作者:见习记者 姜天海 来源:《科学新闻》 发布时间:2015/1/6 11:22:20
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记中科院成都山地所:远山的科学召唤

 
一阵“轰隆”声响,泥石流运动撞击的嘶鸣惊醒了寂静的山村。睡梦中的山娃子被爸妈熟练地背起。顷刻间,泥石流吞噬了整个村子。家,又没了,只剩下满目疮痍的碎石场。
 
在西南山区,这样的灾难绝非偶然。
 
地震、泥石流、山体滑坡、崩塌等灾害时有发生。但很多人都没有想到,将视野放大至全国,中国竟有2/3的陆域国土是山地,还有6亿多人居住在山区。
 
如此情形,山地的防灾减灾与安全发展,关系着中国的未来。而山区未来如何发展,是摆在国家和社会面前的一道难题。要破解这道难题,人类必须掌握山地科学规律,通过实践探索寻求破解的正确答案。
 
在祖国西南,成都平原腹地,坐落着全国唯一以山地研究命名的国立科研机构——中国科学院成都山地灾害与环境研究所(以下简称“成都山地所”)。半个世纪以来,他们不畏艰险探索山地科学规律、服务于山区重大需求,只因怀揣“关注山地,支撑未来”的执念。
 
守山有责
 
2008年5月15日16时的北川,突如其来的浩劫仍然让人们惊魂未定。
 
此时,成都山地所研究员、现中科院院士崔鹏正在带队试图突破沿河坝的道路,深入北川县查看次生灾害的潜在威胁。其实,就在汶川8.0级特大地震发生的第二天,成都山地所就已向地震应急抢险救灾指挥部提交申请,要求进入震中地区实地考察灾情。
 
作为我国第一位泥石流专业的博士,崔鹏凭着多年的研究积累和对山地灾害的深入认知,意识到灾害才刚刚开始。果然,一到北川,他就发现了2个距离县城很近的堰塞湖。
 
此时的成都山地所内,硕大的打印机不停歇地绘制出灾区最新情况的地图,科学家们正通过解译卫星数据,计算强震后3000万立方米的巨型滑坡将可能形成怎样的风险。
 
由滑坡堵塞河道形成的唐家山堰塞湖如高悬的达摩克利斯之剑,一旦遭遇上游持续来水、余震或暴雨、湖水将倾巢而下,吞噬整个北川县城附近的幸存者和救援人员。
 
此时,最需要的是山地科学家们的专业判断和处置建议。
 
崔鹏和专家组成员的报告引起了时任国务院总理温家宝的重视,前线指挥部立即根据报告的建议,对唐家山堰塞湖进行紧急疏散和泄洪,确保了下游上万名救灾人员和幸存者的安全。
 
“我觉得他们是在真正帮助人民做一些实事。”Lei Yu在新加坡国立大学结构工程专业读硕士时就知道成都山地所在灾害研究上国际领先,去年慕名到此攻读岩土专业的博士学位。
 
但凡遇到山地灾害,逆着人流冲向现场的,除了救援人员外,最有可能就是这些科学家了。为了采集一手资料和数据,他们必须第一时间赶到现场。
 
他们被山区人民亲切地称为“科学山行者”;而成都山地所,则担当了国家山地安全的科学守卫者。
 
让时光倒回到上世纪60年代。1966年,中国科学院成都地理所在成都成立。“当时的定位是科技支撑‘三线’建设。”成都山地所所长邓伟告诉《科学新闻》。
 
随着山区的开发与建设,特别是西部大开发以来,成都山地所更加明晰了“山地”的科学主题,面向山地灾害研究和山区生态环境保育的国家重大需求,将山地灾害、山地生态环境和山区可持续发展服务作为主要研究领域。
 
从舟曲特大泥石流、芦山地震、鲁甸地震,到西藏生态安全屏障工程,从实践摸索、理论研究到推广应用,成都山地所的科研人员逐渐探索出了具有中国特色的山地科学规律,为国家可持续发展做出了“科技国家队”应有的贡献。
 
