鸭绿江老岭区域地质环境背景及重大灾害应急救援物资运输通行性分析

2021-10-08晏福兴唐雪峰史明志魏海峰

安全与环境工程 2021年5期

晏福兴，唐雪峰，国林，史明志，于雷，魏海峰

(中国地质调查局哈尔滨自然资源综合调查中心，黑龙江哈尔滨 150086)

地势变化、山体走向、水系发育、河网密度等地质环境对重大灾害应急救援物资运输路径分析提供了基础地质资料。江河作为线状水体，在重大灾害发生时应急救援物资运输中有利有弊。横向分布的河流，其障阻性对救援物资运输会带来一定的影响。纵向分布的河流，若位于翼侧，则会形成天然的应急救援物质运输保护屏障；若位于中部，则会阻碍应急救援物资的运输，不便于左右机动与协同；若河流能航运，则可构成水上通道。

弯曲的河道，利于选择渡河位置，通常以江河弯向己方的河段为渡河点，以便得到河岸两前伸部位上的后备物资支援。河流宽度越大，水域面积越大，渡涉的难度就越大，越野机动的难度越大，应急救援物资运输的难度就越大。水系分布过密的地区，在前进方面，应以水障的克服，渡口、场地的选择等行动措施作为重点。徒涉场地通常选在河流水浅、流速较缓、河底平坦、底质坚硬、河流两侧有一定驻屯集结地域的河段。

鸭绿江是山区大河，在实际应用中属于横向河流，阻隔作用明显。因此，通过对鸭绿江老岭区域(青石镇石湖村到太王镇下解放村之间)地质环境背景的分析，充分认识现存的地质环境，可为重大灾害应急救援物资运输时利用地质环境提供合理的建议。本文通过对影响江河渡涉性能的因素与规律的分析，结合鸭绿江老岭区域地质背景与水文状况，从规划应急救援物资的渡江通道、徒涉通道和应急通道3个运输路径对鸭绿江老岭区域重大灾害应急救援物质运输的通行进行了分析，并给出了渡涉场地选择的具体建议。

1 鸭绿江老岭区域地质背景与水文状况

鸭绿江由青石镇石湖村流入测区，由太王镇下解放村流出，其中青石村-石湖村为云峰水库库区。在测区内鸭绿江长64.1 km，落差为110 m，坡降平均为0.75‰，平水期(6～7月、10～12月)水面宽为180～210 m，水深为2.3～4.3 m，流速为1.8～2.6 m/s(见表1)；河床底质以卵石、漂砾为主，河流侵蚀侧岸岸质以基岩为主，岸质以粗砂、卵石为主，河流沉积侧形成河漫滩和阶地;河道形态在青石村、望江楼村和上解放村弯曲起伏较大，在望江楼村下游至下解放村区间河道较平直，流速较为平缓。鸭绿江一年有春、夏两汛，终年不冻,春汛发生在5～6月，一般年份春汛不大；夏汛多发生于7～9月，常因暴雨造成较大的洪峰，洪水涨落急剧。

表1 测区鸭绿江各断面水文状况Table 1 Hydrological condition of each section of Yalu River in the survey area

鸭绿江沿岸以中低山为主，山多地少，仅在河流两侧阶地上有小范围平坦地区，为农田和村舍聚集地。区内鸭绿江上修建有云峰水电站(中朝，建成)、长川水电站(朝鲜，在建)、望江楼水电站(中国，在建)。此外，鸭绿江右岸建有防洪堤坝5处，总长为9 609 m，均为土石混合江堤，堤高为2.5～14.0 m，坡陡大于80°。因云峰水电站日常发电时将江水导入北侧山体中导流涵洞，导致云峰大坝以下至水电站电厂处共13 km范围水深较浅(10～50 cm)，河宽为0～50 m，部分地段断流；长川水电站、望江楼水电站蓄水期间，需储蓄大量江水，会导致坝下江水变浅，流速变缓。

