加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點,為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學院辦院方針

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科學家把脈“最難建的鐵路”

挺進“魔鬼”川藏線

2017-06-26 中國青年報 邱晨輝
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語音播報

在318國道川藏線康巴高原折多山段拍攝的恰似“銀蛇”舞動的盤山公路。視覺中國供圖(資料圖片)

  52歲的游勇是中國科學院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所總工程師,形象地說他就像是給山地瞧病的“大夫”,其診斷對象是我國山區(qū)地質(zhì)災(zāi)害,專治山洪、滑坡、泥石流等“疑難雜癥”。如今,他迎來了從業(yè)以來最為棘手的一個“病例”:給川藏鐵路沿線的山地災(zāi)害“把脈”。

  川藏鐵路,是繼青藏鐵路之后我國又一條進藏“天路”,東起成都,西至拉薩,目前已納入國家“十三五”規(guī)劃并計劃全線開工建設(shè)。然而,因其面臨“顯著的地形高差”“強烈的板塊活動”“頻發(fā)的山地災(zāi)害”和“敏感的生態(tài)環(huán)境”四大極具挑戰(zhàn)性的難題,被稱作“最難建的鐵路”“最難天路”。

  這其中,“頻發(fā)的山地災(zāi)害”又是決定川藏鐵路建設(shè)成功與否的關(guān)鍵因素。在接受中國青年報·中青在線記者采訪時,成都山地所副所長、研究員陳曉清說,“山地災(zāi)害”問題之于“川藏鐵路”,正如“凍土”問題之于“青藏鐵路”,甚至前者的嚴重性、預(yù)防治理難度比后者還要大。

  這也是為何,整個川藏鐵路的“兩頭”,即成都至雅安段,拉薩至林芝段都已分別于2014年年底開工建設(shè),而施工難度最大的雅安至林芝段,至今仍處在預(yù)可研階段、而尚未全面開工的一大原因。游勇及其團隊要做的就是試著破解這一路段的“山地災(zāi)害”難題。

  “最難病例”

  展開世界地圖,西邊是“世界第三極”青藏高原,東邊是平均海拔幾百米的四川盆地,中間就是川藏鐵路要穿越的地方——一個在中國科學院院士、成都山地所副所長崔鵬眼中“活動斷裂”加上“陡峻地形”的“地形急變帶”。

  他同時向記者展示了中國強震及地震帶分布圖。該圖顯示,在東經(jīng)104度左右的南北大地震帶,以四川盆地西部的龍門山為中心,其東西向約70到150公里的水平距離內(nèi),垂直高差達4000米左右,地形梯度達2%~6%。

  如此一來,導致山地災(zāi)害頻發(fā)的3個“病因”都有了。一是“滋生山地災(zāi)害頻發(fā)的溫床”,這里跨越多個地震帶,構(gòu)造活躍,強震多發(fā),侵蝕作用強烈,有著災(zāi)害發(fā)生極為有利的地質(zhì)環(huán)境條件;二是“病毒入侵力度足夠強大”,中高山地高落差、大坡降的地形,為災(zāi)害發(fā)育提供巨大的能量條件;三是外因“刮風下雨是常事”,這里受季風和西風帶影響,氣候差異明顯,為災(zāi)害發(fā)育提供了有利的氣候和水源條件。

  也因此,這里成了我國山地災(zāi)害最活躍、類型最齊全、危害最嚴重的地區(qū)之一,被稱作“山地災(zāi)害博物館”。按照初步的走線方案,川藏鐵路要穿越橫斷山區(qū)及西藏東南部高原、高山峽谷地帶,橫跨14條大江大河、21座4000米以上的雪山。

  游勇給出一組數(shù)據(jù),僅川藏鐵路帕隆藏布段為例,這個長271公里的路段,可能會發(fā)生冰湖潰決泥石流、冰水泥石流的災(zāi)害點就有399處;而在長360公里的鮮水河段,就有泥石流310處,滑坡241個。

  “沒來過這邊的人,對這些成千上百的數(shù)字可能沒感覺,但其實每一個數(shù)字的背后都隱藏著巨大的災(zāi)害隱患。”游勇以1988年7月波密縣米堆溝爆發(fā)冰湖潰決泥石流為例,當時那場泥石流沖毀G318國道40多公里,斷道半年之久。那半年的時間,人和牲畜雖然有腿,卻抵不過泥石流這攔路虎,多少出行只能作罷。