也正是这种厚积薄发,让成都山地所在山地灾害发生时的应对中运筹帷幄。
 
2012年8月,在中科院与西藏自治区政府举行的科技合作座谈会上,时任自治区主席白玛赤林,抛出了一个让西藏头疼的问题。
 
与尼泊尔仅有一河之隔的西藏最大贸易口岸樟木口岸,常年遭受滑坡等山地灾害的侵扰。尤其是到了雨季,几万人的安危更让白玛赤林辗转难眠。自上世纪90年代起,西藏就在这里投入了大量的治理资金,但始终未能根治。
 
庚即,中科院院长白春礼与时任成都山地所副所长韦方强等人来到樟木镇。经过实地考察,韦方强颇有把握地说,樟木的灾害,“可防可治”,而后丁仲礼副院长亲自指导,院科发局精心组织,成都山地所组成了专门的科研队伍,老中青结合,历时9个多月,对樟木滑坡群进行了详细的调查和深入研究。最终提出了西藏樟木滑坡综合防治方案,并于今年获得国家批准,计划投资约38亿元。
 
正是这种“集中力量办大事”的山地灾害治理力度,让成都山地所意识到,只有站在国家战略层面去思考和认识山地问题,才能满足我国山地灾害防治、山区生态建设、经济社会发展和国土安全等重大需求,推动山区的安全发展。
 
进入21世纪以来,成都山地所开始加倍努力地奔走呼吁,上报国家并被采纳的咨询建议58份,其中28份得到了国家领导人的批示,多份建议促成了“西藏生态安全屏障”等国家重大战略部署的制定和出台,发挥了国家和区域可持续发展中科技支撑决策的“科学思想库”作用。
 
“成都山地所以山区为主战场,在山区发展的整个科学认知和创新链,尤其是在山地灾害方面做出了自身特色。山地灾害治理的水平在全世界都是领先的。”在山地生态环境研究方面与成都山地所长期合作的中科院昆明植物研究所副所长杨永平向《科学新闻》记者表示。
 
从某种意义来说,成都山地所的科学家们力争上游的紧迫感,多半是来自对山地问题的亲眼所见、亲身所感。
 
山地之殇
 
走进西北宁夏西海固山区,“雨贵如油”让水窖成为衡量一个家庭富裕与否的标准;而西南多雨,山洪泥石流等次生灾害让人防不胜防。
 
我国的生态问题、地质灾害问题、经济发展问题,很多都涉及到山地的问题。走进成都山地所科技展馆,一座全国山地灾害的三维立体沙盘给人震撼很深。
 
打开泥石流和滑坡灾害的红灯和黄灯,成千上万个刺眼的红黄斑点几乎完全覆盖了隆起的山区,不仅带来了视觉上的刺激,更引发了人们的反思。
 
这个模型,是成都山地所每个人脑中绷紧的那根弦。
 
作为世界第一山地大国,中国的山地面积占国土总面积的69.4%。
 
在中国,广大的山区一直是国家的资源支撑后盾和“天然生态屏障”,在流域和区域的可持续发展与生态文明建设,乃至整个国家经济建设、生态环境安全中都扮演了重要的角色。
 
但山地也是脆弱的,尤其是在今日的中国。
 
据中国地震局截至今年12月11日的统计资料显示,自汶川地震以来,我国共计发生5.0级以上地震265次,仅今年就达到28次。频发的地震活动产生了大量的松散堆积物,诱发一次又一次的滑坡、堰塞湖、泥石流、崩塌等次生山地灾害。
 
数字触目惊心。
 
据《全国地质灾害通报》显示,2014年1~9月,全国共发生各类地质灾害10482起,仅滑坡一项就占到地质灾害总数的74.9%。共造成299人死亡、51人失踪、205人受伤,直接经济损失达51亿元。
 
以上种种,不可避免地阻滞了山区发展。贫困,也与“大山”紧紧捆绑在一起。数据显示,我国山区人口接近总人口的45%,人均GDP却仅为平原区的1/3和丘陵区的2/3。
 
“目前贫困人口进一步向山区和高原集中,成为脱贫的最后攻坚堡垒。”成都山地所领导班子认为,“我国全面实现小康目标的难点在农村,而农村的难中之难又在山区农村。”
 
