基于泥石流風(fēng)險(xiǎn)的山區(qū)聚落適災(zāi)能力研究

田述軍，伍文洽，譚 超

（西南科技大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院，四川綿陽(yáng) 621010）

引言

從“避災(zāi)”、“抗災(zāi)”、“減災(zāi)”到“適災(zāi)”是人類物質(zhì)技術(shù)和人類認(rèn)識(shí)自然環(huán)境及其與人類活動(dòng)關(guān)系的進(jìn)步。適災(zāi)的規(guī)劃設(shè)計(jì)思想，源自我國(guó)歷史上“兼重天人”的哲學(xué)思想和成功的防災(zāi)實(shí)踐，大禹治水“決九川距四海”、都江堰水利工程“分四六，平潦旱”、東漢時(shí)期防震木結(jié)構(gòu)技術(shù)，反映了改造自然以“減災(zāi)”和順應(yīng)自然以“適災(zāi)”［1－2］。適災(zāi)可以理解為城市空間對(duì)于災(zāi)害的“適應(yīng)”和“承受”能力，表現(xiàn)為城市空間具有彈性，可通過(guò)改造空間以避免某些災(zāi)害發(fā)生，也可通過(guò)強(qiáng)化空間以承受災(zāi)害發(fā)生而使災(zāi)害的損失減到最低，甚至避免損失［3］。已有建筑學(xué)和城鄉(xiāng)規(guī)劃學(xué)學(xué)者主要從哲學(xué)基礎(chǔ)、內(nèi)涵和研究?jī)?nèi)容等方面對(duì)適災(zāi)開(kāi)展研究［4－6］，豐富和完善了適災(zāi)的理論框架、研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容，但由于涉及特定災(zāi)害類型的理論和成災(zāi)規(guī)律，現(xiàn)有研究還未能實(shí)現(xiàn)對(duì)適災(zāi)指標(biāo)體系和適災(zāi)能力的量化。

泥石流堆積區(qū)（溝道與河流交匯處）因其地勢(shì)相對(duì)平坦、土地肥沃、取水便利，成為土地資源稀缺的山地環(huán)境人類聚居區(qū)，我國(guó)576座縣城和1 300多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于泥石流堆積區(qū)。2010年8月8日，位于古泥石流沖積扇上舟曲縣城發(fā)生泥石流，由于城市建筑占據(jù)泥石流排泄通道，造成1 861人遇難和失蹤。過(guò)去的土地利用規(guī)劃因?qū)W科差異等原因也難以兼顧和開(kāi)展泥石流危險(xiǎn)性分區(qū)或泥石流預(yù)測(cè)［7－8］，防災(zāi)減災(zāi)一直是這類區(qū)域規(guī)劃的難點(diǎn)和薄弱環(huán)節(jié)，也是新一輪國(guó)土空間規(guī)劃的重要內(nèi)容。

文中以泥石流運(yùn)動(dòng)規(guī)律和成災(zāi)規(guī)律為基礎(chǔ)，提出泥石流適災(zāi)概念模型，并根據(jù)土地利用規(guī)劃形成單體建筑和聚落建筑布局方案，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)建立單體建筑和建筑布局方案的適災(zāi)能力評(píng)價(jià)方法，對(duì)不同概率泥石流單體建筑和建筑布局方案的適災(zāi)能力進(jìn)行量化和評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上提出聚落適災(zāi)能力的提升策略。

1 研究方法

1.1 適災(zāi)概念模型

聯(lián)合國(guó)教科文組織將自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)定義為危險(xiǎn)性與易損性的乘積［9］，其值位于0（0%）到1（100%），針對(duì)泥石流而言，泥石流風(fēng)險(xiǎn)可按式（1）表示，