2 影响渡江、架桥的因素与规律

影响渡河、架桥的主要因素有水宽、水深、流速、底质、岸质、水工建筑物的分布和江河结冰情况等，具体分析如下：

(1) 水宽：水宽指江河的横向宽度。较窄的河流，一般水深较浅，便于组织人员携带救援物资渡河，利于架桥和维护；较宽的河流，一般水深较大，渡江、架桥和维护都困难。

(2) 水深：水深指水面至水底的垂直距离，通常把河床断面上的最大水深，作为一定河段的水深值。水深的大小会影响人员渡江及渡江工具的选用，进而影响救援物资的运送。若流速不大，水深1.5 m以下的河流利于人员通过；水深为5 m以下的河流，中型运输机械可通过。河流水深的变化有一定的分布规律：直伸河段，深水区位于河床中部；弯曲河段，深水区靠近凹形陡岸。掌握此规律有利于实地寻找渡江路线，绕过深水区。

(3) 流速：流速指单位时间内水体的流动距离。对于江河，通常以主河道某处的流速作为相应河道的流速，其大小对渡河的影响很大。不同流速条件下人员和车辆的允许最大涉水水深，见表2。此外，流速小于1 m/s的河流，对渡口类型的选择没有影响，可使用任何渡江工具；当河流流速为1～2 m/s时，大型运输机械操作出现困难；当河流流速超过2 m/s时，不仅不能使用大型运输机械，而且也不能架设浮桥或构筑低水桥。

表2 不同流速下人员和车辆的允许最大涉水水深Table 2 Maximum allowable wading depth for persons and vehicles at different flow rates

(4) 底质：底质指水底表层物质的性质，其软硬程度会影响人员和车辆渡江，并关系到渡口位置选择和工程构筑的难易。车辆和大型运输机械只能在较平的硬底质上渡过，如砂质、砾石或基岩底质(但不能有巨石阻挡)，若是软泥底质，则会出现打滑、熄火现象。河流流速与底质的关系，见表3。

表3 河流流速与底质的关系Table 3 Relationship between flow rate and substrate of river

(5) 岸质：岸质包括河岸的高度、坡度和土质的坚固程度。硬质河岸高度大于0.3 m时，对汽车构成障碍；河岸高度超过1.2 m时，大型运输机械不能通过。河岸坡度为6°～12°的缓岸，车辆容易涉水上岸；河岸坡度为近于25°的陡岸，只有大型运输机械才能通过;当河岸坡度超过25°时，则必须将其改造成缓坡。河岸的土质若为硬砂或砾石，车辆可反复通过；若为细粒土，则很快会被压垮。

(6) 水工建筑物：水工建筑物通常指为利用江河水资源而修筑的建筑物，如水电站、水坝等，常为通航的阻隔，但水坝坝顶通常可通行汽车，是良好的救援物资渡江通道。

(7) 江河结冰情况：通常北方河流冬季会结冰，当冰层厚度<20 cm时，可破冰涉水渡江；当冰层厚度>20 cm时，破冰困难，可视冰情沿冰面渡江。

3 鸭绿江渡涉性能分析

本文从渡江通道、徒涉场地、应急通道三个方面对鸭绿江渡涉性能进行分析。

3.1 渡江性能基本概况

(1) 鸭绿江云峰电厂—下解放村段：该段河流底质以卵石为主，平水期(6～7月、10～12月)最大水深介于2.3～4.3 m之间，且大于1.5 m，江水较深不适合徒涉；最大流速介于1.8～2.6 m/s之间，流速较大不适合潜渡；下解放村、上解放村、长川村、黄柏村、蒿子沟付、望江楼付、下套村等地河道平直，江流平缓，河流两侧为河漫滩和阶地区，地势平坦，交通便利，有小范围集结地域，河流岸质以碎石和砂土为主，可架设舟桥渡江。该河段枯水期(12～3月)最大水深介于0.6～2.0 m之间，一般小于1.5 m，此时江水较浅、流速较缓，且河流底质坚硬可徒涉。

(2) 鸭绿江云峰电厂—云峰大坝段：该地段因江水由北侧山体中导流涵洞导出，水深较浅(10～50 cm)，河宽为0～50 m，部分地段断流，流速较缓，且河流底质以卵石为主可徒涉。

