作者:王佳雯 张林 来源:科学网 www.sciencenet.cn 发布时间:2016/12/12 19:26:07
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中科院成都山地所成立50年:率先行动风头正劲

2012年8月17日,中国科学院院长白春礼现场考察指导西藏樟木滑坡防治工作


2016年10月26日,国务院新闻办公室举行中国科学院《西藏生态安全屏障保护与建设工程建设成效评估》发布会。(国务院新闻办公室供图)

自然灾害频繁、生态环境脆弱、人民生命财产安全遭到威胁,横亘在中国山区面前的问题,让陆域国土面积三分之二的山区、40%以上人口居住在山区的中国难以忽视,也让中科院成都山地灾害与环境研究所(以下简称山地所)“认知山地、服务国家,关注山地、支撑未来”的呐喊有了最坚实的现实基础。

2020年全面建成小康社会,这是党中央对人民的庄严承诺。而中科院对科技如何在小康社会建设进程中发力的思考,凝练成“三个面向”“四个率先”的新时期办院方针,亦为山地所进发的脚步明确了方向。

作为中科院四类机构改革首批进入特色研究所试点的单位,山地所将山地灾害、山地环境与山区发展有机融合,已探索出了一条“科学-技术-工程-用户”有机互动的创新链条,并借此在以科学技术服务国民经济主战场的长卷中,浓墨重彩地书写下了带有自身气质的壮丽篇章。

积淀:几十年磨出西藏好生态

10月26日,在国务院新闻办公室举办的新闻发布会上,中科院西藏生态安全屏障工程(2008—2014年)评估工作所形成的《西藏生态安全屏障保护与建设工程(2008—2014年)建设成效评估》对外正式发布。

山地所西藏生态环境与发展研究室主任王小丹告诉记者,成果背后凝结着的是山地人几十年的科学积淀。

据山地所研究员程根伟介绍,上世纪80年代,山地所的老所长钟祥浩一直在参与西藏的相关工作,在生态保护乃至当地社会经济发展方面做出了不懈的努力。

西藏工作经验的积累,伴随着被称为 “亚洲水塔”、“气候变化调节器”的西藏,生态地位的日益提高,老一辈山地人的探索也逐步升华为打造国家层面的“生态安全屏障”的科学思想。

作为钟祥浩的学生,全程参与西藏高原国家生态安全屏障保育项目的王小丹告诉记者,由于西藏气候变化与人类活动,西藏面临着诸如冰川退缩、草地退化、冻土退化等诸多生态问题。

以往保护措施“头痛医头脚痛医脚”,收效甚微,让山地所科研团队看在眼里急在心里。

“当时我们认为,应该将西藏生态保护定位到国家生态安全的高度,把破碎化的、撒胡椒面式的生态保护和退化生态修复方式予以整合。”王小丹回忆称。

20年科学积淀、几年间不懈推动,山地人站在西藏生态保护与社会经济可持续发展的科学理念上,总体把关、科学谋划,终将科学思想酝酿成为西藏自治区政府改善当地生态环境提供切实科学依据的行动指南——《西藏生态安全屏障保护与建设规划(2008-2030)》。

时间荏苒,八年努力,《规划》效果几何?

王小丹与程根伟等山地人又力担重任,用中立、客观、科学的评估,给出了“西藏生态系统功能向好”的总体评价,回应了世界对西藏生态的关注。

“工程实施前后对比,西藏生态指标提高了2.5%左右。”程根伟介绍称,这其中包含生物链的增加、土壤碳库的增加、生态服务功能增加等诸多指标的综合评判。

多年努力虽仅换来了2.5%这一看上去并不高的改善,但山地人心中却满是肯定。事实上,以往西藏的最主要问题是生态退化,因而“只要不退化就是成绩,有一点点提升就是意外收获”。而可喜的是,评估发现“草地退化基本得到遏制,沙化、重沙化区基本得到明显控制”。

正因产生了良好生态修复效应,王小丹才将山地所西藏生态安全屏障保育项目看作“用科学思想指导地方的经济社会发展,把科学方法用到实践的典型案例”。

攻关:樟木治理架起思想与行动的桥梁

位于喜马拉雅山南麓的西藏樟木口岸距拉萨736公里,距尼泊尔加德满都120公里,是我国与尼泊尔唯一有公路相连的陆路通商口岸,也是西藏目前唯一具有一定规模的国际贸易口岸。

然而,这一扼住中尼公路咽喉的口岸要道却因坡陡、雨多饱受滑坡困扰,令建筑物、交通地面、城市排水等基础设施建设的安全遭受威胁。更重要的是,前期对樟木滑坡治理的种种投入都不能彻底解决,令这条交通要道的“保通”工作,变成了摆在当地政府面前的一道难题。

