原標題:解讀山地科技先行者的“特色密碼”
作為科技國家隊,中科院曾取得無數(shù)耀眼的成績。當歷史巨輪即將駛入“十三五”之際,中科院也迎來了全新的機遇與挑戰(zhàn)。
“面向國際科技前沿,面向國家戰(zhàn)略需求,面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場”,“三個面向”的提出,既“頂天”,又“立地”,意味著中科院對于全院未來的發(fā)展有著清醒的認識。
而“四類機構”中的特色研究所,無疑將要更多地承擔“面向國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場”的責任。作為唯一以山地冠名的國立研究機構,中科院水利部成都山地所(以下簡稱山地所)自成立以來,一直堅持與國家需求相結合,在山地災害、山地環(huán)境與山區(qū)發(fā)展研究領域不斷發(fā)力,成就斐然。
7月上旬,《中國科學報》記者來到山地所,走訪了山地防災減災科研一線,試圖解讀特色研究所的“特色密碼”。
一條路與一群人
盡管汶川地震已過去7周年,但強震區(qū)岷江兩岸地震留下的痕跡依然隨處可見。
在離映秀鎮(zhèn)約3公里處,浩蕩的岷江突然往右側急拐了一個近90度的大彎,經(jīng)龍口歸導加速驚濤拍岸之后向左側咆哮奔出……
“別以為這是自然形成的彎道。地震之前,這里是筆直的一段?!鄙降厮芯繂T王全才介紹,當時高達460米的山體大規(guī)模崩塌,將岷江完全堵住。一時之間,100多米寬的河道蕩然無存,形成巨大的堰塞湖,足足花了三個月才將其打通。
即便在5年后的今天,大量崩塌的山體依然堆積在岷江左岸。大量的危巖體以不同形式分布在陡坡之上,間或可見百噸巨石。
“映秀到汶川段,可以說老虎嘴是處置難度最大的工程。在搶險結束后由我負責開始進行治理工程設計?!蓖跞耪f,在認識該崩塌體本底條件的基礎上,分析其形成、發(fā)育特性及未來發(fā)展趨勢,運用避實就虛、柔性防護的思路,隨勢從簡、分批分期進行治理,初期工程不僅保證安全運營,更要注重工程與環(huán)境的協(xié)調,達到“治若無治”的目的 。
王全才采取了十種工程防治和安全措施,進行綜合治理,即柔性框架石籠、骨架護坡、石堤與格賓護腳工程、固坡樁組合工程、樁頂墻、攔石墻、被動網(wǎng)、錨固結構、安全備用平臺、安全警示體系與位移變形監(jiān)測系統(tǒng)。
自治理工程結束以來,老虎嘴再未發(fā)生大規(guī)?;?。
同樣是在都汶公路上,山地所研究員何思明做的則是另外一項工作——為桃關1號隧道出口架上“天網(wǎng)”。
該隧道口位于“5·12”地震極重災區(qū),泥石流、高陡坡的滾石、崩塌等次生災害極其嚴重。隧道口上方的巖體由塊石、碎石構成,邊仰坡條件極差。地震暴發(fā)時,該隧道口被掉落的滾石完全堵住。
“經(jīng)過考察,我們發(fā)現(xiàn)隧道口的滾石最大沖擊能力高達1200kJ,為了確保行車安全,必須對隧道口進行滾石災害防治?!焙嗡济鹘榻B,經(jīng)過多次試驗,他們在隧道出口兩側架設了半橢圓形的特殊棚洞。
該棚洞由H型鋼拱圈、支撐鋼管、雙層柔性防護網(wǎng)及支座構成,長30米,高6.75米。一旦有滾石掉落,就會順著防護網(wǎng)掉落公路兩側,而不會危及隧道口交通。這個技術,在國內公路工程領域也屬于創(chuàng)新設計。
在都汶公路連山村大橋附近,山地所研究員陳寧生做的則是另外一項工作——如何防止大橋旁邊的小流域暴發(fā)泥石流將大橋沖斷。
“2013年7月9日,該流域產(chǎn)生的泥石流有3萬多立方,有2萬立方的泥石流涌入高速路,導致下行方向一跨橋面板及護欄被推入岷江,左右線全部封斷。”陳寧生指著陡峭的山坡向記者介紹,“接到任務后,我們首先要查出它為何能有這么大泥石流暴發(fā)量?!?/p>
經(jīng)過深入的現(xiàn)場勘查,陳寧生發(fā)現(xiàn)盡管面積小,但因山坡上方?jīng)]有遮擋,加之地勢陡峭,所以產(chǎn)生的泥石流體量大。他們在陡坡上方設置了攔阻壩,在靠近高速路處設置開孔尺寸2米的格柵壩,“攔大放小”,再在下方設置穿過高速公路導向岷江的疏導洞,確保了高速路的安全。
