山区峡谷地带集中居民点场地选址中的环境工程地质影响因素探讨

梁 宇，程金晶

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川 成都 610072)

0 前 言

近年来，山区峡谷地带可利用建设用地明显不足，地质意义上的工程建设适宜场址可选性降低，稳定区在环境、生态、交通、建材、资源、能源开发等综合因素的影响下不一定是最好的场址，而区域动力地质作用活动地区能满足工程抗震要求的相对稳定场址则可能是最佳选择。因此，集中居民点选址不仅是地质的稳定问题，更涉及国土规划、环境生态演变、灾害防治、能源开发、公民权益等多种因素的系统优化，是综合效益的最佳论证。

山区峡谷地带地貌类型独特，地域狭窄，地形起伏高差大且支离破碎；岩土体种类较多，成因复杂，特殊土分布较多且工程性状差异较大；新构造活动频繁，断裂活动性强，地震烈度高；在时间、空间上气象差异较大，极端气候时间明显增多，局地集中短时强降雨频率增高；生态环境脆弱，地质灾害频发。这种特殊的自然地理条件和复杂的环境地质条件，导致在土地资源有限的山区选址时只能向山要地，进沟发展，甚至挺进洪泛区。前者导致了比较普遍的切坡，后者则挤占原有山洪泥石流的排泄沟道，造成被动抗灾困境。因此，在山区峡谷地带进行集中居民点场址选择时，环境工程地质安全必须要放在首位。

1 区域构造稳定因素

在山区集中居民点选址时，区域构造稳定性研究是非常重要的基础工作。区域地壳稳定性研究主要是在活动断裂带内寻找相对稳定地块，以该地区的地质作用和地震作用为重点，研究活动构造带及其活动性、区域稳定条件。区域地壳稳定性的分析评价边界可以是以区域构造单元周边的活动断裂作为边界，也可以是地层、岩性间的接触边界，包括假整合、不整合及岩浆岩侵入接触面等。

区域构造稳定性评价必须落实到稳定性分区上，这样才能为工程场址选择所利用。区域构造稳定性分析评价方法有：主要指标分级评价法、分区评价法、区域稳定专家系统及风险度评价法以及多层次网格逐级分割评价法等。目前应用最广的方法是分区评价法。

根据地震动峰值加速度、地震基本烈度、活断层、地震与震级，区域构造稳定性分为稳定性好、较好、较差和差。有专家观点认为，在区域构造稳定性差区就不能进行工程建设，但笔者认为，这种观点是不准确的。在区域构造稳定性差区依然可以找到能够满足工程抗震要求的相对稳定地块进行工程建设。早在上世纪60年代中期，我国地质学家李四光就提出了“在一些活动地带中，也是有相对安全的地区，又叫‘安全岛’”。“安全岛”一词，严格地说并非地质科学术语，它是指位于城市街道十字路口交通岗哨所在地。因为它的周围车水马龙，喧嚣尘上，而岗哨所在地相对平静稳定，因此被称为“安全岛”。从地质工程角度，在强震区或高烈度区的较完整地块也出现低烈度异常区，如果不是由于建筑材料与结构因素的关系，而是地基岩体介质与结构因素的关系，则可以被认为是相对稳定的“安全岛”。在这些“安全岛”上是可以进行工程建设的，如在“5·12”汶川特大地震中，断裂带上保存完整的建筑或建筑群区有可能就是“安全岛”。“安全岛”的稳定是相对的，而活动则是绝对的，在活动地区可以寻找到相对稳定的地块、岩块进行工程建设[1]。如康定市和西昌市城市建设区地震烈度为Ⅸ度，虽然这些地段的区域构造稳定性差，但是城市依然建设在这些区域相对稳定的地块上。

对集中居民点场址而言，区域构造稳定性是指建筑物场址所在地区一定范围、一定地质历史时期内，断裂和地震的活动性。实际工作中，首先应从该区区域地质资料中了解有无大型活动性断裂从场地通过；如果有，再进一步了解整条断裂的活动特点，确定主干活动断裂的结构面特征、力学属性及其在地表的展布特征、连续性、分段性；然后针对穿越场地的活动断裂段落进行地面调查，重点查明断裂新活动的地貌表现、地层表现和地球物理表现；最后根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010，2016年版)的规定划分出满足工程抗震要求的最小避让距离。