2012年,当西藏自治区政府向中科院提出樟木滑坡急需全面治理的技术需求时,山地所在灾害研究中多年的积累派上了大用场。

在中科院科发局的支持下,山地所作为牵头负责单位,针对西藏樟木特大滑坡防治难题的勘察和方案制定工作,与院内外单位开展了大量翔实勘探分析工作。

专家告诉记者,勘探工作共完成了14个坑槽、20个点原位的推剪、渗透、颗分、重度等试验,开展现场钻探18个点,总钻深1326.55米,完成了39个点位的地形测量,总侧面5.9平方公里,远远超过勘察规范的要求。

在获得详实数据的基础上,山地所利用实验平台反复模拟测试,开展了72组室内试验,104组野外采集并室内测试,并本着严谨、科学的态度,对采样和收集数据的合理性、真实性及与年代变化的衔接性进行了反复的实验和数值模拟反演。

前期大量的工作,山地所提出了运用综合灾害防治和优化城镇功能格局分布相结合的科学治理方案。在通过多达12次的专题研讨和两次专业技术咨询后,最终形成了全新的综合防治系统方案,并得到国土部等多部门的专家评估,认为“可行”。

回顾当年,山地所人一步一个脚印地完成了对樟木口岸地质灾害的分布、特点和危害性的科学评估,并提出了治理的系统方案及经费估算,让治理樟木口岸灾害的方向和方法在自己的手中展露出了清晰的脉络。

借助山地所提供的科学思路和方案,西藏自治区政府申请到了近40亿的国家专项资金用于樟木口岸的防灾减灾。困扰多年的滑坡难题在科学方案的指导下终于看到了解决的曙光。而这也是山地所人心中的战场所在——科技为民、服务国家。

山地人用深厚的科学积淀架起了科学思想与实践行动间的桥梁。传承:一条路作一辈子的事业

2008年汶川地震、2010年舟曲泥石流、2013年芦山地震……灾害频发的中国山区,从来少不了山地人的身影。

建所50年,一个个极具辨识度的防灾减灾项目,使山地所的影响力位居国内相关领域的前列。

山地所借助丰富的经验和深厚的知识传承,吸引许多行业用户在遭遇技术难题时迈进研究所的大门。“老用户”——中铁二院在设计令人棘手的川藏铁路时,便是如此。

“从成都到拉萨铁路规划大概1800 多公里。”山地所总工程师游勇告诉记者,而今年他已经3次驱车从成都开车一路跋涉到拉萨。

让游勇如此上心的川藏铁路,穿越了“全世界山地灾害类型最为齐全”的地区。

这里不仅崩塌、滑坡、泥石流、溜砂坡、山洪、冰害、雪害、风害集中“登场”,甚至从上世纪至今最典型、规模最大、危害最为严重的自然灾害也都发生在这里。

灾情凶猛,但这条从成都到拉萨的交通“大动脉”,却因对西藏建设、及我国与南亚周边国家经济贸易往来中极具战略意义,而势在必行。

如何从地质构造、区域经济发展、山地灾害、安全运行方面综合考虑,寻找到安全性、经济性和生态性兼备的铁路线路,成为山地人需攻克的难关。

2015年中科院科发局支持的STS项目-川藏铁路山地灾害防治关键技术启动,但这条铁路2018年就要全面动工。时间紧、任务重,重重高压下的山地人却稳扎稳打,从基础开始突破。

“要保证200km/h的速度下穿越这一区域,对地质灾害、规律的认识非常重要。”山地所原所长邓伟说。

科研人员首先通过“灾害判识、发育特征和危险性评价”对川藏铁路沿线的灾害点进行了系统排查,以寻找破解沿线灾害规律的关窍。

“有的灾害点规模很大,但危险性不大,有的灾害点比较小,但危害性比较大。”游勇说。

这就需要山地人依托学科积累进行科学的评估,绕避开可能对线路带来毁灭性影响的灾害点。

与工程紧密相连的川藏铁路项目中也蕴含着许多需要突破的科学问题,比如地处高寒地区的冰川泥石流参数如何计算,这便是游勇十分关心的基础问题之一。

“我们要建立一套高寒地区冰川泥石流的计算公式,通过物理模型、数字模拟计算参数,现在已经提供具体参数给设计单位中铁二院。”游勇解释称,其中涉及泥石流淤积范围、冲击能量最大的位置信息、以及相应铁路桥墩如何防护等十分具体的信息,给设计单位提供实打实的支持。

