分布在研究区北部沿海一带和荣山乡局部，面积约为25 km2。地貌类型主要为滨海堆积平原区及火山岩台地区，人口密度较大，建房、修路、海港建设和矿山开发等人类工程活动较为剧烈，对地质环境改造和破坏程度较严重。该区地质灾害隐患较突出，在强降雨等极端天气下较容易发生地质灾害，威胁当地人民群众的生命财产安全，地质灾害危险性中等。

3 讨论

在进行环境地质问题防治时，应查明其成因、规律及特征，新建项目、新城区规划等人类经济工程活动应尽可能做到科学规划、合理布局，在环境地质问题严重的地区采取避让措施，以减少因环境地质问题所造成的经济损失和危害。存在环境地质问题的老城区、工业区、居民区、商业区等人口、经济活动集中的地段，由于历史原因不能避让的，则应采取治理措施。本文根据研究区存在的环境地质问题，并根据不同的环境地质问题，建议采取的防治措施如下：

(1)工程建设时，根据建筑物的特点，对于软土分布区采取相应的抗震陷和不均匀沉降措施[18]，工程处理采用换填法、预压法、深层搅拌法、高压喷射注浆法和桩基础，并且桩基深度超过软土厚度。在软土沉陷较为严重的地段采用软土地基处理方法加固地基土，提高软土的物理力学强度、提高地基承载力和减少软土层的沉陷规模，防治码头防波堤、路面、桥墩、房屋等沉陷和开裂；膨胀土分布区工程建设时，根据地形、土层埋深和厚度等情况，修建完善的排水系统[18]；熔岩隧道分布区在工程建设时要查明区内熔岩发育程度及对工程建设危害程度，避开其对工程建设的危害。

(2)研究区内赋存的第2承压水是海口市、澄迈县主要地下水开采层位，该含水层多个样品存在Fe超标的现象。建议采用接触氧化法处理高铁水，该技术有不投药、操作简单、流程短、出水水质良好稳定的优点。另外开采深层承压水，要进行分层止水，防止浅层地下水串层污染。

(3)根据海南省经济发展规划布局，区内规划有马村港和新海港现代化综合港区等一系列的重要基础设施与重大建设工程[20]。近年来，沿海地区各种海事活动异常活跃，旅游开发、围海造地、渔业养殖、海砂开采、工程建设非常普遍，人类活动对区域环境产生了较大的破坏。为了预防海岸侵蚀对澄迈湾的严重破坏，应严格控制人为工程和开发活动，维持澄迈湾海岸动力环境的动态平衡；严格禁止在入海河口和口外海底采沙，防止岸段侵蚀加剧；禁止在向海一侧100 m范围内修建硬性构筑物，并密切注意海岸受侵蚀威胁的情况；对现有设在澄迈湾沿岸的排水口进行监督管理和科学改造，严禁在海滩设置排水口或将地表水汇集从海滩直接排海；设置出入海滩的固定路径，在重要岸段设置禁止随意择径、禁止滑沙的告示牌，以保护沙堤免遭人为破坏；在海岸带进行工程建设及开挖高位养殖池时，应注意保护好海岸砂堤及海防林[19]，开展恢复和培育沿岸沙生植被工程，恢复和培育海岸原生植被，发挥其防风浪、抗干旱、固沙和改良土壤的作用。

4 结语

研究区存在的主要环境地质问题有环境工程地质问题(熔岩隧道、软土和膨胀土)、环境水文地质问题(高铁水)、海岸带地质环境问题(海岸侵蚀、港湾淤积和红树林退化)和斜坡类地质灾害，这些环境地质问题对城市发展规划和建设构成重大影响，而同时城市人类工程活动的加剧，城市建设对海岸带地质环境和地下水资源等造成严重的影响及破坏。根据研究区主要环境地质问题特征，提出了相应的防治措施建议，为临港工业区空间开发规划、港区综合治理提供地学依据。