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010，2016年版)的规定，断裂对工程的影响主要是指地震时老断裂重新错动直通地表，在地面产生位错；对建在位错带上的建筑，其破坏是不宜用工程措施加以避免的，这些地段为危险地段，应予避开。当满足以下情况之一，活动断裂对场地安全影响不大，可不考虑活动断裂对工程的影响。

(1)活动断裂时间下限方面只考虑1.0万年(全新世)以来活动过的断裂，在此地质时期以前的活动断裂可不予考虑；

(2)在地震烈度小于Ⅷ度的地区，可不考虑断裂对工程错动的影响；

(3)在抗震设防烈度为Ⅷ度或Ⅸ度地区，隐伏断裂的土层覆盖层厚度大于60 m和90 m时，也可忽略断裂错动对地面建筑的影响；

(4)在Ⅷ度和Ⅸ度地区修建抗震设防类别为乙类和丙类建筑时，按照国家规范规定的最小避让距离范围以外的区域。

考虑山区居民建造的实际情况，确实需要在避让范围内建造房屋时，仅限于建造分散的、不超过三层的丙类和丁类建筑，同时应按提高一度采取抗震措施，并提高基础和上部结构的整体性，且不得跨越断层。

石棉县田湾乡位于磨西断裂西侧，磨西断裂北起康定中谷，向南东经雅家埂、磨西、湾东、什月河坝、田湾、新民、安顺场、擦罗于公益海附近消失。该断裂带呈舒缓波状，全长约100 km，属鲜水河断裂带南东段延伸的一部分，其产状为N10°～30°W/SW∠70°～75°，断裂带宽约30～120 m，最宽达200 m。断裂西盘为泥盆系、二叠系、三叠系地层，东盘为晋宁～澄江期花岗岩和闪长岩。主断带多由构造透镜体、千糜岩、糜棱岩、断层泥等组成，片理发育，断面光滑，多具擦痕。该断裂为一区域左旋走滑活动性断裂，其断裂活动性表现为由北向南逐渐减弱的趋势。规划田湾乡爱国集镇新址便位于磨西断裂之上盘(西盘)，断层带距离场地最近距离约0.3 km，满足了在Ⅷ度地震条件下的最小避让距离。该场地区虽然为区域构造稳定性较差区，但采用合理避让后仍满足了工程抗震要求，可规划布置建筑物。

2 不同地貌条件下场址的影响因素

在山区河谷地貌环境下，山岭与河谷多相间排列是常见的地貌景观，地表起伏大，坡地占比高，冲沟发育是其独有的地貌特点。山岭与河谷的宽窄以及山坡的形态对集中居民点选址都有极大的影响。地貌是各种地质营力作用的结果。不同的地貌给自然界带来不同的美景，也孕育着不同的地质灾害和不良地质作用。我们在不同的地貌上进行选址，既要进行可利用性分析，又要进行各类危险因素分析，为优选场址提供地质依据。一般情况下，在高山峡谷地带中的宽缓山梁、河谷小盆地、河流阶地、山坡上面积较大的台地以及冲洪积扇形地等具有平台的地貌类型(见图1)，是相对有利于集中安置点建设的地貌部位，在集中安置点选址中应予优先考虑[2]。以下对各类地貌条件下环境地质影响因素进行分析，提出各类地貌条件下的优选场址。

2.1 宽缓山梁

宽缓山梁类场地地貌上两侧为斜坡，山梁部分往往也有一定的坡度，选择该类地貌作为集中居民点场址需要研究山梁下两侧边坡的稳定性，以及来源于山梁下的两侧山坡有无崩塌、滑坡等地质灾害隐患和冲沟向山梁溯源侵蚀不良地质作用。山顶平坦开阔，两侧山坡形态规整、坡面完整，冲沟稀疏、沟道宽浅、沟床基岩裸露、溯源侵蚀不强烈的山梁是比较理想的集中居民点建设场地；山顶相对狭窄，两侧山坡形态杂乱，活动性冲沟发育、沟道深窄、沟床物质松软、溯源侵蚀活动强烈的山梁，通常不宜作为集中居民点建设场地。

