店头古村落地质环境分析

2012-05-15王崇恩

太原理工大学学报 2012年1期

李佼，王崇恩

（太原理工大学建筑与土木工程学院，太原030024）

1 保护与开发工作中的必要性

1.1 考古价值

店头古村落是我国第五批历史文化名村之一，也是太原市唯一的一个历史文化名村，其行政区划现属太原市晋源区晋源街办所辖。它座落于吕梁山支脉太原西山“九峪之首”的风峪沟中，四周群山环绕，北依蒙山，南面龙山，西望妙前山，东邻太山；季节性河流的风峪河自西向东从村南流过，最后汇入汾河；村前有太古公路穿过，交通十分便利。

店头古村落是一座以石碹窑洞为主体的古堡，东西绵延1km；其依山就势，据有关专家考证，是始建于古代先秦的军事战略要冲［1］。虽历经千年的风雨沧桑、历史的血火考验，依然保持了其军事特色的建筑原貌。它凭借其独特的建筑风格、深厚的历史文化内涵，在全省乃至全国实属罕见；其险要的军事战略要冲，也成为山西甚至全国古堡群中的不可多得的瑰宝。店头古村落东距晋阳古城5km，近年出土金棺椁的太山龙泉寺，距古村落东也仅有1km，周边还有闻名于世的蒙山大佛、天龙山石窟、晋祠等名胜古迹。周边这些古迹的存在，更彰显出保护与开发店头古村价值的独特魅力。现仅保存有主体基本完好的古窑就有460余间，总体分前后三排、上下四层，错落有致，窑与窑之间互通暗道，可从村东至村西，纵伸的串通暗道可以引领人们从地下一层到达半山腰的最高一层［2］。在每一个古窑中，分别辟有窗户、瞭望口。在一些窑洞中有石碾、储水石槽、储粮之室。有一些窑洞的通风、采光、排水等系统设施齐备、科学合理。古窑机关重重、纵横贯通，既可隐蔽，又可出击，体现了古堡的诡秘与神奇。一些专家从古堡的古窑间数测算，原规模的古窑群落在古战争时期可屯兵上万。古堡的古窑群建筑无论是整体布局还是实用价值，都体现了当时在建筑设计方面的别具匠心，反映和凝聚了古代人民的智慧与晋阳文化的底蕴，因此极具有保护与开发及科学研究价值意义。

1.2 地质环境分析的必要性

如何保护、开发与整治好店头古村落，可以肯定地说不单单是建筑学科领域的任务，它应是一项涉及多学科领域的系统工程。特别是在景观整治方面，首当其冲亟待解决的就是所处的地质环境基础研究问题。地质环境作为店头村的宏观背景，在保护与开发整治中自然应把其放在首位考虑，一旦忽视或脱离了当地的基础地质环境的实际情况而去主观地进行景观设计，不分析其是否有可行性，就可能会对保护与开发工作造成不可挽回的损失与严重的后果。目前国内对古村落的保护与开发在其基础地质环境方面的研究并没有引起重视。对店头古村落的基础地质环境研究尽管是科学保护与开发中需解决的首要问题，但直到目前还未见到有关的研究成果。

2 地质特征

2.1 地貌

在太原西山地区的东南端，有著名风景区为蒙山与龙山。在两景区间的低山地带有一长沟，历史悠久的风峪沟。风峪沟主沟长约10.5km，走向东偏南，沟中发育有一条季节性河流－风峪河，店头村就处于距风峪沟口约3km处风峪河的北侧。

风峪河发源于庙前山东南侧，从风峪河沟口以上算起，流域面积约39.45km2，河床纵坡降52.0‰。从店头水文站以上算起流域面积约33.9km2。

从店头古村落周边地貌分区图（见图1）可以得知，该村落一带的地貌属构造剥蚀侵蚀溶蚀的低中山区，沟底为碳酸盐岩，出露地层为奥陶系峰峰组石灰岩，南北两侧的中低山为碎屑岩区，出露为石炭系太原组等地层。沟底以侵蚀溶蚀作用为主，山峰以物理风化为主。

图1 店头村一带地貌分区简图

2.2 地层

在店头古村落一带的基岩地层主要有奥陶纪、石炭纪与二叠纪出露。其地层赋存分布见图2。

其村南侧的沟底出露地层为奥陶系中统峰峰组（O2f）地层：下部岩性以浅灰、灰色角砾状泥灰岩、白云岩质灰岩为主，夹脉状纤维石膏层；上部岩性为灰色厚层状石灰岩夹白云质灰岩，地层厚约120m。

图2 店头村一带地形地质图

从沟底向两侧山坡向上依次为石炭系中统本溪组（C2b）地层：下部为铁质黏土（局部可赋存窝子状的山西式铁矿）、铝土岩、黏土岩、上部为煤线、石灰岩、砂质泥岩能成。该组地层厚约25m左右。

