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中科院成都山地災害與環境研究所:以災害鏈聚研究鏈

從四川成都到西藏拉薩的川藏交通廊道,橫跨14條大江大河,穿越21座海拔4000米以上的雪山,因而規劃建設中的川藏鐵路被譽為「最難」鐵路線。然而,這條「難於上青天」的交通幹線所處的川藏交通廊道,一直是中科院成都山地災害與環境研究所的主戰場之一。

在2017走進中科院「科技支撐川藏交通廊道建設」記者行活動中,記者一路從成都沿318國道前往西藏林芝,對川藏交通廊道南線進行了考察。為期12天的考察,讓記者清晰地了解到,山地所在支撐川藏交通廊道建設工作中,通過災害鏈研究凝聚災害研究力量的宏大圖景。

「慣犯」的「傑作」

從西藏波密前往林芝的路上,記者隨科研人員來到了318國道通麥大橋以南20公里處的易貢湖。

從318國道向南拐入一條怪石嶙峋的小路,顛簸前行十幾分鐘到達易貢湖後,記者才明白,這條坑坑窪窪的幽閉小徑兩旁散落的巨石,竟是由泥石流從隱匿在烏雲深處的高山上沖刷下來的。

「2000年4月9日,上游引致滑坡,轉變為碎屑流,堵塞了易貢藏布江。」中科院山地所研究員陳寧生說。

據山地所科研人員考察,2000年的崩塌,從距地面高差3000多米的峰頂,奔流而下,裹挾起溝道里的鬆散石塊,長途奔襲了8.5公里,在易貢藏布江形成了長達4.6公里,前沿最寬達3公里,高達60~110米近似喇叭狀的天然壩體。

「這整個山,都是那時候帶下來的。」陳寧生指著溝道兩側的高崖說。據科研人員後來的考察分析,那一次災害的堆積方量達3億立方米。

然而,當記者站在溝口放眼向山頂望去,從山頂到記者所站的位置,已然形成了一道狹長的扇形溝道。科研人員告訴記者,如今的地形,是後期泥石流多次沖刷的「傑作」。

「從2000年到現在,接近17年的時間,這裡又沖刷出了一個泥石流溝道。」中科院山地所總工程師游勇介紹說。依據山地所科研人員的考察,易貢泥石流每年都會發生5次左右,屬於災害「慣犯」。

「據我們考察,在泥石流溝道上方有1.71億方的不穩定體,並且這裡比較破碎,構造非常發育,有三個斷層在此交匯,所以未來還有發生大規模災害的可能。」陳寧生說。

把災害關在溝內

依據科研人員的考察,陳寧生擔心,如2000年那樣的災害,有可能在五十年一遇的地震、乾濕氣候疊加作用下,再度演化成一條貽害無窮的「災害鏈」。

事實上,易貢泥石流的危害在2000年堵塞易貢藏布形成堰塞湖後兩個月,還曾發生潰決,將災害的威力釋放到下游,並帶來了毀滅性打擊。

「一天之內,河水從100米全部潰決到底,形成每秒12萬方的流量,將下游公路、村莊、通訊設施完全摧毀。」游勇告訴記者,當時的流量比三峽電站百年一遇的洪水流量還大。

堰塞湖潰決還在下游造成了35處滑坡崩塌次生災害,危害巨大。

一場災害能夠產生如此強大的「遠程效應」,令為川藏交通廊道安全提供保障的山地所人,無法不對這個20多公里外的泥石流溝「特別關照」。

在科研人員的眼裡,易貢泥石流溝可以說是一個「山地災害博物館」。在這個狹長的溝道中,滑坡、碎屑流、堰塞體、潰決洪水、次生滑坡災害和泥石流悉數登場,形成了一條完整的山地災害鏈條。

災害影響大,且有反覆發作的趨勢,該如何儘可能地削弱這一災害點對川藏交通廊道的遠程影響?

科學家除了在川藏鐵路等在建項目的選址中苦下功夫之外,還藉助政府部門規劃的生態工程為交通廊道多上了一道安全閥——斬斷災害鏈,將災害控制在溝道之內。

「現在計劃在這附近修建一個30多米的攔水壩,一旦再次發生泥石流堵江,我們可以將水通過管道進行排導,防止堰塞湖發生潰決。」陳寧生指著易貢泥石流溝東側的鐵山附近說。

整合力量干大事

通過文獻分析了解災情基礎信息,藉助遙感解譯排查災害點,再利用山地災害動力學分析實驗及動力模擬系統評估風險,最終給出防治建議——藉助這一整套科學研究流程,山地所的科研人員已充分了解了易貢泥石流溝,對它的隱患也有了較為全面的認識。

