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踏遍高原探廊道 |
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——第二次青藏科考中兰州大学的灾害解码与生态守护 |
野外总行程122800公里,野外科考43次,取样3500余件,野外工作718天……这些数字,见证与丈量着青藏地区高等级公路多年冻土段和特定交通廊道地质灾害与生态风险评估科考队在第二次青藏高原科考中的汗水与脚步。
自参与第二次青藏高原综合科学考察以来,在应急任务负责人孟兴民教授带领下,团队一次次深入高原全域,用脚步丈量雪域、用科考探寻真相,肩负起查清青藏地区高等级公路多年冻土段和中尼交通廊道沿线灾害及生态本底、揭示成灾机制及道路工程影响、预测风险变化等核心使命。
一系列研究成果,为青藏高原可持续发展、重大工程建设安全及全球生态研究提供了关键科学支撑,在雪域高原书写下了属于兰大人的科研答卷。
队员们在进行土壤取样。兰州大学供图。
雪域高原上的毫米级“透视眼”
上世纪70年代,我国成功建设了多年冻土地区的全天候通车二级公路——青藏公路,使其成为全球服役年限最长的多年冻土沥青公路。2017年,世界上首条多年冻土区高速公路——共(和)玉(树)高速公路建成通车,让我国的多年冻土区高速公路建设技术走在了国际前列。
而如今,气候变化导致高原多年冻土不断退化,诱发了一系列的地质灾害和冻土工程病害,仅青藏公路工程病害率就超过30%,远超过了全球同类地区。
“尤其是热融滑塌在过去十年间增长极为迅速,其数量与面积分别增加了约1.5倍与3倍。”团队中负责未来气候变化条件下地质灾害风险预测的陈冠教授介绍。
因此,查明青藏公路多年冻土段沿线地质灾害的时空演化并预测其未来的风险对该路段的安全运营与维护就变得至关重要。
在本次科考中,团队系统查清了青藏地区高等级公路多年冻土段及中尼交通廊道的地质灾害、孕灾因子、生态系统及生物多样性的历史与现状,揭示了地质灾害时空分布与成灾机理,明确其对已建、未建、在建工程的具体影响,为后续防控工作奠定了坚实基础。
“冻融作用让青藏高原的山体‘脾气’变得捉摸不透,时而冻胀隆起、时而融沉收缩,这种反复起伏的变形,让该区域的地质监测工作尤为困难。”团队中负责利用InSAR做前期灾害识别与潜在灾害预测的张毅副教授说。
擅长捕捉毫米级变形的InSAR技术,本是地质灾害监测的“得力干将”,但面对高原冻融型灾害却出现“水土不服”。
面对从未经历过的技术瓶颈,团队沉下心来深耕高原冻融灾害的变形规律。通过长期观测区域灾害体的运动特征,团队发现想要识破冻融型灾害的“伪装”,不能只看单一的变形速率,必须结合完整的持续时间序列运动规律,才能精准锁定隐患。
这一创新思路让InSAR技术在高原“重获新生”,成功实现了灾害隐患的高效早期识别。
滑坡体的物质调查与取样。兰州大学供图。
揭秘缓坡下的“隐形巨兽”
科考过程中,团队在青藏高原东北缘贵德盆地及周边,即日月山倒淌河镇清水湖一带,锁定了现今全球范围规模最大的地震液化诱发侧向扩展滑坡。
“这个地方的坡度只有3-5度,肉眼几乎难以察觉,按常识判断根本不可能发生滑坡。”张毅回忆道。但就是在这样的缓坡区域,却出现了面积超5平方公里的巨型滑坡,如此规模的滑坡在缓坡地带极为罕见。
时间回溯到2019年,在一次国际合作交流中,孟兴民首次关注到这处特殊的滑坡区域,并提出核心科研假设:这绝非普通滑坡,其成因必然与地震液化相关。孟兴民解释,唯有地震液化才能让岩土体强度瞬间丧失,进而使物质在极缓坡度下发生大规模侧向运动。而地震液化导致的滑坡体积可达普通滑坡百倍以上,其伤害力也更惊人。
