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科学家迎最棘手病例 把脉川藏铁路沿线山地灾害

2017-6-26 10:17:00  来源:新浪新闻  我要评论

 

  52岁的游勇是中国科学院成都山地灾害与环境研究所总工程师,形象地说他就像是给山地瞧病的“大夫”,其诊断对象是我国山区地质灾害,专治山洪、滑坡、泥石流等“疑难杂症”。如今,他迎来了从业以来最为棘手的一个“病例”:给川藏铁路沿线的山地灾害“把脉”。

  川藏铁路,是继青藏铁路之后我国又一条进藏“天路”,东起成都,西至拉萨,目前已纳入国家“十三五”规划并计划全线开工建设。然而,因其面临“显著的地形高差”“强烈的板块活动”“频发的山地灾害”和“敏感的生态环境”四大极具挑战性的难题,被称作“最难建的铁路”“最难天路”。

  这其中,“频发的山地灾害”又是决定川藏铁路建设成功与否的关键因素。在接受中国青年报?中青在线记者采访时,成都山地所副所长、研究员陈晓清说,“山地灾害”问题之于“川藏铁路”,正如“冻土”问题之于“青藏铁路”,甚至前者的严重性、预防治理难度比后者还要大。

  这也是为何,整个川藏铁路的“两头”,即成都至雅安段,拉萨至林芝段都已分别于2014年年底开工建设,而施工难度最大的雅安至林芝段,至今仍处在预可研阶段、而尚未全面开工的一大原因。游勇及其团队要做的就是试着破解这一路段的“山地灾害”难题。

  “最难病例”

  展开世界地图,西边是“世界第三极”青藏高原,东边是平均海拔几百米的四川盆地,中间就是川藏铁路要穿越的地方??一个在中国科学院院士、成都山地所副所长崔鹏眼中“活动断裂”加上“陡峻地形”的“地形急变带”。

  他同时向记者展示了中国强震及地震带分布图。该图显示,在东经104度左右的南北大地震带,以四川盆地西部的龙门山为中心,其东西向约70到150公里的水平距离内,垂直高差达4000米左右,地形梯度达2%??6%。

  如此一来,导致山地灾害频发的3个“病因”都有了。一是“滋生山地灾害频发的温床”,这里跨越多个地震带,构造活跃,强震多发,侵蚀作用强烈,有着灾害发生极为有利的地质环境条件;二是“病毒入侵力度足够强大”,中高山地高落差、大坡降的地形,为灾害发育提供巨大的能量条件;三是外因“刮风下雨是常事”,这里受季风和西风带影响,气候差异明显,为灾害发育提供了有利的气候和水源条件。

  也因此,这里成了我国山地灾害最活跃、类型最齐全、危害最严重的地区之一,被称作“山地灾害博物馆”。按照初步的走线方案,川藏铁路要穿越横断山区及西藏东南部高原、高山峡谷地带,横跨14条大江大河、21座4000米以上的雪山。

  游勇给出一组数据,仅川藏铁路帕隆藏布段为例,这个长271公里的路段,可能会发生冰湖溃决泥石流、冰水泥石流的灾害点就有399处;而在长360公里的鲜水河段,就有泥石流310处,滑坡241个。

  “没来过这边的人,对这些成千上百的数字可能没感觉,但其实每一个数字的背后都隐藏着巨大的灾害隐患。”游勇以1988年7月波密县米堆沟爆发冰湖溃决泥石流为例,当时那场泥石流冲毁G318国道40多公里,断道半年之久。那半年的时间,人和牲畜虽然有腿,却抵不过泥石流这拦路虎,多少出行只能作罢。

  游勇至今还记得,在去年10月召开的名为“破解川藏铁路山地灾害难题??‘川藏铁路建设的挑战与对策’”的学术交流会上,与会8位院士谈到这一问题时达成了一个共识,即“在如此复杂的地质环境条件下修建铁路,必将面临大量的科学和技术难题,其中山地灾害成为局部乃至全线的关键控制节点,关乎川藏铁路建设的成败”。

  “体检表”

  根据游勇团队统计,川藏铁路沿线可能会遭遇到的山地灾害包括滑坡灾害、泥石流灾害、水毁灾害、雪害、冰害、溜砂坡灾害。这其中,滑坡灾害又包括高陡边坡灾害、坍塌灾害,泥石流灾害则包括暴雨泥石流、冰川泥石流、混合型泥石流、冰湖溃决泥石流,雪害包括自然积雪灾害、风吹雪灾害、雪崩灾害。可以说是集各种山地灾害“疾病”为一体的“大病号”。

  在两年之前,游勇还没有给这位“病号”诊断的勇气。他说,川藏铁路沿线山地灾害分布规律不清,难以支撑铁路的选线。

  说白了,作为一个瞧山地病的“大夫”,游勇对这位“新病人”缺乏最为基本的认识,“川藏铁路将穿越以前一些科研观测的‘盲区’,那里究竟有没有泥石流,泥石流的危害有多大都不清楚,如此一来怎么建议铁路选线?”

  在他看来,他和他的团队必须要搞清楚至少4个问题,才能交上一份合格的“体检表”??