“去年都江堰地區(qū)發(fā)生了大規(guī)模的泥石流,我們的這個設計方案,成功經(jīng)受住了考驗?!标悓幧f。
在213國道這條成都至汶川的生命之路上,山地所的科研人員用自己的智慧,為災后重建和物資運輸架起了保護網(wǎng)。
一個領域和一個所
中科院院士、山地所副所長崔鵬長期從事泥石流、滑坡等山地災害研究,他也是我國首位山地災害領域的院士。
“從大的領域來說,山地所的‘特色’是服務生態(tài)文明建設。我們率先進入‘特色研究所’序列,也說明科學院對我們在這一領域所作貢獻的肯定?!贝搦i表示,這讓全所員工倍感欣慰。
山區(qū)公路的防災減災一直是山地所的研究重點。該所科研人員在山地公路防災設計、土木工程等方面的認知不斷深入,形成了先進的理論并通過示范性工程加以推廣。近年來,山地所與多家單位合作,其技術在全國山區(qū)公路中日益廣泛應用。
“什么是特色研究所?就要實現(xiàn)貫通式研究,從上游的山區(qū)公路防災理論研究,到中游的治理方法,再到下游的示范工程,都能形成完整的體系?!贝搦i說。
在地震的災后處理方面,山地所也形成了自己的特色。
汶川地震之后,崔鵬帶隊前往災區(qū)救援。當時,大部分科研人員都注重于山體滑坡等研究,崔鵬等人率先提出,堰塞湖的問題十分重要,需要高度重視。
“當時我們考察唐家山堰塞湖之后,馬上向有關部門提交報告。得到溫家寶總理的高度重視,救災指揮部要求我們中斷其他工作,馬上對災區(qū)所有的堰塞湖作進一步研究?!贝搦i說,要處理堰塞湖問題,必須對所有的堰塞湖進行定量分析,制定危險程度的評估標準,分析出不同堰塞湖的決堤風險和處理順序。而堰塞湖的風險評估調查,之前并沒有前例可參照。但崔鵬和同事從多年的研究經(jīng)驗出發(fā),結合遙感數(shù)據(jù),在很短的時間內,制定出世界上第一個堰塞湖應急評估指標與方法。
“當時,我們從200多個堰塞湖中,選出了4個有重大危險的湖,17個危險性較大的湖,這給決策層提供了重要的依據(jù)?!贝搦i說。
此后,崔鵬等人又依據(jù)在山地災害領域長期的積累,率先提出震后泥石流將是災后重建的最主要威脅,須重視監(jiān)測預警問題。在處理震后災后問題的過程中,山地所研發(fā)了一系列針對特大規(guī)模災害工程的方法,并取得了很多專利,目前正在通過一些示范性工程逐步推廣。
一個目標一個布局
在山地所科技與合作處處長吳艷宏看來,特色研究所建設目標非常明確,就是使研究所“在國內同類研究機構中居于骨干引領地位,進入國際一流的山地科學研究機構”。經(jīng)過全所上下的深入討論,并進行多次專家咨詢,形成了山地所特色研究所建設的重大科技任務布局。
今年以來,圍繞川藏鐵路的選線和站點選址,山地所和中鐵二院開展了聯(lián)合野外調查,并建立了定期會商制度,及時交流雙方信息并動態(tài)調整工作內容。
地震帶的防災減災工作,也是山地所的科研重點。“未來,我們致力于做好中國的地震帶潛在山地災害研究,在震前預判與風險防范、震時應急救災和震后重建等方面發(fā)揮山地所在減災科技領域的支撐作用?!眳瞧G宏說。
山區(qū)城鎮(zhèn)安全也是山地所關心的領域。吳艷宏指出,我國山區(qū)居住著大量居民,總數(shù)超過6億,約占全國人口的45%。要想加快城鎮(zhèn)化進程,決不可能忽視山地的城鎮(zhèn)安全、國土空間配置和資源環(huán)境承載力問題。
山地所的另一個重大科技布局是把長江上游以及青藏高原的生態(tài)安全屏障建設作為重點,長江上游以及青藏高原生態(tài)安全屏障建設不僅是該地區(qū)生態(tài)文明建設的重要內容,而且事關下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全,關系到長江經(jīng)濟帶的健康、安全建設和發(fā)展。
如今,中科院“率先行動”計劃已經(jīng)啟動一年多,對于未來特色研究所的發(fā)展之路,吳艷宏滿懷信心?!爱斎唬厣芯克⒉皇侵桓銘?,不講基礎研究。任何技術突破和產(chǎn)業(yè)化,都離不開基礎理論的支撐。強調發(fā)揮基礎研究的推動作用,一直是中科院的特色。這一點,我們不能忘。特色所任何時候都不能忽視基礎研究。”吳艷宏最后表示。