(3) 鸭绿江云峰大坝—石湖村段：该地段为云峰水库库区，水宽为700～970 m，最大水深介于47.8～86.8 m之间，江水宽且水深，不适合徒涉和潜渡。每年1月中旬至4月上旬为云峰水库封冻期，平均冰厚约0.8 m，可供人员和车辆临时通行。

(4) 鸭绿江上解放村段:该地段中方一侧为凹岸区，建有环球公司码头，可供小型船舶渡江。

(5) 鸭绿江老岭区域有长川大坝(在建)、望江楼大坝(在建)和云峰大坝3座水工建筑，均为混凝土重力坝，坝顶宽为7～10 m，可通行汽车，可应急通行，为应急通道，可作为应急紧急救援物质的运送通道。

(6) 鸭绿江长川村、望江楼村和青石村处修建的水电站均无船闸等通航设施，为通航阻隔，但大坝之间河段可供小型船舶通航，可构成局部水上通道。其中，下解放村—长川村段、长川村—望江楼村段和望江楼村—下套村段常年不冻，小型船只可以通航；在云峰大坝—石湖村一带为云峰水库库区，水深较大，除封冻期外可以通航稍大船舶。

3.2 渡江通道选取

渡江通道的选取需考虑以下几个因素：水流平缓；水深达到一定程度；渡江通道两岸有适合驻地集结和展开的区域，且交通便利。根据以上条件，通过实地调查，结合遥感解译发现鸭绿江老岭区域内下解放村、上解放村、长川村、黄柏村、蒿子沟村、望江楼村、下套村等地河道平直，江流平缓，江两侧为河漫滩和阶地区，地势平坦，交通便利，有小范围集结地域，河流岸质以碎石和砂土为主，故在鸭绿江老岭区域内共选取6处舟桥架设适宜区作为渡江通道，见图1和表4。

图1 鸭绿江渡江性能地质条件简图Fig.1 Geological condition of Yalu River crossing performance

表4 鸭绿江老岭区域舟桥架设适宜区水文特征Table 4 Hydrological condition table of suitable areas for the erection of bridge in Laoling Area of Yalu River

3.3 徒涉通道选取

徒涉通道通常选在河流水浅、流速较缓、河底平坦、河流底质坚硬、河流两侧有一定集结地域的河段。

通过野外实地调查，结合遥感解译及收集的资料，根据鸭绿江水文动态变化情况、河流底质及岸质特征、两岸地形地貌和交通状况，在鸭绿江老岭区域内共选取救援物资徒涉通道4处，分为常态徒涉场地和水电站蓄水期徒涉场地两类，分别为云峰大坝至云峰水电站常态徒涉场地、沿泡江心滩常态徒涉场地、望江楼水电站下游蓄水期徒涉场地、长川水电站下游蓄水期徒涉场地，见图2。

3.3.1 云峰大坝至云峰水电站常态徒涉场地

云峰大坝至云峰水电站常态徒涉场地(见图2)位于青石村附近沿江一带，起于云峰大坝坝址，终于云峰水电站，全长为13 km。由于云峰水电站发电时，水库容量由电厂处的导流涵洞排泄，导致该河段水深较浅(10～50 cm)，河宽为0～50 m，部分地段断流，河流底质、岸质以卵石为主，可徒涉通行。

图2 鸭绿江徒涉场地地质条件简图Fig.2 Geological condition of the sites around Yalu River

该地段中方一侧云峰大坝至青石村四组之间主要为阶地，地势平坦，阶地以碎石、角砾、粗砂、粉土为主，可作为集结地域；青石村四组至云峰电厂之间为连续低山，山势陡峭，沿江有窄条带状分布的河漫滩，成分主要为卵石。江中有三江岛，隶属于朝鲜，长2.5 km、宽0.5 km，由松散物质堆积而成，河流底质以卵石、粉土等为主，岛屿将鸭绿江分割成两部分，朝方一侧河道较高，当水库不放水时，河道近于干涸。

