關(guān)鍵詞：地面沉降；易發(fā)程度；越南紅河三角洲；模糊層次分析法

作為全球性地質(zhì)災(zāi)害，地面沉降具有區(qū)域性、長期性、差異性等特征，早期一般不易察覺，且多發(fā)生在大中城市，影響著當?shù)爻鞘邪踩c經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展，其危害在低海拔的沿海地區(qū)尤為嚴重，如中國長江三角洲、越南紅河三角洲等河口三角洲地區(qū)，受到了國際社會的廣泛關(guān)注，但不同地區(qū)的防治水平差異較大[1-3]。不少地面沉降防治程度相對薄弱地區(qū)，由于缺少監(jiān)測資料，很難掌握其地面沉降發(fā)育狀況，制約了當?shù)氐孛娉两捣乐未胧┑闹贫ㄅc實施。紅河三角洲是越南北部的主要經(jīng)濟區(qū)域，人口密集，并擁有河內(nèi)市、海防市、南定市等重要城市和港口。由于高人口密度和快速的城市擴張，該地區(qū)對大規(guī)模地下水開發(fā)利用和基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的需求很高，誘發(fā)了地面沉降[3-8]。河內(nèi)市等地面沉降發(fā)育區(qū)已出現(xiàn)房屋傾斜、相對地面上抬、洪澇災(zāi)害加劇等危害。但是，該地區(qū)目前較少開展地面沉降監(jiān)測與防治工作，相關(guān)研究主要以越南首都河內(nèi)為目標[5-8]，其地面沉降監(jiān)測與綜合防治能力亟需提升。地面沉降易發(fā)程度可用于表征地面沉降發(fā)生的概率大小程度，是地面沉降危險性增加的重要因素之一[9-11]，其評價結(jié)果可為監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)、差異化防治措施制定等提供依據(jù)。

依托外交部亞洲合作專項“長江三角洲與紅河三角洲海洋地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害對比研究”，作者及其所在科研團隊聚焦中越兩國共同應(yīng)對的地面沉降災(zāi)害問題，開展了長江三角洲和紅河三角洲地面沉降對比分析研究、紅河三角洲地面沉降防治對策研究及技術(shù)指導(dǎo)等工作。在對比研究基礎(chǔ)上，本文以紅河三角洲為研究對象，開展地面沉降易發(fā)性評價研究，以期為研究區(qū)地面沉降防治提供技術(shù)指導(dǎo)，為河口三角洲地區(qū)的地面沉降研究提供參考案例。

1 研究區(qū)概況

紅河三角洲是沖積平原，位于北西—南東向新近沉積盆地中，被山脈包圍，主要涉及越南2 個直轄市、9 個?。▓D1），分別為河內(nèi)市（Hanoi）、海防市（HaiPhong）、南定?。∟am Dinh）、寧平?。∟inh Binh）、河南省（HaNam）、太平?。═hai Binh）、興安?。℉ung Yen）、海陽省（Hai Duong）、北寧省（Bac Ninh）、永福?。╒inhPhuc）、廣寧?。≦uangninh），是東南亞的第4 大三角洲，呈朵狀向北部灣展開，縱向長約150 km（垂直于海岸線方向）[12-17]。該三角洲是越南全國人口密度最高的地區(qū)，同樣是城市網(wǎng)絡(luò)最密集的地方，其城市化和工業(yè)化過程對三角洲地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生著強烈的影響。

紅河三角洲的天然河流網(wǎng)絡(luò)非常密集，密度約0.7km/km2，屬于熱帶季風區(qū)域，全年主要分雨季（5 月—10 月）和旱季（11 月—4 月），年平均降雨量在1500 mm 以上，地表水資源豐富。但地表水資源分布不均且地表水中含有大量的懸浮物，同時由于基礎(chǔ)設(shè)施的不足及不合理的市政污水管理，在某些地區(qū)，湖泊等地表水都被嚴重污染。因此，歷史上很長一段時間地下水成為其主要的生活用水來源，特別是人口密集的大城市。豐富的地下水資源主要存儲在第四紀地層中（圖2），包括全新世潛水含水層（Holocene Unconfined Aquifer，HUA）、更新世承壓含水層（Pleistocene Confined Aquifer，PCA）。兩個含水層之間為全新世—更新世弱透水層（Holocene-PleistoceneAquitard，HPA）。第四紀松散沉積物則位于新生代新近紀至中生代二疊紀的基巖上。第四紀松散沉積物中地下水主要以孔隙水的形式存在。HUA 和PCA 主要的補給水源是河水、降雨、灌溉用水。紅河由于河床侵蝕，在一些地方穿過HUA 和PCA，是重要的天然補給水源。紅河三角洲地勢低平，地形從西北向東南傾斜，海拔高度主要在12 m 以下，平均海拔約3 m，紅河入海處海拔僅0.4 m，低海拔結(jié)合地面沉降及海平面上升等綜合作用，威脅著該地區(qū)的高程安全[12-17]。