然而,這樣的風險如何實現準確的預測,又是否存在其他更有效的防治手段——這些來自「山地災害博物館」的拷問,將困擾當下山地災害研究的難題暴露在了科研人員面前。

「要做山地災害鏈的研究,很多科研設備都需要自己設計製造。」山地所副所長陳曉清說,對災害鏈的研究,需要模擬振動、溫控、降雨三種工況疊加下的災害情況。

「這三種工況都考慮進來,可以有效研究土體破壞、滲流機理等,為大型碎屑流的運動距離預測、危險範圍分析提供基礎參數,也可以為冰川泥石流的土體破壞機理、啟動條件等提供基礎數據。」陳曉清說。

這些數據可以為山地災害的監測預警閾值提供更有力的支持,比如氣溫升高到何種程度會爆發冰川泥石流,降雨到什麼程度會引發泥石流,這些信息都可以實現量化,為有效的監測預警提供數據支撐。

然而,要收集整合齊這些關鍵數據,並最終走到準確監測預警那一步,仍有很遠的距離,也需要來自各方更加長期穩定的支持。

「中科院更加認識到了災害研究的重要性,正在開展聚合中國優勢減災科研力量的頂層設計。」陳曉清介紹說。

這意味著,在不遠的將來,中科院相關災害研究的力量,將更加緊密的協同和凝聚,攜手打通災害預判、風險分析、防治和災害管理的各個環節。

到那時,不僅災害研究的相關力量可以強強聯手,諸如微小衛星、微電子技術在數據傳輸等方面的優勢,也都將有望在山地災害的監測預警中大顯身手。

述評——

山地災害研究:在傳承中永續

他們,向災而行

王佳雯

從四川成都到西藏拉薩的川藏交通廊道,涵蓋了川藏公路、在建的川藏鐵路、規劃中的川藏高速公路,以及輸油管線、電力設施等重要線型基礎設施,也是中科院成都山地災害與環境研究所的重要科技布局之一。

從上世紀60年代開始,老一輩山地所人便著眼於對國道318、國道317山地災害的的調查和防治研究。我國首位從事泥石流研究的中科院院士崔鵬,自上世紀80年代以來就在川藏交通廊道上開展減災研究,2000年以後,又持續聚焦川藏交通減災與工程安全,並在減災機理及防治技術方面取得了重要突破。

從既有的川藏公路,到規劃中的川藏鐵路和川藏高速公路,山地所人對山地災害研究的積澱,在川藏交通廊道的災害調查、交通選線選址、災害防治工程中都發揮了至關重要的作用。

在這條涵蓋了中國最多山地災害災種的交通廊道上,山地所老一輩科學家曾帶著如今已成為總工程師、研究員的游勇,從米堆溝溝口徒步攀登至米堆冰川上游,考察冰川泥石流的鬆散物源。

餓了,用當地藏民老鄉給的生牛肉果腹;累了,在修路工程隊的木板上夜宿。那時的游勇不過二十五六歲,便已開始跟隨老一輩科學家行走在川藏交通廊道,為川藏公路的前期改造,與老科學家一起風餐露宿。5月離開,9月歸,回到研究所時,門衛已認不出被高原風吹日晒「雕琢」過的科學家們。

如今,西藏的發展需要更高標準的交通設施予以支持、保障。川藏鐵路、川藏高速公路,又再度讓山地所人多年在川藏交通廊道的積澱綻放光華。

此時,游勇已從二十幾歲的「青科」,變成五十幾歲的科研領路人。隨著年齡的增長,他的高反越來越嚴重,但跟隨在他身後的隊伍卻日漸龐大。他們的身旁,是全所兩百餘科研人員的支持,是年輕一代科研人員在一次次科學考察中的執著堅守。

雖然,年輕的科研人員楊宗佶曾在滑坡體的考察取樣中,看到巨石滾落到距離同事兩三米處,驚出一身冷汗;雖然,女性科研人員李秀珍,在考察中看到寄居在同事身上吸血的螞蟥,仍心有餘悸……但年輕一代的山地人所承載的不怕苦不喊累的氣質,支持他們在高海拔、長時間的野外作業中,依然苦中作樂。

記者跟隨科研人員考察川藏交通廊道期間,四川茂縣發生特大型山地滑坡,致使一百餘人被掩埋,山地所人在第一時間組織隊伍奔赴受災現場。

排除一處災害的喜悅,未能阻止類似茂縣災害發生的失落——在山地所人身上,山地災害已成為他們最敏感的神經。這份基於對國計民生安危責任的大愛,讓山地所人在一次次山地災害中與救援人員一道,成為向災而行的勇士;也在一次次重大工程保障中,成為排查災害、防禦災害的排頭兵。

未來,我們或許仍無法完全抵禦災害的侵襲,但這樣一個在位於海拔四五千米的滑坡堆積體上勘察探測、在坡度四五十度的泥石流堆積體上研究取樣的科學家群體,仍值得人們為他們的努力點個贊。

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