式中：R為泥石流風(fēng)險(xiǎn)值，H為泥石流危險(xiǎn)度，V為泥石流易損度。

泥石流屬于重力地質(zhì)災(zāi)害，泥石流運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，以主溝線（海拔低處）為中心，流速和泥深向兩側(cè)逐漸減小，由于主溝線（主流線）流速大，使其攜帶大塊石的能力也強(qiáng)，即動(dòng)能和沖擊力也強(qiáng)。泥石流主要通過(guò)掩埋和沖擊破壞建筑方式成災(zāi)，即在泥石流影響范圍內(nèi)泥石流深度（泥深）和泥石流流速是影響泥石流危險(xiǎn)性的主要因素。由于泥石流的上述運(yùn)動(dòng)規(guī)律和成災(zāi)規(guī)律，建筑與泥石流的空間位置關(guān)系決定其危險(xiǎn)性大小，當(dāng)建筑位于圖1中1處時(shí)，受泥石流作用影響的面流速和泥深最大，圖1中單體建筑危險(xiǎn)性為1＞2＞3＞4。同時(shí)，單體建筑因建筑結(jié)構(gòu)類型不同，抵抗災(zāi)害破壞的能力也不同，即易損性不同，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，相同泥深和流速情況下，易損性為鋼架結(jié)構(gòu)＞磚木結(jié)構(gòu)＞砌體結(jié)構(gòu)＞磚混結(jié)構(gòu)＞框架結(jié)構(gòu)。基于上述危險(xiǎn)性和易損性的特征，我們可以通過(guò)量化這些特征實(shí)現(xiàn)單體建筑風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)價(jià)，進(jìn)而對(duì)由不同單體建筑組成的聚落（建筑布局方案）的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

圖1 泥石流與聚落適災(zāi)示意圖Fig.1 Schematic diagram of debris flow and settlement disaster adaptability

泥石流適災(zāi)是通過(guò)優(yōu)化單體建筑要素（增大與主溝線距離、減小建筑長(zhǎng)軸方向與泥石流流向夾角或采用更好的建筑結(jié)構(gòu)類型等）方式適應(yīng)泥石流的成災(zāi)規(guī)律，減小泥石流對(duì)單體建筑造成的損失。可以看出，適災(zāi)能力評(píng)價(jià)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)立統(tǒng)一的關(guān)系，即通過(guò)對(duì)單體建筑或聚落泥石流風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，能揭示不同單體適災(zāi)能力的大小（式（2））。由于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)聚落建筑損失被動(dòng)和靜態(tài)的評(píng)價(jià)，而適災(zāi)能力評(píng)價(jià)則有助于我們從規(guī)劃視角，通過(guò)對(duì)聚落不同單體建筑和建筑布局方案的適災(zāi)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)與分析，提出其優(yōu)化策略。

式中：S為單體建筑或聚落的適災(zāi)能力值［0，1］；R為單體建筑或聚落的風(fēng)險(xiǎn)度［0，1］。

1.2 聚落建筑布局方案

采用無(wú)人機(jī)航拍和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，可獲取單體建筑類型、結(jié)構(gòu)類型、空間位置、高度、面積等數(shù)據(jù)。按建筑功能類型（工商業(yè)、公共服務(wù)和居住）對(duì)聚落單體建筑進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分類［10］，即可得到現(xiàn)狀建筑布局方案（以下簡(jiǎn)稱現(xiàn)狀）。

現(xiàn)狀建筑布局方案受歷史、政策、災(zāi)害和文化長(zhǎng)時(shí)間作用和影響，特別是在西南少數(shù)民族山區(qū)，即使有土地利用規(guī)劃，由于建筑用地稀缺，執(zhí)行力度較差，另外，由于歷史上遭受過(guò)泥石流災(zāi)害的影響，建筑布局在保持民族特色的同時(shí)，也融入了“趨利避害”思想進(jìn)行防災(zāi)減災(zāi)，因此，現(xiàn)狀建筑布局方案的形成是受土地利用規(guī)劃、居住習(xí)俗和防災(zāi)減災(zāi)思想共同作用的結(jié)果。為了量化和比較三者對(duì)適災(zāi)能力的影響，在保持現(xiàn)狀建筑布局方案工商業(yè)、公共服務(wù)和居住3類建筑現(xiàn)狀面積基本一致的前提下，規(guī)劃不同的建筑布局方案，即用地類型建筑布局方案（代表嚴(yán)格按照用地類型進(jìn)行建筑布局）、居住習(xí)俗建筑布局方案（代表傳統(tǒng)聚落沿河道和溝道兩側(cè)布置，建筑朝向和結(jié)構(gòu)一致的習(xí)俗）、防災(zāi)減災(zāi)建筑布局方案（代表充分考慮泥石流運(yùn)動(dòng)和成災(zāi)規(guī)律）。