  一是查出来“究竟有什么病”,即搞清楚川藏铁路沿线泥石流、滑坡等山地灾害的区域分布规律是什么。

  二是“病害有多大”,即灾害活动对铁路工程的影响有多大。

  三是“开什么药方”,即如何科学划分铁路山地灾害的危险、安全区。

  四是“打什么疫苗”,即如何预知、预防和防治灾害以减少对铁路工程的影响。

  从2015年开始,中科院一项名为“川藏铁路山地灾害分布规律、风险分析与防治试验示范”的科技服务网络计划项目启动,牵头人就是游勇,要完成的目标也清楚地写着:“为川藏铁路选线提供技术支撑”“提出川藏铁路山地灾害系统解决方案”等,而“发表论文”只排在18项目标中的倒数第二位。

  “望闻问切”

  尽管对象有些特殊,但游勇和团队成员采用的“看病”方式,和“望闻问切”无甚差别。

  首先是“望”,穷尽包括遥感卫星在内的办法,来搞清楚铁路沿线的崩塌、滑坡、泥石流的数量、分布现状,接着是“闻问切”多管齐下,查阅历史资料,到实地踏勘、现场采样、试验分析、数值模拟,等等。

  对这些“大夫”来说,搞清楚“病人”的“病史”,对其下诊断书、开药方至关重要。但有时候仅靠“望”是很难搞清楚这一点,所以他们必须张口问,而且问的是当地历经岁月的“活化石”:“老大爷,您还记得这里发生最大规模的泥石流是什么时候吗?”

  很多人表示记不起来,或是回答得模棱两可。游勇这些有经验的“大夫”却有对抗老人“记忆衰退”的妙招,比如,对方回答时间时称 “70年代”还是“80年代”记不太清,这时游勇就会提醒“那时包产到户了没有?”一听国家大事,对方通常就能找到“时间坐标”,诸如此类的“联想记忆法”让这些山地灾害的“大夫”屡试不爽。

  他们要通过这样的调查访问,再结合植物的年龄、遥感卫星观测等数据,来确定最大规模的泥石流,究竟造成了多大影响:有没有冲毁桥梁,持续时间多长,当时有无降雨,受什么因素影响等,这些对如今的铁路选址至关重要??“总不能把铁路随意地建在泥石流频发的地区吧?”

  一个疑问随之而来:目前从成都到拉萨,如果选择驱车前行, 或者走317国道或者走318国道,这两条公路同样途经所谓的“山地灾害博物馆”,他们的修建选址经验,可否借鉴到“川藏铁路”上?

  遗憾的是,两者在很大程度上不可类比。陈晓清说,虽然两者所遭遇的山地灾害大同小异,但铁路对于山地病更为“敏感”,因此对选址及工程建设要求更高。一个最简单的例子,一旦发生事故,公路允许临时断道,可进行抢修,车辆可绕道而行,铁路却不允许这样的情况出现。

  “试开药方”

  科学家查出“病情”和“病因”后,接着通过实验和数据模拟演示“病害究竟有多大”,然后就要试着“开药方”。

  陈晓清说,从科学家的角度来看,如果风险特别大就“避开”;如果问题可以解决,而且能够节省成本,就“治理”。

  以泥石流为例,最怕出现的就是“零存整取”。陈晓清说,一拨又一拨零散的、轻微的泥石流,并不会带来特别大的危害。然而一旦“厚积薄发”, “一下子‘呼啦啦’都下来了,就很难控制”。

  发现这些规律后,他们可以着手开“药方”了。

  6月22日下午,中国青年报?中青在线记者随陈晓清、游勇等科学家来到日地沟,这是途经四川省甘孜藏族自治州康定县姑咱镇日地村的一条河。按照初步走线方案,川藏铁路泸定至康定段就要从中穿越而过,但这里泥石流、崩塌滑坡等山地灾害较为频繁。

  1952年7月,这里暴发过一次大规模的泥石流。成都山地所副研究员柳金峰了解到,当时,浓浓的泥浆卷带着大块石头及直径达一米多的树木滚动前进,生长了百年以上的核桃树,仅见树梢摇晃几下即被卷走。那次泥石流同时将当地的一座10米长、6米高的“天仙桥”卷走。

  柳金峰说,对于该沟泥石流、崩塌滑坡等山地灾害的危险性评价及其防治对策,是确定此段铁路选线至关重要的先决条件之一。

  根据初步的走线方案,在日地沟铁路桥近中心位置设置了一个桥墩。不过,游勇团队“体检”的结果提到,日地沟铁路桥梁可能受到两种崩塌滚石灾害的影响,一种是隧道口附近受到工程扰动的边坡、围岩可能发生松动掉落,另外高处崩落的滚石沿坡面运动,可能经过铁路线路造成危害。他们因此开出“药方”:“铁路拱桥方案+铁路桥上游缝隙坝拦挡+铁路桥下防护及排导”相结合。

  对他们来说,这是其中一份要提交的“体检表”和“药方”,也就是技术咨询报告,供决策者参考。游勇向中国青年报?中青在线记者透露,川藏铁路全线的技术咨询报告有望在今年年底完成。

  说起铁路何时建成,游勇说,按照原有进度,可能还要再等七八年。那时他应该已经退休了,不过他“同样期待”。

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