行走川藏交通廊道: 探秘冰川泥石流

进入西藏八宿地区,秀美的冰山成为过往游客观光的重要景点,然而,中科院成都山地灾害与环境研究所副研究员柳金峰却告诉记者,“从八宿开始,冰川泥石流也开始了。”

在中科院“科技支撑川藏交通廊道建设”记者行活动中,记者随山地所科研人员探访了米堆冰川及冰湖溃决泥石流、古乡沟及天魔沟冰水混合型泥石流等多座因冰川、冰雪而对川藏交通廊道产生威胁的灾害点。

美丽的“危险”

位于西藏林芝地区的米堆冰川,吸引了众多游客前来观光,但对于山地所副所长陈晓清而言,时刻关心的却是这座冰川在全球气候变暖情况下产生的消融,以及可能带来的下游山地灾害风险。

“1988年7月15日,米堆沟发生冰湖溃决,产生洪水和泥石流,把40多公里川藏公路全部冲毁,318国道断道达一年之久。”站在米堆冰川脚下,陈晓清向记者介绍道。

而全球变暖的趋势,使得冰川融化不断加剧,这令陈晓清对米堆冰川再度发生泥石流灾害十分担忧。

“2010年我来考察时,我们现在脚下的位置还是冰川,现在已经退缩了1公里多。”陈晓清对记者说。

如今,在米堆冰川,上述风险仍然存在,因而在川藏铁路的选线中,冰湖溃决产生洪水泥石流的风险,将成为决定铁路安全的重要因素。

“比如通过计算得出318国道附近的洪水位,那么铁路就要高出模拟水位8到10米,才能保证铁路安全。”陈晓清说。

同样对川藏交通廊道具有潜在威胁的还有古乡沟冰川泥石流。

据现有文献记载,1950年,察隅8.6级特大地震导致古乡沟上游流域产生大规模的冰崩、雪崩,形成的堵塞堆积石坝高达几十米。而3年后的夏天发生的集中大暴雨,加上持续性高温,造成冰雪消融与洪水增大,冰崩、雪崩不断,进而引发了有文献记载以来最大的一次泥石流灾害。

“当时的泥石流,把沟口峡口位置150米范围一扫而光,泥石流最大流量达到2.86万个流量,相当于长江洪水流量的三分之一,并一次冲出了8000万方堆积方量。”陈晓清说。

难解的灾害

冰川消融性泥石流、冰水融合型泥石流、冰湖溃决型泥石流,这类与冰川相关的山地灾害是川藏交通廊道中最为棘手的问题,也是全球山地灾害研究的难点。

以米堆沟冰川融水和冰湖溃决型泥石流为例,山地所对于这类灾害的研究始于上世纪60年代,老一辈山地所人定期对冰川进行的综合考察,为如今的科学研究积累了丰富的研究资料。

在此次记者行活动中,记者也聆听了中科院波密地质灾害观测研究站的相关情况介绍。

据介绍,对于冰川融水和降雨降雪量的密切关注,是当下对于由冰川引起的山地灾害观测的重点所在。

“通过观测冰川融水和降雨降雪量,可以建立两个数据的相关性,预测相关流域的洪峰流量。”陈晓清说。

而陈晓清所说的计算模型,常常需要十到二十年的观测数据积累才能发挥作用。这也是波密站进行长期野外观测的价值所在。

“观测站的长序列观测数据,可以为冰雪性泥石流流量计算提供依据,而流量计算是监测预警的关键数据。”陈晓清说。

不过他也坦言,目前对于上述大规模的冰川泥石流,仍有许多有待研究的盲点,而“躲”是目前主要的办法。

因而,科学家建议,如果未来川藏铁路确定从米堆冰川、古乡冰川附近走线,应当优先选择以隧洞形式通过,确保绕避开冰川泥石流的危害范围。

“重现”泥石流

对于类似泥石流的研究,山地所一直在攻关。

永利游戏 ,在记者团一行沿318国道向西藏进发前,在山地所的山地灾害动力学试验室内,科研人员刘定竺利用山地所自主研发的泥石流动力学装置,向记者展示了模拟唐家山堰塞坝溃决的过程。

按照1:400比例模拟的唐家山堰塞坝是如何溃决的,又产生了多大的冲击力,均在实验装置内0.3米坝高、1.5米坝长的模拟环境中得以呈现,并通过空气水压力计、高速摄像机等手段转化为科研数据。

通过上述模型试验,科学家有效“重现”了泥石流及堰塞湖溃决灾害发生的瞬间。而这也是在充分进行山地灾害调查、取样后,科研人员为川藏线提供科技支撑的重要环节——利用实验装置评估风险。

在野外调查中,科研人员会对滑坡、泥石流等山地灾害堆积体进行仔细的测量和取样,并将其带回实验室进行分析研究。

通过实验室内分析,使黏体含量等数据浮出水面,成为判别泥石流性质的重要依据。“它的黏度高还是低,影响它运动的速度,冲出流量的方法和公式也会有很大的差别。”山地所总工程师游勇说。

物理模型试验配合不同工况的数字模拟,将为科研人员判断灾害点的风险提供重要依据。

“利用山地所自主研发的数字模型,结合灾害动力工程计算方法,计算在不同降雨条件下、不同地震条件下,泥石流从起动、运动、破坏到堆积的全过程,并计算出冲击力多少、堆积范围多少,通过科学数据对重大线型工程选线提出科学的技术支撑。”山地所副研究员杨宗佶说。

不过,当下的实验只能实现降雨和地震工况对泥石流的影响。而未来,山地所将通过构建新一代室内模拟装置——“大型山地灾害链模拟系统”,更加系统地模拟地震、降雨、气温变化三个因素对岩体强度变化的影响,进而实现对冰川泥石流、冰蹟体形成灾害链的解析。

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