1.3 聚落泥石流危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

泥石流對(duì)建筑的破壞方式主要是掩埋與沖擊破壞，采用Massflow軟件分別對(duì)泥石流進(jìn)行數(shù)值模擬，可獲取不同發(fā)生概率下泥石流的范圍、流速和泥深。在建筑矢量化的情況下，提取每棟建筑對(duì)應(yīng)的泥深和流速，根據(jù)對(duì)泥石流危險(xiǎn)度的定義［11］，可計(jì)算不同布局方案中單棟建筑的泥石流危險(xiǎn)度（式（3））。

式中：H i為第i個(gè)建筑的泥石流危險(xiǎn)度［0，1］；H ih為第i個(gè)建筑泥深的危險(xiǎn)度；H iv為第i個(gè)建筑流速的危險(xiǎn)度；h為該棟建筑泥石流泥深；v為該棟建筑泥石流流速。

1.4 聚落泥石流易損性評(píng)價(jià)

易損性是建筑可能遭受泥石流災(zāi)害破壞的損失和嚴(yán)重程度，需要對(duì)建筑的價(jià)值和泥石流破壞嚴(yán)重程度進(jìn)行量化。根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)局調(diào)研并參考中國(guó)農(nóng)村居民住房現(xiàn)狀分析［12］確定研究區(qū)建筑單位面積造價(jià)，各種結(jié)構(gòu)類型建筑單價(jià)取值見(jiàn)表1。根據(jù)無(wú)人機(jī)航拍和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確定的每棟建筑面積和層高，結(jié)合建筑單價(jià)，可根據(jù)式（6）計(jì)算單棟建筑的價(jià)值。

表1 不同建筑結(jié)構(gòu)類型造價(jià)Table 1 Cost of different building structure types

式中：P為單棟建筑的價(jià)值；A為建筑物單層面積（m2）；F為建筑物層高數(shù)；I為建筑物結(jié)構(gòu)類型的造價(jià)（元/m2）。

根據(jù)前述泥石流運(yùn)動(dòng)規(guī)律和成災(zāi)規(guī)律，以建筑距泥石流主溝線距離、建筑結(jié)構(gòu)類型、建筑長(zhǎng)軸方向與泥石流流向夾角（以下簡(jiǎn)稱方向夾角）、建筑類型作為建筑可能遭受泥石流破壞嚴(yán)重程度的易損性評(píng)價(jià)因子。距主溝線距離是指建筑質(zhì)心點(diǎn)距泥石流主溝線的垂直距離，主溝線泥石流流速和泥深最大，距離越近，建筑可能遭受泥石流的破壞越強(qiáng)；建筑結(jié)構(gòu)類型的強(qiáng)度越低，可能遭受泥石流的破壞越強(qiáng)；建筑長(zhǎng)軸方向與泥石流流向夾角越大，建筑受泥石流影響的受力面越大，對(duì)建筑的影響也越大；在相同泥石流破壞情況下，由于建筑功能不同，其造成的損失也有差異。根據(jù)舟曲、七盤溝、鋤頭溝等泥石流災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，上述因子對(duì)建筑易損性影響程度為：距主溝線距離＞建筑結(jié)構(gòu)＞方向夾角＞建筑類型。