宽缓山梁类场地两侧边坡坡度往往骤然变陡，坡沿一带由缓向陡过渡带较窄，两侧边坡可能成为易发生边坡失稳的敏感部位，坡沿或坡肩加载以及在自然内外动力地质作用影响下[3]，山坡存在崩塌、滑移的隐患。从坡沿往中部稳定性和工程建设适宜性逐渐变好，在集中居民点规划建设和发展过程中，房屋和重要设施应避让坡沿，尽可能布置在山梁或台地的中部。在坡沿地带可留出防灾缓冲区，必要时还应对山坡采取支护措施。

图1 山区河谷地貌特征示意

2.2 河谷宽谷

河谷宽谷地貌多发育在山区中河流交汇或河谷中相对开阔地段，横剖面宽阔，并向某一方向倾斜。一般谷底有河漫滩，谷坡上有阶地(多级)，且多发育在地壳稳定区或岩性较软的地区。河谷宽谷稳定性主要受宽谷上部山坡稳定性和穿越盆谷河流特征的制约。地质灾害来源于宽谷上部山坡的崩塌、滑坡、泥石流以及宽谷内河流的洪水、泥石流和塌岸。选址中应重点调查宽谷上部山坡有无发生崩塌、滑坡、泥石流的隐患；宽谷中河流岸坡是否稳定，河流在历史上有无洪水及最高洪水位；泥石流危害史及其影响范围；上游河谷岸坡是否存在巨大崩塌、滑坡体及其堵断河道、发生溃坝型泥石流的可能性。若不存在上述问题，或者虽然存在上述问题，但其影响范围仅限于局部地段宽谷，较适宜选作集中居民点的建设场地；反之，则适宜性变差甚至不适宜。

选择宽谷作为集中居民点场址时，集中居民点的重要建构筑物和设施要避开冲沟沟口和沟道。多数情况下，宽谷内都有冲沟穿越，山区的绝大多数沟谷都有发生泥石流的可能。因此，在集中居民点规划建设和发展过程中，房屋和重要设施不能占据泄水沟道，也不宜离沟岸、沟口过近，且在规划建设中应保护沟域生态环境，在沟道两侧营造防护林地，必要时，还应在穿越场址区的沟谷两岸修筑堤防。

2.3 河流阶地

河流阶地大多呈条带状分布于河流两侧，宽度一般为数十米或百余米，沿河流两侧延伸几百米甚至数千米。阶地地表开阔平坦，靠近河流，用水方便，而且山区阶地平原虽然表层多覆盖有一层厚度不等的松散沉积物，但一般情况下，下伏基岩埋深较浅，地基的承载力可以满足一般工业和民用建筑的要求。因此，山区河流阶地是集中居民点比较理想的建设场地。

集中居民点可以呈长方形或顺着河流的蜿蜒形态呈弯曲的带状布局，在河流阶地上规划建设集中居民点最重要的因素是阶地面离开河流水面的高度。河流阶地形成的时代不同，其阶面离河流水面的高度亦不同。集中居民点场址位于库边，选址时还需要考虑水库蓄水后的浸没和塌岸影响。

季节性河流的河床和河漫滩是自然的流水行洪区，不可作为集中居民点场地，避免将场址选择在河漫滩上后遭受洪水威胁风险。山区河床比较狭窄，河漫滩等面积比较小，建设场址应避开河床、河漫滩，若浸占河漫滩阻塞河道使洪峰过水断面变小，泄洪能力降低，必将导致洪水给集中居民点带来危害。

2.4 山坡台地

台地指的是沿河谷两岸呈带状分布的阶梯状地貌。按成因分为构造剥蚀台地、河流阶地、古滑坡台地、古洪积扇台地等。

选址过程中勘测人员应调查分析山坡台地的稳定性，调查有无影响台地稳定的结构面存在，研究易滑结构面与边坡的关系，注意顺向边坡顺层滑动的风险[4]。当一组易滑结构面与山坡同向倾斜，且易滑结构面倾角小于山坡坡角时，山坡就可能沿着易滑结构面发生滑坡；当易滑结构面与山坡倾向相反或斜交，或者易滑结构面与山坡同向倾斜，但其倾角大于山坡坡角时，山坡就不易发生滑坡。

另外，选址时勘测人员还应调查上下边坡的稳定性，了解农业灌溉、水池浸湿和漏水以及废水排放诱发滑坡的可能性；坡沿或坡肩加载、坡脚开挖以及在自然内外动力地质作用影响下，山坡存在发生垮塌、滑移的隐患，分析台地建设中开挖坡脚或上部堆载造成边坡失稳的可能性；调查上下方山坡是否存在崩塌、滑坡、泥石流隐患。当不存在隐患或隐患影响范围较小时，通过规划和工程措施将易于避让或防治的山坡台地作为集中居民点场址选择。