再沿山拾阶而上，出露有石炭系中统太原组（C3t）地层：从底部的晋祠砂岩开始，至顶界的北岔沟砂岩底结束，中含岩性为深灰砂质泥岩、页岩、石灰岩（4层）。煤层7层，分别为5，6，7，8，9，10，11号（从上到下排列），其中可采煤层为6、8、9号煤3层（属全区稳定的中厚煤层）。该组地层厚约85m。

在太原组地层上出露有石炭系上统山西组（C3s）地层（另一种地层划分是将山西组归入二叠系下统，本文采用山西省区域地质志［3］中山西组归入石炭系上统的地层划分）：以底界的北岔沟砂岩（灰白色含砾中砂岩）开始，灰色泥岩、炭质泥岩、煤层组成。含煤5层，其中1，2，3号煤为全区可采煤层。该组厚约60m。太原西山煤电集团官地煤矿的官地矿区东边界距店头村西约1km。

在山西组的上部赋存有非煤系地层的二叠系下石盒子组（P1x）及其山峰地段上覆的上石盒子组（P2s）地层：岩性主要以陆相的砂、页岩为主。

松散沉积物为第四系全新统。

2.3 构造

店头古村落周边的地层产状平缓，地层倾向280°，倾角约2°—5°。因地质调查工作程度低，其周边尚未发现大的断层，但有资料表明该区已有滑坡构造的存在。

3 矿产与采矿活动

3.1 矿产

店头古村落地处山西省重要的赋煤与产煤区的太原西山煤田中。因此，在其景观区内赋存有煤系地层（太原组、山西组）的周边山梁地带，同样赋存有丰富的煤炭资源。

在太原组地层内，有全区可采煤层3层：赋存于太原组上部的6号煤层，厚1.5～2.0m，平均厚约1.7m；赋存于太原组中下部的8号煤层，厚4.0～4.5m，平均厚约4.2m；赋存于太原组中下部的9号煤层，厚2.4～2.8m，平均厚约2.6m。

在山西组地层内，有可采煤层2层：有赋存于山西组的中下部2号煤层，一般厚1.8～2.4m，平均厚约2.1m；在其煤层下的3号煤层，一般厚3.2～3.8m，平均厚约3.4m。另在风峪沟的上游地段有局部可采的1号煤层。

上述可采煤层的煤类均为PM，均是优质的动力用煤。

在奥陶系中统峰峰组（O2f）地层中，局部赋存有透镜状的石膏矿体。在石炭系中统本溪组（C2b）地层与奥陶系中统峰峰组（O2f）地层不整合接触面上，局部可赋存窝子状的山西式铁矿、透镜体的铝土矿、耐火黏土等矿产。但不构成工业开采矿体。

3.2 矿业活动

在店头村的南、北两侧景区的山谷中，常见一些以往的小型采矿活动的痕迹。在古代就开始开采的矿产有煤、烧白灰用的石灰石矿，建国后至前些年还开采过石膏、铝土矿、建筑石料等。具有一定规模的开采煤矿是在1958－2005年间，在距店头村西北侧500m的后面山区的就有2005年才关闭的年生产能力达3万t的原秋花坝煤矿。在距店头村西约1 km以上地带在区内的也曾存多个小煤矿与民采小窑（近年来均已关闭）。风峪沟内采石膏的矿山曾达15个（2006年均已关闭）之多。尽管这些以往的矿业活动现已禁止，但均不同程度遗弃有大量的废渣、矸石等物，如遇洪水将会对下游的店头村造成一定安全隐患。

4 地质灾害

4.1 洪水与泥石流危害

据太原西山地区地质灾害危险性分区图资料（见图3），店头古村落及周边属风峪沟泥石流地质灾害危险性中等亚区（Ⅱ2）。

主要地质灾害表现为洪水与泥石流。其中晋（源）古（交）公路的店头～庙前山段的修路切坡和采空引起的滑坡、崩塌、路面塌陷和地裂缝等灾害就十分发育，现大多数仍处于不稳定状态，危害隐患较为严重。

风峪河在历史上曾多次发生过洪水（或泥石流），如1668年、1775年风峪沟山洪均有冲毁过古晋源城南部数个村庄的记载。1929年8月10日风峪沟王家庄洪水流量经推算可达448m3／s［4］。在最近发生的一次大的洪水灾害是1996年8月3～4日，太原西山地区以庙前山、石千峰为中心降了特大暴雨，梅洞沟雨量站实测40h降雨314mm。其虎峪沟、风峪沟、九院沙河均暴发了山洪和泥石流，以风峪沟北侧相邻的虎峪沟泥石流最大，形成多处漫堤决口，给沿河的太原市居民及厂矿造成了重大损失。其时店头水文站记录流量达92.7m3／s。风峪沟洪流期间实测洪流最大含沙量为324kg／m3。平均149kg／m3，约占容积的5.6%，输沙量49.3万t，平均每平方公里产沙1.45万t。山西季风气候暴雨的集中发生季节和暴雨呈现的年际周期，从水源条件上限定了泥石流形成的季节性和周期性。风峪沟泥石流区特征见表1。