科学家们认识到,山区发展的落后加剧了山区与平原之间发展速度和质量的不均衡。在他们心中,“山区的发展问题已不仅仅是山区本身的问题,而且是关系到全国能否持续、协调、和谐发展的战略问题”。
 
然而,只要不解决山地灾害和生态环境问题,发展山区经济就很可能是空中楼阁。只有先摸清山地的科学规律,才可能对症下药,事半功倍。
 
这既是成都山地所的责任与使命,也是这些“科学山行者”在危难关头绝不退缩的精神支柱。
 
支撑山地未来
 
“2005年,西藏龙巴萨巴和皮达湖,那是我离死亡最近的一次。”成都山地所研究员陈宁生犹记得,那年皮达湖下的牧民惶恐来报,冰湖要溃了。
 
生命垂危,时不我待。陈宁生带着助手等人爬上海拔5600米的冰湖口,勘察灾情、设计泄洪方案。那天晚上,高原反应让30多个人在帐篷里一夜无眠。
 
硬挺着几天下来,他们设计出的方案成功泄洪,确保了撤离到山上的牧民可以回家过冬。
 
以人为本,以民为天,是成都山地所的科学家们对地方百姓言能践行的承诺。从川东丘陵,到三峡库区,再到横断山脉,青藏高原,这些山行者始终行走于地方社会经济发展及人民生命财产安全的第一线。
 
“关注山地,支撑未来”,在成都山地所科技展馆中高悬的八个大字,带给人很多思索。
 
在邓伟眼中,“关注山地”不只是狭义上的山地灾害,它涵盖了山区生态建设、经济社会发展和国土安全等国家重大需求的合力。除了山地灾害的防控和治理,成都山地所更希望强化对山地科学的系统研究,“支撑起国家的未来”。
 
早在上世纪70年代,“天府之国”的“黄金耕地”——紫色土由于过度耕种、水土流失和土壤退化,部分变成了红色的裸露盆地。
 
针对这个现象,1980年成都山地所就筹建了盐亭紫色土农业生态观测试验站,旨在为长江上游生态屏障建设、区域粮食安全与水环境安全保障提供强有力的科技支撑。
 
在新疆天山天池、四川九寨沟,在成昆铁路、川藏公路的山地灾害评估和综合治理上,成都山地所用科学响应着地方经济的发展需求,一次次开创院地合作的典范。
 
而逐步建设起来的众多野外台站,也为成都山地所“支撑未来”的宏伟目标提供了有力支撑。
 
以建在横断山脉最高峰的贡嘎山高山生态系统观测试验站为例,在这里,不到10公里的水平距离内,垂直落差竟达到6300多米,是世界上短距离落差最大的地区。
 
“巨大的海拔高差,让贡嘎山拥有从亚热带到寒冻带、世界上最为完整的山地生态垂直带谱,是我国地理学、生态学研究的‘天然实验室’。”成都山地所国家杰出青年基金获得者、贡嘎山站站长王根绪研究员表示。
 
贡嘎山站的独特性,也让它成为国际山地环境综合监测网络(GlORIA)的亚洲网络成员。
 
与中科院其他院所争相与发达国家科技合作、引进学习略有不同,成都山地所的目光一直落在多山的发展中国家,为国家的“南南合作”贡献了科技力量。
 
历史仍然记得那一刻,崔鹏带领的团队为委内瑞拉特大泥石流的防治方案设计为祖国赢得了荣誉。
 
委内瑞拉总统查维斯在访华期间,当面对中国政府在1999年底委发生的特大泥石流灾害时给予的技术援助表示感谢,并派特使专程到中科院表示感谢。这场泥石流,酿成了上个世纪南美洲最严重的自然灾害。
 
随后成都山地所在中巴公路堰塞湖减灾支援、中尼公路聂友段病害整治等开展的国际技术援助,建立了以多个国际防灾减灾示范工程为基础的科技援外体系,在中国的科技外交史上书写了崭新的一页。
 