选择山坡台地作为集中居民点场址时，台地的边缘山坡坡度若骤然变陡，则可能是易发生山坡失稳的敏感部位，在集中居民点规划建设和发展过程中，房屋和重要设施应避让坡脚坡沿，尽可能布置在台地的中部，留足安全空间以作防灾缓冲区，必要时还应对山坡采取支护措施。

2.5 冲洪积扇形地

冲洪积扇形地分布于冲沟出口的山麓带，呈扇形展布，地势开阔，坡度和缓，扇形坡度只有几度，向上到扇顶坡度稍陡，一般为十几度。冲洪积扇形地具备作为集中居民点场址的条件，但是潜在风险较大，选址一定要慎之又慎。

冲洪积扇形地往往都有冲沟发育，这些冲沟多为泥石流沟，勘测人员应了解修路、采矿随意堆弃渣土等诱发泥石流的可能性。如果冲洪积扇选址不当，则随时都有遭受洪水和泥石流危害的可能性，因此在选址时一定要进行详细的调查，查明扇形地的类型、发育阶段、历史上曾经发生过的灾情、可能发生灾害的几率及可能发生灾害的区域和影响范围。无危害区可作为集中居民点场址；轻危害区经治理后也可作为集中居民点用地；严重危害区不应作为集中居民点场址。一般情况下，上涨型和上冲下淤型冲洪积扇为地貌过程活跃期，不宜作为集中居民点场址；下切型和平衡型洪积扇处于地貌过程相对稳定段，避开冲积危险区，可作为集中居民点场址。

3 地质灾害的影响与利用

山区土地资源匮乏，平地稀缺，因此，古滑坡平台、泥石流堆积扇形地以及作为山地主体的坡地往往选作集中居民点场址。在这些地段进行选址建设，必须考虑地质环境的复杂性、地质灾害防治以及工程建设诱发次生灾害的治理难度，如果忽略对地质灾害、不良地质作用的全面调查、正确认识及有效治理，必然给人们的生命和财产带来极大的威胁和损失。多次惨痛教训告诉我们，由于对山区滑坡、崩塌、泥石流认识不到位或重视度不够，处于滑坡体或滑坡影响区、崩塌危岩体下方，以及泥石流活跃期在泥石流堆积扇上或冲积排泄区上的居民点多次遭受泥石流危害，损失惨重。2017年6月24日，四川省阿坝州茂县叠溪镇新磨村突发山体高位垮塌，造成河道堵塞2 km，100余人被掩埋。2019年8月20日，汶川县境内连续普降暴雨，百年不遇的特大山洪泥石流瞬间暴发，造成16人遇难、22人失联，直接经济损失超过36亿元。

3.1 地质灾害对场地的影响

滑坡、崩塌不仅破坏滑坡体表面的建筑物，而且还会破坏滑坡体邻近地区地基基础及建筑物的稳定和变形，直接威胁滑坡体前端的建筑物及人民的生命财产安全[5]。在选址中遇到滑坡、崩塌地质灾害时，应对滑坡、崩塌进行全面的调查和研究，避开高位滑坡、崩塌影响区，保护附近已有滑坡体的稳定，合理利用滑坡区土地资源。冲洪积扇是历史泥石流活动的见证，从长远来看，山区的绝大多数沟谷今后都有发生泥石流的可能。因此，选址时应充分调查分析泥石流特征、流域特征、流域面积、固体物质一次冲出量、流量、堆积区面积和危害严重程度，场址应避开泥石流沟谷，利用危害轻微的泥石流堆积区作为建设场址时应避开的沟口。

古滑坡平台为山坡上局部平坦的地面，因古滑坡平台处于相对稳定时期，可以作为集中居民点选址，但有复活的危险。选择古滑坡平台作为建设场址时，应查明其稳定程度，防止本来处于稳定状态的山坡或处于平衡状态的古滑坡，由于加载、开挖山坡、生产生活用水大量入渗等人类活动，破坏了原来山坡的稳定或古滑坡的平衡，形成新的滑坡或古滑坡复活。