由于單棟建筑易損性是上述因子的綜合，而要比較不同建筑和建筑布局方案易損性的差異，需要確定不同因子在易損性評(píng)價(jià)中的權(quán)重，為了避免主觀因素的影響，文中采用黃金分割法確定不同因子及因子不同類別的權(quán)重。黃金分割法（0.618法）能對(duì)層級(jí)和層級(jí)內(nèi)部不同因素的重要性進(jìn)行劃分，是公認(rèn)的美學(xué)定律，不僅廣泛應(yīng)用于音樂(lè)、繪畫、雕塑等藝術(shù)形式和建筑之中，在自然、科學(xué)以及日常生活領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。著名數(shù)學(xué)家華羅庚在20世紀(jì)60年代開(kāi)始推廣“優(yōu)選法”，而“優(yōu)選法”中最著名的就是“0.618法”［13］，不同因子和類別的權(quán)重值如表2所示。

表2 易損性評(píng)價(jià)指標(biāo)與權(quán)重Table 2 Evaluation index and weight of vulnerability

由于不同單體建筑的易損性指標(biāo)因子不同，對(duì)每棟建筑的指標(biāo)類別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，根據(jù)公式7計(jì)算其建筑易損度，并按式（8）計(jì)算其歸一化后的易損度，使其值位于0～1之間。

式中：V i和V′i分別為第i個(gè)建筑易損度和歸一化后的易損度［0，1］；n1、n2、n3、n4為第i個(gè)建筑不同因素類別對(duì)應(yīng)的權(quán)重值；Vmax、Vmin分別為建筑布局方案中易損度的最大值和最小值。

1.5 聚落泥石流風(fēng)險(xiǎn)與適災(zāi)能力評(píng)價(jià)

在上述危險(xiǎn)性和易損性評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，即可根據(jù)式（1）計(jì)算單體建筑風(fēng)險(xiǎn)度，在此基礎(chǔ)上根據(jù)公式（2）計(jì)算單體建筑適災(zāi)能力，并按式（9）和式（10）分別計(jì)算建筑布局方案適災(zāi)能力總值和歸一化后的適災(zāi)能力總值。

式中：S和S′i為某建筑布局方案適災(zāi)能力總值和歸一化后的適災(zāi)能力總值［0，1］；S n為第n個(gè)建筑的適災(zāi)能力值；Smax、Smin分別為不同泥石流發(fā)生概率下所有建筑布局方案適災(zāi)能力總值的最大值和最小值。

2 研究案例

2.1 案例區(qū)概況

七盤溝村位于四川省阿壩州汶川縣威州鎮(zhèn)，距汶川縣城西南約5 km處，屬鎮(zhèn)域鎮(zhèn)村體系的中心村，常住人口為7 000人。七盤溝溝口為七盤溝村集中聚居區(qū)，屬于河谷聚落中的堆積扇聚落與溝谷聚落結(jié)合形態(tài)，上游區(qū)域?yàn)闇瞎刃途勐洌掠螠峡跒榈湫投逊e扇聚落（圖2）。七盤溝流域總面積約50 km2，溝口海拔1 280 m，流域最高海拔4 330 m，高差達(dá)3 050 m，溝口緊靠岷江左岸，流域內(nèi)為高山峽谷地貌，地勢(shì)呈東南向西北遞減趨勢(shì)，主溝長(zhǎng)15.8 km，溝內(nèi)多跌水，溝床縱坡較陡，平均溝床比降170‰，共有18條超過(guò)1 km的支溝，溝谷切割密度為每平方千米范圍內(nèi)1.11 km。

圖2 研究區(qū)概況圖Fig.2 The study area

陡峭的地形、風(fēng)化作用和地震形成的大量松散物質(zhì)為七盤溝泥石流形成提供良好條件。1961-2013年七盤溝發(fā)生泥石流12次，形成了溝口面積約1.04 km2的堆積扇［14］。2013年7月11日主溝爆發(fā)大規(guī)模泥石流，一次性沖出固體物質(zhì)達(dá)78.2萬(wàn)方，溝口受災(zāi)面積0.46 km2，造成8人遇難，6人失蹤，居民737戶2 800余人受災(zāi)，損毀285戶住房及7家企業(yè)，淤埋損壞都汶高速200 m，損毀213國(guó)道180 m，直接經(jīng)濟(jì)損失約4.15億元，溝口擠占岷江約1/2河道，壅高岷江水位約3 m。