  游勇至今還記得,在去年10月召開的名為“破解川藏鐵路山地災(zāi)害難題——‘川藏鐵路建設(shè)的挑戰(zhàn)與對策’”的學術(shù)交流會上,與會8位院士談到這一問題時達成了一個共識,即“在如此復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境條件下修建鐵路,必將面臨大量的科學和技術(shù)難題,其中山地災(zāi)害成為局部乃至全線的關(guān)鍵控制節(jié)點,關(guān)乎川藏鐵路建設(shè)的成敗”。

  “體檢表”

  根據(jù)游勇團隊統(tǒng)計,川藏鐵路沿線可能會遭遇到的山地災(zāi)害包括滑坡災(zāi)害、泥石流災(zāi)害、水毀災(zāi)害、雪害、冰害、溜砂坡災(zāi)害。這其中,滑坡災(zāi)害又包括高陡邊坡災(zāi)害、坍塌災(zāi)害,泥石流災(zāi)害則包括暴雨泥石流、冰川泥石流、混合型泥石流、冰湖潰決泥石流,雪害包括自然積雪災(zāi)害、風吹雪災(zāi)害、雪崩災(zāi)害。可以說是集各種山地災(zāi)害“疾病”為一體的“大病號”。

  在兩年之前,游勇還沒有給這位“病號”診斷的勇氣。他說,川藏鐵路沿線山地災(zāi)害分布規(guī)律不清,難以支撐鐵路的選線。

  說白了,作為一個瞧山地病的“大夫”,游勇對這位“新病人”缺乏最為基本的認識,“川藏鐵路將穿越以前一些科研觀測的‘盲區(qū)’,那里究竟有沒有泥石流,泥石流的危害有多大都不清楚,如此一來怎么建議鐵路選線?”

  在他看來,他和他的團隊必須要搞清楚至少4個問題,才能交上一份合格的“體檢表”——

  一是查出來“究竟有什么病”,即搞清楚川藏鐵路沿線泥石流、滑坡等山地災(zāi)害的區(qū)域分布規(guī)律是什么。

  二是“病害有多大”,即災(zāi)害活動對鐵路工程的影響有多大。

  三是“開什么藥方”,即如何科學劃分鐵路山地災(zāi)害的危險、安全區(qū)。

  四是“打什么疫苗”,即如何預(yù)知、預(yù)防和防治災(zāi)害以減少對鐵路工程的影響。

  從2015年開始,中科院一項名為“川藏鐵路山地災(zāi)害分布規(guī)律、風險分析與防治試驗示范”的科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計劃項目啟動,牽頭人就是游勇,要完成的目標也清楚地寫著:“為川藏鐵路選線提供技術(shù)支撐”“提出川藏鐵路山地災(zāi)害系統(tǒng)解決方案”等,而“發(fā)表論文”只排在18項目標中的倒數(shù)第二位。

  “望聞問切”

  盡管對象有些特殊,但游勇和團隊成員采用的“看病”方式,和“望聞問切”無甚差別。

  首先是“望”,窮盡包括遙感衛(wèi)星在內(nèi)的辦法,來搞清楚鐵路沿線的崩塌、滑坡、泥石流的數(shù)量、分布現(xiàn)狀,接著是“聞問切”多管齊下,查閱歷史資料,到實地踏勘、現(xiàn)場采樣、試驗分析、數(shù)值模擬,等等。

  對這些“大夫”來說,搞清楚“病人”的“病史”,對其下診斷書、開藥方至關(guān)重要。但有時候僅靠“望”是很難搞清楚這一點,所以他們必須張口問,而且問的是當?shù)貧v經(jīng)歲月的“活化石”:“老大爺,您還記得這里發(fā)生最大規(guī)模的泥石流是什么時候嗎?”