2 地面沉降易發(fā)程度評價

2.1 評價指標選取

地面沉降易發(fā)程度與地形地貌、地質(zhì)條件、主要誘因等有關(guān)[9-11]。從地形地貌看，河口三角洲、內(nèi)陸平原、盆地等地貌類型為地面沉降的易發(fā)區(qū)，基巖出露區(qū)為不易發(fā)區(qū)，而本文的研究對象是紅河三角洲，屬河口三角洲。對整個研究區(qū)而言，地形地貌的影響是一樣的，故未將其放在評價指標中。地面沉降是在自然因素和人為因素作用下，引發(fā)松散地層壓縮所導(dǎo)致的，即松散地層是地面沉降發(fā)育的內(nèi)因。紅河三角洲主要的松散地層是第四紀地層， 其由HUA、HPA、PCA 構(gòu)成， 且HUA、PCA是主要的地下水開采層。已有資料表明，水質(zhì)為淡水的地下水資源開采是紅河三角洲地面沉降發(fā)育的主要外因。地下水是否是淡水，可用溶解性總固體（Total dissolvedsolids，TDS）判別。故選取HUA 厚度、HUA 溶解性總固體、HPA 厚度、PCA 厚度、PCA 溶解性總固體等作為紅河三角洲地面沉降易發(fā)性的主要評價指標。

2.2 資料收集整理與評價指標特征分析

通過文獻資料收集到了全新世潛水含水層、更新世承壓含水層相關(guān)資料[12-17]，通過對圖件數(shù)字化獲取研究區(qū)易發(fā)程度評價指標相關(guān)數(shù)據(jù)。其中HPA 厚度數(shù)據(jù)主要通過PCA頂面埋藏深度數(shù)據(jù)與全新世潛水含水層厚度相減獲得。

紅河三角洲大部分地區(qū)地表出露為HUA，東部、北部等局部地區(qū)地表出露為HPA，最北部出露有PCA。其中，HUA 主要由細砂、黏質(zhì)砂土、砂質(zhì)黏土、黏土等組成，分布在88% 的紅河三角洲地區(qū)，含水層的厚度為0-60m，變化較大，從三角洲西北到東南厚度逐漸增大，但在三角洲中間有一區(qū)域厚度小于30 m；在三角洲北部及部分邊緣區(qū)域，HUA 缺失（圖3）。HUA 中地下水水質(zhì)為淡水的分布面積約占整個三角洲的1/3，且主要分布在紅河三角洲的西北部（圖4）。

PCA 主要由細砂、中粗砂、礫石、卵石、黏質(zhì)砂土、砂質(zhì)黏土等組成，在整個紅河三角洲幾乎完全分布，是該地區(qū)最主要的地下水開發(fā)層，其埋藏深度從西北到東南逐漸增加（圖5），最大埋藏深度超過了60 m；厚度和其埋藏深度類似，同樣從西北到東南逐漸增加，且變化較大，厚度超過60m 主要分布在沿海，但三角洲中間有一區(qū)域厚度也超過60 m，河內(nèi)市也有一小部分地區(qū)PCA 厚度超過60 m（圖6）。PCA 中地下水水質(zhì)為淡水的分布面積約占整個三角洲的3/4，主要分布在紅河三角洲的西北部、中部、東北角、西南角（圖7）。

HPA 主要由黏土、砂質(zhì)黏土等組成，平均厚度約10 ｍ，大體上也具有從西北到東南逐漸增加的規(guī)律，但在北部HUA 缺失區(qū)及其附近有部分地區(qū)的HPA 厚度較大，超過了15 m（圖8）。

2.3 評價指標權(quán)重計算

在眾多的風險評價方法中，層次分析法以其定性和定量相結(jié)合處理各種評價因素，使決策依據(jù)易于被人接受等特點，在許多領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但其存在一些缺陷，其中最大的問題是思維一致性很難保證。與之相比，改進后的模糊層次分析法（Improved Fuzzy AnalyticalHierarchy Process，IFAHP）能夠更好地解決判斷矩陣的一致性問題，又能有效解決解的收斂速度及精度問題 [18-19]，故本文采用IFAHP 確定紅河三角洲地面沉降易發(fā)程度各評價指標的權(quán)重。

IFAHP 主要計算步驟如下：首先采用三標度法，通過比較兩兩指標之間的重要性，建立優(yōu)先關(guān)系矩陣R ＝｛ ij r ｝，

對比HUA 厚度、HUA 溶解性總固體、HPA 厚度、PCA 厚度、PCA 溶解性總固體等5 個指標的重要性，利用式（1）建立了紅河三角洲地面沉降易發(fā)程度優(yōu)先關(guān)系矩陣：