2.2 案例區(qū)建筑布局方案

將現(xiàn)有建筑按工商業(yè)、公共服務(wù)和居住3種類型分別統(tǒng)計(jì)面積（圖3（c）、（d）），在保持三類建筑現(xiàn)狀面積基本一致的前提下，規(guī)劃不同的建筑布局方案（表3）。以2009年和2013年土地利用規(guī)劃方案用地類型設(shè)置建筑類型（圖3（a）、（b）），形成2009年和2013年建筑布局方案（以下簡(jiǎn)稱2009年和2013年，圖3（e）、（f））；按照傳統(tǒng)聚落沿河道和溝道兩側(cè)布置的習(xí)俗，保持建筑朝向和結(jié)構(gòu)一致，形成居住習(xí)案建筑布局方案（以下簡(jiǎn)稱居住習(xí)俗，圖3（g））；在充分考慮泥石流運(yùn)動(dòng)和成災(zāi)規(guī)律基礎(chǔ)上，按照2013年土地利用規(guī)劃形成防災(zāi)減災(zāi)建筑布局方案（以下簡(jiǎn)稱防災(zāi)減災(zāi)，圖3（h））。除現(xiàn)狀外，其它方案在距離主溝道20 m范圍內(nèi)均不設(shè)置建筑。

圖3 土地利用規(guī)劃與建筑布局方案Fig.3 Land use planning and building layout schemes

3 分析與討論

3.1 不同泥石流概率對(duì)受災(zāi)建筑數(shù)量的影響

采用Massflow軟件對(duì)不同發(fā)生概率下泥石流進(jìn)行數(shù)值模擬，泥石流的范圍、流速和泥深如圖4所示，其中，20年一遇泥石流數(shù)值模擬的影響范圍及對(duì)建筑的影響與2013年“7.11”泥石流現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和相關(guān)學(xué)者的研究吻合［15］。在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)不同概率條件下不同建筑布局方案受泥石流影響的建筑數(shù)量及類型（圖5）。

圖4 不同泥石流概率泥深和范圍Fig.4 Mud depth and range with different debris flow probabilities

圖5 不同泥石流概率條件下受影響建筑數(shù)量與類型比率Fig.5 Ratio of number and type of buildings affected under different debris flow probabilities

相同泥石流概率（規(guī)模）情況下，不同方案受泥石流影響建筑數(shù)量總體表現(xiàn)為：現(xiàn)狀＞居住習(xí)俗＞2013年＞防災(zāi)減災(zāi)＞2009年，不同建筑類型受影響比率以居住建筑為例，總體表現(xiàn)為：居住習(xí)俗＞2009年＞現(xiàn)狀＞2013年＞防災(zāi)減災(zāi)，由于2009年方案建筑數(shù)量最少，使其受影響數(shù)量最少，但由于其居住建筑更靠近主溝線，受影響比率僅次于居住習(xí)俗，而居住習(xí)俗方案中的居住建筑主要沿主溝線兩側(cè)修建，使其受影響比率最高，防災(zāi)減災(zāi)方案優(yōu)先考慮居住建筑的安全和用地，受影響比率最低。同時(shí)，隨著泥石流發(fā)生概率增大，泥石流規(guī)模和影響范圍也增大，不同建筑布局方案受影響的建筑數(shù)量均增加，說(shuō)明即使是充分考慮泥石流運(yùn)動(dòng)和堆積規(guī)律的防災(zāi)減災(zāi)方案在用地緊張的情況下也不能完全避免災(zāi)害的影響。

3.2 單體建筑適災(zāi)能力評(píng)價(jià)