  很多人表示記不起來,或是回答得模棱兩可。游勇這些有經(jīng)驗的“大夫”卻有對抗老人“記憶衰退”的妙招,比如,對方回答時間時稱 “70年代”還是“80年代”記不太清,這時游勇就會提醒“那時包產(chǎn)到戶了沒有?”一聽國家大事,對方通常就能找到“時間坐標”,諸如此類的“聯(lián)想記憶法”讓這些山地災(zāi)害的“大夫”屢試不爽。

  他們要通過這樣的調(diào)查訪問,再結(jié)合植物的年齡、遙感衛(wèi)星觀測等數(shù)據(jù),來確定最大規(guī)模的泥石流,究竟造成了多大影響:有沒有沖毀橋梁,持續(xù)時間多長,當時有無降雨,受什么因素影響等,這些對如今的鐵路選址至關(guān)重要——“總不能把鐵路隨意地建在泥石流頻發(fā)的地區(qū)吧?”

  一個疑問隨之而來:目前從成都到拉薩,如果選擇驅(qū)車前行, 或者走317國道或者走318國道,這兩條公路同樣途經(jīng)所謂的“山地災(zāi)害博物館”,他們的修建選址經(jīng)驗,可否借鑒到“川藏鐵路”上?

  遺憾的是,兩者在很大程度上不可類比。陳曉清說,雖然兩者所遭遇的山地災(zāi)害大同小異,但鐵路對于山地病更為“敏感”,因此對選址及工程建設(shè)要求更高。一個最簡單的例子,一旦發(fā)生事故,公路允許臨時斷道,可進行搶修,車輛可繞道而行,鐵路卻不允許這樣的情況出現(xiàn)。

  “試開藥方”

  科學家查出“病情”和“病因”后,接著通過實驗和數(shù)據(jù)模擬演示“病害究竟有多大”,然后就要試著“開藥方”。

  陳曉清說,從科學家的角度來看,如果風險特別大就“避開”;如果問題可以解決,而且能夠節(jié)省成本,就“治理”。

  以泥石流為例,最怕出現(xiàn)的就是“零存整取”。陳曉清說,一撥又一撥零散的、輕微的泥石流,并不會帶來特別大的危害。然而一旦“厚積薄發(fā)”, “一下子‘呼啦啦’都下來了,就很難控制”。

  發(fā)現(xiàn)這些規(guī)律后,他們可以著手開“藥方”了。

  6月22日下午,中國青年報·中青在線記者隨陳曉清、游勇等科學家來到日地溝,這是途經(jīng)四川省甘孜藏族自治州康定縣姑咱鎮(zhèn)日地村的一條河。按照初步走線方案,川藏鐵路瀘定至康定段就要從中穿越而過,但這里泥石流、崩塌滑坡等山地災(zāi)害較為頻繁。

  1952年7月,這里暴發(fā)過一次大規(guī)模的泥石流。成都山地所副研究員柳金峰了解到,當時,濃濃的泥漿卷帶著大塊石頭及直徑達一米多的樹木滾動前進,生長了百年以上的核桃樹,僅見樹梢搖晃幾下即被卷走。那次泥石流同時將當?shù)氐囊蛔?0米長、6米高的“天仙橋”卷走。

  柳金峰說,對于該溝泥石流、崩塌滑坡等山地災(zāi)害的危險性評價及其防治對策,是確定此段鐵路選線至關(guān)重要的先決條件之一。

  根據(jù)初步的走線方案,在日地溝鐵路橋近中心位置設(shè)置了一個橋墩。不過,游勇團隊“體檢”的結(jié)果提到,日地溝鐵路橋梁可能受到兩種崩塌滾石災(zāi)害的影響,一種是隧道口附近受到工程擾動的邊坡、圍巖可能發(fā)生松動掉落,另外高處崩落的滾石沿坡面運動,可能經(jīng)過鐵路線路造成危害。他們因此開出“藥方”:“鐵路拱橋方案+鐵路橋上游縫隙壩攔擋+鐵路橋下防護及排導”相結(jié)合。

  對他們來說,這是其中一份要提交的“體檢表”和“藥方”,也就是技術(shù)咨詢報告,供決策者參考。游勇向中國青年報·中青在線記者透露,川藏鐵路全線的技術(shù)咨詢報告有望在今年年底完成。

  說起鐵路何時建成,游勇說,按照原有進度,可能還要再等七八年。那時他應(yīng)該已經(jīng)退休了,不過他“同樣期待”。

  (原載于《中國青年報》 2017-06-26 12版)

打印 責任編輯:侯茜

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