为验证这一假设,兰大团队成员4次奔赴研究区域。通过长期系统的野外勘测、样本采集与实验室分析,结合年代学测试技术,团队最终厘清了滑坡的完整演化脉络。
6000年前,青藏高原上的“稳定锁”——永久冻土,变成了季节性冻土。冻融循环改变了地下水分布,再加上深厚的砂砾石堆积层,一旦遭遇地震,饱水的砂砾石就会像稀泥一样液化,最终形成了体积超5亿立方米的巨型滑坡。
日月山巨型侧向扩离滑坡还不是个例。2023年积石山地震中的金田-草滩滑坡,更让团队揭开了另一种隐蔽的灾害真相,用科学力量为灾后防控提供了关键支撑。
这一滑坡起初被广泛报道为由“砂涌”引发,经团队现场勘察与深度研判,最终被纠正为地震触发的“双层液化型滑坡”。团队曾润强副教授解释道,这一结论不仅及时厘清了认知偏差,更首次提出了河流阶地滑坡的全新成灾机制。
团队发现,地处青藏高原边缘与黄土高原过渡带的金田-草滩滑坡因独特的地貌单元、活跃的构造运动,加上长期人工灌溉带来的地下水条件改变,共同为滑坡发生埋下伏笔。
这一发现不仅填补了山前河流阶地滑坡研究的空白,更像一声敲响在黄土高原地区的警钟。
热融滑塌地球物理勘查。兰州大学供图。
摸清中尼交通廊道的生态“家底”
中尼交通廊道是共建“一带一路”倡议下连接中国与尼泊尔的核心枢纽。中尼廊道中国段大多地区地势高亢,地形、土壤、水文、气候条件非常复杂,生态环境极为脆弱,同时又分布有丰富多样、独具特色的高寒生态系统类型和珍稀濒危动植物类群,是全球生物多样性保护的重点区域。
在此背景下,承担专题任务的岳东霞教授团队肩负起为中尼交通廊道(国内段)做一场全方位“生态地质体检”的重任。他们的核心任务,是系统调查廊道沿线的生物多样性、生态系统与地质灾害现状,搭建起植物物种多样性数据平台,摸清沿线野生动物的分布规律、食物网构成及栖息地情况,让这条跨境通道的生态地质“家底”首次清晰呈现。同时评估廊道道路工程建设及地质灾害对动植物多样性的影响。
通过现场观察与科学核算,科考团队发现中尼交通廊道沿线共分布着13种狭域植物物种,其中3种被列入《世界自然保护联盟濒危物种红色名录》,密叶红豆杉被同时纳入《濒危野生动植物种国际贸易公约》与《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划》。
动物调查中,同样有令人惊喜又揪心的发现:濒危物种猎隼,仅在聂拉木捕捉到一只身影;易危物种中华斑羚,也仅在吉普大峡谷附近发现一头踪迹。两种珍稀动物的罕见现身,不仅印证了区域生态的独特价值,也凸显了中尼交通廊道沿线生物多样性保护的迫切性。
团队提出一种创新路域生态风险评估方法:通过建立已有道路与植被盖度的幂函数关系,精准预测拟建工程沿线植被覆盖变化,再结合“暴露度-脆弱性”原理,算出工程建设后的生态系统脆弱性与生态风险,为工程规划提供了科学依据。
团队打造了一套全新的路域生态系统脆弱性评估框架,从生境条件、生态系统结构与服务三个维度多方位呈现2000-2022年廊道生态脆弱性的时空变化,这套框架聚焦生态系统内部属性,易应用、可扩展。
从毫米级灾害识别技术的创新突破,到全球最大地震液化滑坡的真相揭晓;从积石山地震后的逆行求证,到中尼交通廊道的全面“生态体检”……兰州大学团队以硬核的技术实力、踏遍高原的执着坚守,不仅填补了学术空白、规避了工程风险,更深刻呼应着国家生态安全战略的时代需求。
未来,团队的研究将持续聚焦高原生态地质演化规律,进一步深化技术创新与成果转化,为青藏高原可持续发展、国家生态安全屏障建设提供更坚实的支撑。
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