该地段朝方一侧的云峰和三江里地势较为平坦，可作为集结地域,中朝两侧均修筑有公路，交通方便，与三江岛有停用的铁路桥梁相通，其他地段地形起伏较大。

3.3.2 沿泡江心滩常态徒涉场地

沿泡江心滩常态徒涉场地(见图2)位于云峰湖景区售票处20°方向约200 m处的河漫滩上(见图2)，此处河宽为221 m，河流流向为250°，河水清澈呈浅绿色，河流底质为卵石，卵石直径为5～20 cm，河中有心滩出露，滩质为卵石。心滩距中方河漫滩约为63 m，最大水深为20 cm，河流流速约为0.84 m/s；心滩距朝方河漫滩约为158 m，最大水深为0.80 m，流速为1.70 m/s，可徒涉通行。

该河段中方一侧河流岸质为河漫滩，滩质以直径为5～30 cm的卵石为主，河漫滩宽度约为65 m，可作为集结地域，河漫滩后缘有沿江公路通过，与水面高差约为10 m，公路紧靠山体修建；该河段朝方一侧河流岸质为河漫滩，沿江呈带状分布，河漫滩平均宽度约为60 m，河漫滩后缘有公路及铁路通过，与水面高差约为13 m，公路以南地势平坦，上覆农田，可作为集结地域。

3.3.3 望江楼水电站下游蓄水期徒涉场地

望江楼水电站下游蓄水期徒涉场地(见图2)位于望江楼水电站230°方向约107 m处，坝体施工尚未完成，南侧6个水闸已修好通水，河宽约为113 m，北侧坝体正在修建，预计建成后水闸控制宽度为326 m。此处河流流向为245°，河水清澈呈深绿色，河流底质为卵石。望江楼水电站蓄水期间，水深和流速将会大大减小，可徒涉通行。

该河段中方一侧为连续灰岩低山，高约250 m，山势陡峭，植被茂密，山脚上有公路，公路东侧修筑了高约4 m的混凝土砌石护岸堤，坡度约为35°。该河段朝方一侧有河漫滩沿江呈带状分布，最大宽度约为100 m，滩质为卵石，滩上有堤岸，高约15 m，河漫滩后缘为河流阶地，阶地高约1.5 m，地势平坦，现为农田，其上有公路及铁路通过，可作为集结地域。阶地以南为低山，坡度较缓，山脚有零星村舍。

由于望江楼水电站正在施工，水量集中，施工完毕后，水电站蓄水期间可以在下游河漫滩处徒涉。

3.3.4 长川水电站下游蓄水期徒涉场地

长川水电站下游蓄水期徒涉场地(见图2)位于长川水电站210°方向约430 m处，此点位于河流转弯处，上游约500 m处河流流向为200°，此点河流流向为230°，下游130 m处河流流向转为250°。该地段河宽为198 m，河中有心滩出露，水深较浅，河水清澈透明呈深绿色，河流底质为粗砂夹卵石，卵石直径为10～30 cm，可徒涉通行。

该地段中方一侧为河漫滩，沿江呈带状分布，最大宽度约为82 m，长度约为530 m，滩质为粗砂夹卵石，河漫滩后缘为一级阶地，地势平坦，坡度约为3°，其上为农田，阶地宽约为468 m，上有村舍，村舍靠近公路，可作为集结地域,阶地后缘为山体；该地段朝方一侧为河漫滩，高约1.5 m，坡度约为20°，其上有公路通过，河漫滩后缘有铁路通过，铁路紧临低山，山高约为200 m，坡度约为40°，山体两侧发育冲沟，冲沟出口处修有约4 m高的拦石坝。

以上4处徒涉场地均能支持人员和车辆渡江，可保障重大灾害应急救援物资快速机动通行。

3.4 应急通道选取

应急通道的选取要考虑以下几点因素：交通便利；具有一定的应急通行能力；两岸有较适合的集结和展开的区域。根据以上条件，通过实地调查，结合遥感解译，选取鸭绿江老岭区域长川大坝、望江楼大坝和云峰大坝，均为混凝土重力坝作为应急通道，这3座大坝均为混凝土重力坝，坝顶宽7～10 m，坝顶可通行汽车，可应急通行，可作为紧急救援物资的运送通道。