表1 风峪沟泥石流区特征表

本区降雨及洪水流主要发生在6—9月份，发生在7—8月份的机率可达80%以上。太原市1996年8月4日特大泥石流地质灾害调查报告初步认为本区暴发泥石流的雨强条件为：10min，1h，24h，72h降雨量限界值分别为15，40，120，250mm。也就是说，离店头村不远的西山一带的降雨量在10 min内不得超过15mm，1h内不得超过40mm，24 h内不得超过120mm，72h内不得超过250mm，否则此地区就极可能暴发泥石流。店头村位于风峪沟下游一带，泥石流来临必然会给店头古堡带来巨大的破坏与损失。因此，从古到今风峪沟会发生洪水与泥石流是不以人的意志为转移的。

4.2 滑坡与采矿弃渣隐患

图3 店头村一带地质灾害危险性分区图

风峪沟中的太古公路，在店头村西至庙前山段的公路切坡、矿业活动的采空区引起的滑坡、崩塌、路面塌陷和地裂缝等灾害十分发育，大多数处于不稳定状态。特别是在店头村西、风峪河南部沟口，地质调查已存在中小型土体滑坡，包括前些年采矿活动的弃渣废物均是该区不容怱视的安全隐患。

5 对景观环境的开发整治建议

1）风峪河沟不宜搞造河工程。凡旅游之地，只要有河、有水，其景色就自然有了生机，店头村风峪沟中风峪河如能都象雨季时节充滿了潺潺流水肯定是大家所企盼的，因此不可避免地在开发整治中会出现主观规划设计造河工程的构想。但不要忘记：风峪河道系间歇性的山洪沟，排洪防洪是其主要功能。雨季一遇暴雨，山洪即至，洪峰高而延续时间较短，倘若设计营造人工河工程必然会影响排洪防洪功能，排泄不畅就极易造成决堤毁坝隐患。因此，建议在开发整治中，一定要将防洪排洪功能放在第一位考虑。根据风峪沟防洪排洪中现存问题，必须要考虑该全山洪沟道疏通整治，保证有足够的行洪断面。强化河道管理，坚持河道清障，也是店头村防洪的一项费微而效宏的有力措施。对于处于店头古村落一带的排洪沟，其河道在清理整治后需结合其环境的美化，堤防的形式应采用高标准、质量较高的砌石护岸为佳。除此之外，还应加强非工程防洪措施如采用自动测报系统进行雨水情检测和洪水预报，也是做好店头村防洪非常重要的一项措施。

2）整治前要进行地质灾害隐患调查。在店头古村沿途需开发的古景点甚多。由于本区从历史上一直在进行着矿产采掘活动，采矿形成的隐患如地裂缝、塌陷、人工弃渣都应是整治前需查清的对象。只有查清这些，才能做到在根本上的治理与整治。单纯考虑古建文物的修复保护与开发整治是不妥当的，在景区古建筑、连接道路下及周边，是否有采空区，是否存在滑坡、崩塌隐患危害，有无断层存在都非常重要。调查清楚才能做到整治后的长治久安。如店头村西南侧的山神庙西侧沟口边坡就存在滑坡需要进行治理。

3）多搞生态开发。本区景观要尽量多搞生态开发。在山谷中等不影响村落整体环境景观的部位，多搞经济林，如结合山中景观及本土树种有意开发核桃园、枣园、果园等生态采摘园区。这样不但可以增加村民的收入和村落保护经费，同时也改善了山体植被现状，美化了村落周边环境。

4）注意采矿遗址的开发。对于露天采矿点挖矿遗留下的陡面，采用固化修复技术较好，因为陡面上的矿层松动、地裂及大量土层倾泻，容易导致滑坡、坍塌等地质灾害。具体修复措施：首先倾泻土层及松动破碎矿石要做清理，其次上层地裂可用水泥、钢钉加固，再贴上专门的植草砖，表面覆土，种植豆科或是藤蔓植物［5］。

针对由开挖煤田导致的地形凹陷现象，首先要进行地形修复。修复措施为：将当地尾矿粉碎后，再与开挖泥土混合，进行回填修复工作。地形关系理顺后，在其表面覆土，土壤厚度不低于10cm，其上移植店头本土树种，最好是抗旱植物，如刺槐等。针对部分景观需求或水土流失区域，适宜在覆土层上种草。还可适当人工引进一些有利于生态功能恢复的媒介，如蚯蚓等，并适量添加有机添加剂。

对一些有意义的地质采矿遗址，亦可考虑坑口整修，供游人了解此地质矿产。