在崩塌、滑坡、落石潜在威胁的沟谷或高陡坡前沿地区规划建设场地，勘测人员需要调查并划分区内不稳定的边坡地段，预测不稳定边坡地段的影响范围和影响程度，并研究造成边坡不稳定的原因和发展特点；调查该地区以往发生崩塌、滑坡、落石的规模背景、时间和破坏情况；在深切沟谷地区，研究是否存在由于环境工程地质条件恶化使上游有关地段边坡失稳而摧毁场区，或严重影响场区安全的可能性；在沟谷地区或坡前地带，除了要评价天然边坡的稳定性外，还需要重视研究大开大挖地段人工边坡的稳定性。

泥石流堆积扇地形坡度小，地势开阔，可选择作为集中居民点场址，但需要注意泥石流的潜在风险。当沟谷两侧山坡大于40°，岩体破碎，表层碎石土、砂土等松散固体物质丰富，且沟谷纵向坡度又大时，勘测人员应调查研究有无泥石流破坏的可能性；预测暴雨强度，一次性最大降雨量，判断其有无发育泥石流的可能性；了解当地水利发展规划，调查目前和将来上游有无修建对场地稳定性有威胁的大中型水库的计划，下游有无因水库回水或特大暴雨洪水引起大型崩塌、滑坡的可能性，以及可能造成今后岸坡再造或水文地质条件的改变对场地工程建设的不良影响。泥石流的不同部位对场址造成的灾害过程也是不同的，泥石流沟下游易受到泥石流堆积过程及因泥石流体淤积河床而造成的水淹场址的作用和影响；泥石流沟中游则容易受泥石流运动过程中对场地建筑物机械冲击破坏作用；由于地表坡度较大，泥石流沟上游属于泥石流的形成区，因此受泥石流物源补给剧烈、灾害地貌过程变化强烈、地基和边坡稳定性影响严重。

3.2 地质灾害的综合利用

从地质环境科学利用来看，山洪沟或季节性冲沟的沟床、河流的河漫滩是自然地流水行洪区；崩塌、滑坡体稳定性差，危害性大。为了防止居民点建设过程中在上述地段遭受或诱发地质灾害，应主动避开地质灾害敏感地段，笔者认为，在土地资源越来越少的情况下，对地质灾害采取单纯的避让不一定是最科学的选址方法，可以在山区的古滑坡体、古洪积扇等场地采取合理工程措施后进行利用。猴子岩水电站格宗移民安置点就是一个典型的“防灾兴利”综合利用的成功案例。

格宗安置点位于大渡河右岸，大渡河蜿蜒曲折，围绕江口沟泥石流堆积扇从由北向南方向转向西北，在格宗古滑坡体前缘又转回到近南北方向。河谷由此变得开阔，常年流水河面宽约85～100 m，河底高程为1 820～1 823 m；左岸河漫滩宽约200 m，漫滩高程在1 833 m附近。场地区50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s，相应地震基本烈度为Ⅶ度，第二组。根据现场调查，场地及其周边存在崩塌、古滑坡、泥石流、倾倒变形体，子格里堆积体不稳定斜坡等地质灾害体，该区域属于工程建设不适宜区。经规划设计后，在该段采用对大渡河截弯取直后，将原河道回填垫高作为集中居民点场地。该方案充分利用了格宗古滑坡体相对整体稳定的特点，回填垫高场地对古滑坡体前缘进行了压脚，增加了古滑坡体的稳定性；避开了江口沟泥石流200年泛滥影响范围及倾倒变形体影响范围；对邻近场地后坡潜在不稳定斜坡进行了有效工程治理。本工程是在山区有限的土地资源条件下，通过治理和避让综合措施合理利用地质灾害的成功案例。

4 结 论

山区峡谷地带土地资源有限、交通不便、水源有限、灾害频繁。集中安置点选址主要从区域构造、地貌特征和地质灾害三个方面进行综合分析，优选出相对稳定地块进行工程建设。从区域构造稳定角度，采用“安全岛”理论在区域构造稳定性差区寻找相对稳定地块作为“安全岛”进行工程建设；针对不同地貌特征的场地，充分考虑其可能遭受的环境工程地质因素的影响，对各类地貌特征场地进行比选，优选出相对稳定地块进行工程建设。选址过程中，既要重视地质灾害的危害，又要分析论证，采用合理的工程措施，治理出相对稳定地块以进行工程建设。