国家自然科学基金委员会国际合作局亚非及国际组织处处长张永涛就对成都山地所在中巴公路前期预研、减灾防灾上的贡献印象深刻。
 
“成都山地所在山地科学领域里是非常有特色的。”张永涛告诉《科学新闻》。
 
特色创新
 
在世界泥石流研究中,时常会出现这样一个字眼:“Dong Chuan Model”。这个由成都山地所开创的东川泥石流治理经验被外界总结为“东川模式”。
 
被誉为小江地区“泥石流的天然博物馆”的云南省昆明市东川区,是世界上最佳的泥石流观测、实验和研究场所。1981年,成都山地所资深研究员杜榕桓带领团队,开始了长达8年的云南东川泥石流综合考察,并开展防治理论和技术体系研究。如今,“东川模式”已经享誉全球。
 
特色创新,是成都山地所历届领导班子始终坚持的科研方向。
 
正因为在山地灾害领域中的不断创新积淀,“西部特大山洪泥石流灾害形成机理与风险分析”和“汶川地震次生山地灾害形成机理与风险控制”等“973”项目的重担也依次落到成都山地所的肩上。
 
“提高创新能力,发展山地科学”,2006年,时任中科院常务副院长白春礼到成都山地所视察时,就提出了这样的希冀。
 
时移世易,沧海桑田,人类周边的环境也在发生变化。在生态环境和地质条件不断演变的今天,成都山地所意识到,只有与时俱进,不断调整和创新科学视角,才能立于特色创新的不败之地。
 
三峡就是一个绝佳的例子。
 
高峡出平湖,当惊世界殊。庞大的三峡工程建成以后,为国家的现代化建设提供了充足的电力保障。
 
但三峡库区蓄水后,问题也随之而来。
 
“随着三峡工程和上游梯级电站的开发、城镇化的发展,三峡库区出现了水土流失、农业面源污染、消落带生态环境退化等一系列问题。”成都山地所副所长文安邦道出了三峡库区如鲠在喉的困境。
 
早在三峡工程提出之初,成都山地所就敏锐地察觉到工程建设和蓄水发电会对库区及周边山地环境产生的巨大影响,并有可能成为今后国家开展科技攻关的重点。
 
他们率先提出了在三峡库区建设专门针对工程后续生态环境问题研究的观测试验台站。8年来,在水土流失、面源污染、细沟侵蚀、消落带的植被恢复等方面取得了重要的进展。
 
2007年,中科院西部行动计划“三峡库区水土流失与面源污染控制试验示范”的首席科学家、成都山地所研究员贺秀斌就把研究焦点聚集到了新问题——三峡库区消落带问题上。
 
库区冬夏水位高低产生的30米落差形成了392平方公里的消落带,露生植被不仅破坏旅游景观、造成水土流失,甚至会带来卫生防疫的隐患。
 
经过3年的创新植被修复实验,他们找到了冬天耐淹、夏天耐旱的适用植被,并且植被修复深度不断增加,目前300多亩的示范田已经实验成功。
 
不仅如此,在三峡的水电建设、水资源调度方面,成都山地所都给出了创新的解决方案。
 
2005年,成都山地所联合清华大学等,完成了中国三峡总公司最大的一项软科学研究——“长江上游水库群蓄水调度模拟决策支持系统”。这个堪称是世界上规模最大的水库群调度运行仿真系统的投入使用,每年为三峡创造了40亿度发电效益。
 
围绕山地灾害研究的特色,全面探索山地科学规律,服务国家可持续发展,是成都山地所看家的本领。
 
如今,在中科院《“率先行动”计划》带动下即将开展的研究所分类改革,也为这个偏居西南,却独具特色的国立研究机构带来了新的发展契机。
 
未来,面向我国山区重大建设与发展的战略需求,成都山地所也将更加关注山地科学在国家战略层面的认识与思考。
 
作为人类的水之源,生态之巅,山地的保护和发展,与大气和海洋一样,都是未来地球可持续发展的坚实基础,而山地科学发挥的作用则不可或缺。
 
“关注山地,支撑未来”,我们在期待。■
 
 
《科学新闻》 (科学新闻2014年12月刊 封面)
 
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