如今,川藏铁路成都到雅安段已经动工,拉萨到林芝段也已开工建设,最困难的雅安到林芝段也已开始预可研。预计2018年,这条“难于上青天”的川藏铁路将按时全面动工。

而对于山地所而言,即使川藏铁路建成,研究所在这条线路上的科研工作也不会结束。

突破: 精妙方案消污染于无形

拥有特殊紫色土壤的巴蜀之地,被视作肥沃的“天府之国”,然而在1998年洪水自然灾害前,这片紫色土地却因水土流失严重,一度成为河流污染源的重要来源。

山地所土壤与环境研究室主任朱波告诉记者,当时随着农业施肥的增多,肥料随着流失的水土进入江河,面源污染严重,也成为了三峡库区水质富营养化的重要来源。

调查发现,三峡库区居民点景观仅以不足5%的土地面积贡献了流域约30%的氮磷负荷。要保护三峡、保护长江,便无法忽视面源污染给水质带来的威胁。

山地所科研团队因需而动,依托中科院盐亭紫色土农业生态站、中科院三峡库区水土保持与环境研究站建立的国内一流的面源污染实验观测平台,抽丝剥茧终于揭开紫色土区域面源污染物来源、迁移方式和路径、对水环境影响等一系列问题的神秘面纱。

借此,科研人员寻找到了影响三峡水质的两大污染源:农业施肥和农村分散生活污染物。

耕地施肥所带来的污染问题已然得到了社会各界的重视,而农村分散生活污染给长江流域水质带来的危害却常常为人们所忽视。但朱波却认为这才是未来防治的重点。

在控制源头的基础上,科学家设计出在传输路径中不断消耗污染物的方案,同时在末端通过池塘或者水田做进一步净化。通过这一整套从药(肥)减施,到生态沟渠消耗,再到人工湿地净化的全程控制技术,能够使农业生产用水在入库前达到Ⅲ类水质。

由此,这套主要针对农村面源污染治理的综合方案受到政府、企业、农户的广泛欢迎,并在在三峡库区得到了良好的推广示范。同时,“这一技术已在绵阳、德阳等长江上游的六七个地区得到了应用,取得了良好的效果。”朱波说。

而这些,仅仅是三峡库区水土流失与面源污染控制试验研究工作的一小部分。农田面源污染治理解决的是岸上、坡面的问题。但库区生态屏障是一个整体,它还包括岸下的库岸缓冲带、消落带的问题以及岸上更大范围的林地问题。

“我们把缓冲带、消落带连起来做,因为无论是植被还是生态功能,它们都具有连通性。”为了寻找“既耐淹又抗旱”的护岸植被,该团队已经在库区试验段进行了十余年的科研攻关,并陆续筛选出十多种符合要求的植物。

由点及线,由线至面,山地所提供的解决方案总是环环相扣,紧密如网。而这便是山地所“系统解决方案”的精妙所在。

飞跃:“一带一路”打造中国科学符号

2010年,中国路桥公司在巴基斯坦境内改扩建中巴公路时发生滑坡,形成堰塞湖。山地所和欧盟相关机构均提交了治理方案,而最终山地所的方案获得采纳,还被写入“中巴政府联合公告”。

事实上,在国际舞台上,山地所早已名声在外。

委内瑞拉特大泥石流、尼泊尔地震,在国际山地减灾防灾中一直深入灾区一线的山地所人,用所言所行展示出了中国科学家的责任和担当,也在受灾国家用科学知识增加了“中国”二字的分量。

虽然成绩斐然,但崔鹏院士更希望能发起中国主导的国际科学计划,让世界看到中国在国际减灾中的作为。

此时,国家“一带一路”战略的实施,让崔鹏看到了梦想成真的机会。

“一带一路”的互联互通要涉及到很多基础设施,而沿线国家也饱受自然灾害之苦,要建设基础设施,防灾减灾成为无法回避的难题。

防灾减灾需求紧迫,但“一带一路”沿线许多国家自身减灾能力的薄弱,中国科学家的支持显得尤为重要。

伴随着国家“一带一路”计划的推进,科技力量在其中的支撑作用也逐步得以加强。今年10月,中科院推出“一带一路”自然灾害风险与综合减灾国际研究计划,让减灾成为了相关科学部署的重要组成部分。

而在崔鹏院士心中对该研究计划有着更殷切的期盼。

他希望这一研究计划在国内得到更多支持,更希望沿线国家科研机构、政府部门的积极配合共同参与,将该计划与国际综合减灾研究计划(IRDR)成功对接,并获得如联合国减灾署等国际机构的认可。

毕竟,“我们做的工作,不是中国自己的事情,不是为了一己私利,而应该是在联合国框架下做的国际工作。”崔鹏说。

而实现国际化的路径,不仅包括他正在努力促成的由中国科学家主导这项国际科学计划,还包括国立研究所能够在科学研究的理论认识和技术进步上同样获得国际认同,在国际上处于领先水平。

如今,该研究计划已获得国际综合减灾研究计划认可,并被视作“旗舰项目”在相关国际会议上广泛推介。世界在国际减灾中,再次听到了中国科学家的声音。

“以前大部分科学研究,都是在别人制定的科学计划中尽可能参与,现在我们要自己提出中国人为主导的科学计划。”崔鹏希冀着,借由“一带一路”战略的推进,在国际减灾中让中国科技的主导价值得到凸显。

“中国在国际减灾、可持续发展领域里面,不仅要扮演重要角色,甚至可以成为一个标志,起到引领作用。”崔鹏说。

 

 
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