單體建筑適災(zāi)能力是多種因素共同作用的結(jié)果，以距主溝線距離為例進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)距主溝線不同距離范圍內(nèi)建筑數(shù)量及其適災(zāi)能力均值，如圖6所示。不同建筑布局方案還和泥石流發(fā)生概率，適災(zāi)能力均值都表現(xiàn)為隨距離增大而越大，說(shuō)明距主溝線距離是影響建筑適災(zāi)能力的主控因素；隨著泥石流規(guī)模的增大，受影響建筑總量現(xiàn)狀方案增加最多，防災(zāi)減災(zāi)方案最小；不同泥石流概率條件下，適災(zāi)能力均值均表現(xiàn)為防災(zāi)減災(zāi)＞2013年＞居住習(xí)俗＞2009年＞現(xiàn)狀，現(xiàn)狀方案在距離主溝線小于50 m范圍的適災(zāi)能力均值最小，且不同建筑布局方案在距離主溝線大于200 m的建筑適災(zāi)能力均值均接近1；現(xiàn)狀方案部分建筑修建在距離主溝線小于20 m的區(qū)域，而其它方案在這一區(qū)域均未設(shè)置建筑，當(dāng)距主溝線大于200 m后，部分建筑雖然位于泥石流堆積范圍內(nèi)，但由于泥石流流速和泥深很小，其受影響程度可忽略不計(jì)。

圖6 距主溝線不同距離受影響建筑數(shù)量及其適災(zāi)能力均值Fig.6 The number of buildings affected by debris flow in different distances from main trench line and the mean of disaster adaptability

3.3 建筑布局方案適災(zāi)能力評(píng)價(jià)

根據(jù)式（10）計(jì)算建筑布局方案適災(zāi)能力歸一化值，它是受泥石流影響的建筑適災(zāi)能力之和（由受影響建筑數(shù)量及其適災(zāi)能力共同決定），用于對(duì)比不同布局方案的適災(zāi)能力，如圖7所示。

圖7 不同建筑布局方案適災(zāi)能力Fig.7 Disaster adaptability of different building layout schemes

以20年一遇泥石流現(xiàn)狀方案和防災(zāi)減災(zāi)方案為例，雖然現(xiàn)狀方案受影響建筑數(shù)量為防災(zāi)減災(zāi)方案的3.52倍，但其適災(zāi)能力值（0.59）明顯小于防災(zāi)減災(zāi)方案（1.00），說(shuō)明其單棟建筑的適災(zāi)能力普遍較低。不同建筑布局方案適災(zāi)能力總體為防災(zāi)減災(zāi)＞居住習(xí)俗＞2013年＞2009年＞現(xiàn)狀，隨泥石流規(guī)模增大，不同方案適災(zāi)能力均降低，防災(zāi)減災(zāi)方案降低最小，說(shuō)明防災(zāi)減災(zāi)建筑布局方案能較好的適應(yīng)災(zāi)害，降低災(zāi)害對(duì)聚落的影響，但在人地矛盾的情況下，仍有較多的建筑位于泥石流范圍內(nèi)，不能完全避免泥石流的影響；居住習(xí)俗建筑布局方案雖然受影響的建筑數(shù)量?jī)H次于現(xiàn)狀方案，但由于其靠近主溝線建筑的長(zhǎng)軸方向與主溝線平行，降低了泥石流的作用面積，其適災(zāi)能力值僅次于防災(zāi)減災(zāi)方案；根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)局的反饋，2009年和2013年土地利用規(guī)劃均未考慮泥石流的影響，而2009年居住用地面積18.12 ha偏少（2013為23.22 ha），且集中位于主溝線兩側(cè)，造成以此為基礎(chǔ)設(shè)置的2009年建筑布局方案在100年一遇泥石流條件下適災(zāi)能力最低。