2.4 易發(fā)程度評價與分析

將HUA 厚度、HUA 溶解性總固體、HPA 厚度、PCA 厚度、PCA 溶解性總固體等5 個指標的數(shù)值歸一化，然后與對應(yīng)權(quán)重相乘并求和即可得到易發(fā)程度指數(shù)：

式中： i z 為評價指標歸一化后數(shù)值， i x 為該評價指標對應(yīng)的權(quán)重?；谝装l(fā)程度指數(shù)，按表2 所示易發(fā)程度分級方案將研究區(qū)劃分為地面沉降高易發(fā)區(qū)、較高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、較低易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)等五個級別（圖9）。如圖所示，整體分布格局為由西北往東南，易發(fā)程度增加；由三角洲兩翼向三角洲中間，易發(fā)程度增加。高易發(fā)區(qū)主要分布在沿海的南定省、太平省，較高易發(fā)區(qū)除沿海?。ㄊ校┩猓€在河內(nèi)市等內(nèi)陸城市也有分布。統(tǒng)計不同易發(fā)區(qū)的面積占比，結(jié)果見表3，如表所示，低易發(fā)區(qū)的面積最少，高易發(fā)區(qū)的面積也不多，最多的是中易發(fā)區(qū)，其次是較高易發(fā)區(qū)和低易發(fā)區(qū)。

2009 年紅河三角洲HUA 地下水水位漏斗主要分布在河內(nèi)市較高易發(fā)區(qū)及其鄰近地區(qū)，2009 年的PCA 地下水水位漏斗則主要分布河內(nèi)市、南定省和海防市[17]。在河內(nèi)市、南定省等紅河三角洲高易發(fā)區(qū)、較高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)發(fā)育有地面沉降。1988—1995 年河內(nèi)市最大沉降速率達到了44 mm/a，2003—2006 年河內(nèi)市最大沉降速率超過了46 mm/a，2016—2020 年河內(nèi)市最大沉降速率超過了50mm/a[5-8]。南定省一地面高程測量設(shè)施監(jiān)測結(jié)果顯示，該測量點2012—2017 年平均沉降速率為34 mm/a[4]。地下水水位及地面沉降相關(guān)資料表明本研究所得到的易發(fā)程度評價結(jié)果，能反映該地區(qū)地面沉降發(fā)生的概率大小。

3 結(jié)語

結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)條件，針對地下水開發(fā)利用等地面沉降主要誘發(fā)因素，選取了含水層厚度及其礦化度、弱透水層厚度等為評價指標。利用收集到的相關(guān)資料，開展了紅河三角洲地面沉降易發(fā)程度研究，為地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)較少地區(qū)的地面沉降防治研究提供了案例。

（1）紅河三角洲地區(qū)為地面沉降易發(fā)區(qū)，但易發(fā)程度不同，故其應(yīng)采取差異化的防治措施和地下水開發(fā)利用策略。不應(yīng)當在地面沉降高易發(fā)區(qū)、較高易發(fā)區(qū)及其鄰近地區(qū)進行地下水開發(fā)利用，若已進行開發(fā)利用的則應(yīng)考慮壓縮地下水開采量，當其地面沉降量已較大時應(yīng)禁止開采地下水。

（2）南定省、太平省等沿海省份多為高易發(fā)區(qū)、較高易發(fā)區(qū)，容易誘發(fā)地面沉降，且其海拔比內(nèi)陸地區(qū)要低，當疊加海平面上升等因素時，地面沉降危害更大，應(yīng)優(yōu)先在這些地區(qū)建設(shè)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，開展長期監(jiān)測預(yù)警。河內(nèi)市、海防市分別是研究區(qū)第一、二大城市，越南第二、三大城市，人口密集且用水需求大，雖然在易發(fā)程度上比南定省、太平省等沿海地區(qū)低，但地面沉降發(fā)育的危險性不小，需要加強2 個城市的地面沉降監(jiān)測與防治力度。

（3）本次研究主要針對地下水開發(fā)利用引發(fā)地面沉降這一主要誘因開展易發(fā)程度研究，但是紅河三角洲仍有其它因素也會導(dǎo)致地面沉降，如沿海地區(qū)新近成陸的地層由于成陸時間短，土體容易壓縮變形，發(fā)育地面沉降的可能性也很高。后續(xù)可在本文研究成果的基礎(chǔ)上，新增新成陸土體分布厚度等指標，修正易發(fā)性評價結(jié)果。

（4）地面沉降易發(fā)程度是地面沉降危險性評價乃至風險評價的一個重要評價要素，能在一定程度上反映地面沉降的風險。受限于資料，本文僅開展了易發(fā)程度研究，后續(xù)若可獲取研究區(qū)較完整的地面沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)以及社會經(jīng)濟等易損性相關(guān)資料，則可進一步開展地面沉降風險評價等研究，為該地區(qū)的地面沉降防治提供更好的建議與指導(dǎo)。