4 適災(zāi)能力提升策略

與文中案例區(qū)相似，舟曲縣城位于古泥石流沖積扇上，從1823年到1993年，先后發(fā)生過(guò)10余次重大泥石流災(zāi)害事件。除泥石流本身規(guī)模大以外，大量居住建筑占據(jù)泥石流排泄通道是造成“8.8”舟曲泥石流災(zāi)情嚴(yán)重的主要原因（圖8），是新中國(guó)成立以來(lái)破壞性最強(qiáng)、死亡人數(shù)最多的一次泥石流災(zāi)害［16］。舟曲泥石流事件是建筑用地稀缺的西南山區(qū)人地矛盾的典型代表，也說(shuō)明遵循自然災(zāi)害成災(zāi)規(guī)律，提升建筑和建筑布局方案的適災(zāi)能力，從而降低泥石流造成的損失十分必要。

圖8 “8.8”泥石流前后的舟曲縣城Fig.8 Zhouqu County before and after the"8.8"debris flow

根據(jù)案例區(qū)單體建筑和建筑布局方案適災(zāi)能力分析，在土地資源有限的情況下，無(wú)論何種建筑布局方案，都不能完全避免泥石流的影響，但可以在泥石流運(yùn)動(dòng)特征和成災(zāi)規(guī)律基礎(chǔ)上，通過(guò)優(yōu)化地類使用、單體建筑空間分布和建筑布局降低泥石流對(duì)聚落的影響，以下從空間適災(zāi)、選址適災(zāi)、強(qiáng)度適災(zāi)3個(gè)方面和層次討論提升聚落適災(zāi)能力的策略。

4.1 空間適災(zāi)

空間適災(zāi)是根據(jù)泥石流的影響空間范圍和不同空間內(nèi)泥石流的運(yùn)動(dòng)和堆積規(guī)律，按照其適災(zāi)能力進(jìn)行空間和用地類型劃分。現(xiàn)狀方案部分建筑位于距主溝線小于20 m區(qū)域是其適災(zāi)能力低的主要原因，結(jié)合根據(jù)前述單體建筑距主溝線距離的適災(zāi)能力分析，以七盤溝為例，可將建設(shè)區(qū)域距主溝線距離相應(yīng)地劃分為禁建區(qū)（小于20 m）、慎建區(qū)（20-50 m）、可建區(qū)（50-200 m）、宜建區(qū)（大于200 m），其中上游泥石流流通區(qū)地形較陡，泥石流速度和泥深較大，只劃分為禁建區(qū)和慎建區(qū)，而泥石流從上游流通區(qū)進(jìn)入堆積區(qū)后地形約束減弱，泥石流流速和泥深減小，泥石流將向兩側(cè)擴(kuò)散形成堆積扇，因此，位于堆積區(qū)的可建區(qū)根據(jù)地形特點(diǎn)從上游向下游略有擴(kuò)大（圖9）。

圖9 空間適災(zāi)分區(qū)與防災(zāi)減災(zāi)建筑布局方案Fig.9 Spatial disaster suitable zoning and building layout scheme for disaster prevention and mitigation

禁建區(qū)由于距離主流線近，泥石流發(fā)生時(shí)流速和泥深均較大，不適宜規(guī)劃建筑和作為建設(shè)用地；慎建區(qū)適宜規(guī)劃為綠地與廣場(chǎng)用地，在用地緊張的情況下，可考慮規(guī)劃為工業(yè)用地和商業(yè)服務(wù)業(yè)設(shè)施用地；可建區(qū)適宜規(guī)劃為公共管理與公共服務(wù)用地和居住用地；宜建區(qū)應(yīng)盡可能規(guī)劃為居住用地。

4.2 選址適災(zāi)

選址適災(zāi)是在空間適災(zāi)基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑的功能類型和地塊類型，對(duì)不同功能建筑進(jìn)行適災(zāi)選址，降低泥石流對(duì)建筑的影響，提升建筑布局方案的適災(zāi)能力。禁建區(qū)不建議設(shè)置建筑，可列為防災(zāi)治理工程的緩沖地段；慎建區(qū)盡量少建建筑，可設(shè)置為生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，七盤溝溝道北側(cè)海拔略高于南側(cè)，泥石流發(fā)生時(shí)受影響的程度相對(duì)較小，因此宜在北側(cè)布置主要的商業(yè)中心，溝道南側(cè)布置普通工商業(yè)建筑；可建區(qū)先考慮居住建筑和公共服務(wù)建筑，其次是工商業(yè)建筑；宜建區(qū)應(yīng)優(yōu)先設(shè)置居住建筑，有余地再考慮其它建筑。

4.3 強(qiáng)度適災(zāi)

強(qiáng)度適災(zāi)是在空間適災(zāi)和選址適災(zāi)基礎(chǔ)上，對(duì)泥石流影響范圍內(nèi)單體建筑強(qiáng)度進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，以提高其適災(zāi)能力。在選址適災(zāi)確定單體建筑空間位置后，根據(jù)聚落單體建筑適災(zāi)能力評(píng)價(jià)結(jié)果，按其所在空間適災(zāi)分區(qū)對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)和建筑方向進(jìn)行優(yōu)化，降低泥石流的破壞強(qiáng)度。單體建筑距離主溝線距離應(yīng)不低于20 m，即前述禁建區(qū)范圍；除宜建區(qū)外，慎建區(qū)內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)以框架結(jié)構(gòu)為主，最低不能低于磚混結(jié)構(gòu)，可建區(qū)內(nèi)的建筑根據(jù)距離主溝線距離確定結(jié)構(gòu)類型；除宜建區(qū)外，位于溝道兩側(cè)的建筑應(yīng)盡量采取建筑長(zhǎng)軸方向與溝道平行布設(shè)，遠(yuǎn)離溝道的建筑盡量控制方向夾角在30°以內(nèi)。

5 結(jié)論

本研究從泥石流災(zāi)害運(yùn)動(dòng)規(guī)律和成災(zāi)規(guī)律角度，提出了泥石流適災(zāi)概念模型，并以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)為基礎(chǔ)，建立了單體建筑和建筑布局方案的適災(zāi)能力評(píng)價(jià)方法，對(duì)聚落不同建筑布局方案的適災(zāi)能力進(jìn)行了評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上對(duì)提出了聚落適災(zāi)能力的提升策略，主要結(jié)論如下：

（1）不同建筑布局方案和泥石流發(fā)生概率條件下，單體建筑適災(zāi)能力均值都表現(xiàn)為隨距離增大而越大，距主溝線距離是影響建筑適災(zāi)能力的主控因素；距離主溝線大于200 m的單體建筑適災(zāi)能力均值均接近1，其受泥石流影響程度可忽略不計(jì)。

（2）不同建筑布局方案適災(zāi)能力總體為防災(zāi)減災(zāi)＞居住習(xí)俗＞2013年＞2009年＞現(xiàn)狀，隨泥石流規(guī)模增大，不同方案適災(zāi)能力均降低，防災(zāi)減災(zāi)方案降低最小，防災(zāi)減災(zāi)建筑布局方案能較好的適應(yīng)災(zāi)害，降低災(zāi)害對(duì)聚落的影響，但在土地資源有限的情況下，仍不能完全避免泥石流的影響。

（3）從空間適災(zāi)角度，按距主溝線距離將建設(shè)區(qū)劃分為禁建區(qū)、慎建區(qū)、可建區(qū)、宜建區(qū)；從選址適災(zāi)角度，宜在溝道海拔相對(duì)高的區(qū)域布置主要的商業(yè)中心，可建區(qū)先考慮居住建筑和公共服務(wù)建筑，宜建區(qū)應(yīng)優(yōu)先設(shè)置居住建筑；從強(qiáng)度適災(zāi)角度，慎建區(qū)內(nèi)的建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)以框架結(jié)構(gòu)為主，除宜建區(qū)外，位于溝道兩側(cè)的建筑應(yīng)盡量采取建筑長(zhǎng)軸方向與溝道平行布設(shè)。