原標(biāo)題：解讀山地科技先行者的“特色密碼”
作為科技國家隊(duì)，中科院曾取得無數(shù)耀眼的成績。當(dāng)歷史巨輪即將駛?cè)搿笆濉敝H，中科院也迎來了全新的機(jī)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(jì)主戰(zhàn)場”，“三個(gè)面向”的提出，既“頂天”，又“立地”，意味著中科院對(duì)于全院未來的發(fā)展有著清醒的認(rèn)識(shí)。
而“四類機(jī)構(gòu)”中的特色研究所，無疑將要更多地承擔(dān)“面向國民經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場”的責(zé)任。作為唯一以山地冠名的國立研究機(jī)構(gòu)，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(jiān)持與國家需求相結(jié)合，在山地災(zāi)害、山地環(huán)境與山區(qū)發(fā)展研究領(lǐng)域不斷發(fā)力，成就斐然。
7月上旬，《中國科學(xué)報(bào)》記者來到山地所，走訪了山地防災(zāi)減災(zāi)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(qiáng)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(cè)急拐了一個(gè)近90度的大彎，經(jīng)龍口歸導(dǎo)加速驚濤拍岸之后向左側(cè)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。”山地所研究員王全才介紹，當(dāng)時(shí)高達(dá)460米的山體大規(guī)模崩塌，將岷江完全堵住。一時(shí)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(gè)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(xiǎn)結(jié)束后由我負(fù)責(zé)開始進(jìn)行治理工程設(shè)計(jì)。”王全才說，在認(rèn)識(shí)該崩塌體本底條件的基礎(chǔ)上，分析其形成、發(fā)育特性及未來發(fā)展趨勢，運(yùn)用避實(shí)就虛、柔性防護(hù)的思路，隨勢從簡、分批分期進(jìn)行治理，初期工程不僅保證安全運(yùn)營，更要注重工程與環(huán)境的協(xié)調(diào)，達(dá)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(jìn)行綜合治理，即柔性框架石籠、骨架護(hù)坡、石堤與格賓護(hù)腳工程、固坡樁組合工程、樁頂墻、攔石墻、被動(dòng)網(wǎng)、錨固結(jié)構(gòu)、安全備用平臺(tái)、安全警示體系與位移變形監(jiān)測系統(tǒng)。
自治理工程結(jié)束以來，老虎嘴再未發(fā)生大規(guī)模滑坡。
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(xiàng)工作——為桃關(guān)1號(hào)隧道出口架上“天網(wǎng)”。
該隧道口位于“5·12”地震極重災(zāi)區(qū)，泥石流、高陡坡的滾石、崩塌等次生災(zāi)害極其嚴(yán)重。隧道口上方的巖體由塊石、碎石構(gòu)成，邊仰坡條件極差。地震暴發(fā)時(shí)，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(dá)1200kJ，為了確保行車安全，必須對(duì)隧道口進(jìn)行滾石災(zāi)害防治。”何思明介紹，經(jīng)過多次試驗(yàn)，他們在隧道出口兩側(cè)架設(shè)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(hù)網(wǎng)及支座構(gòu)成，長30米，高6.75米。一旦有滾石掉落，就會(huì)順著防護(hù)網(wǎng)掉落公路兩側(cè)，而不會(huì)危及隧道口交通。這個(gè)技術(shù)，在國內(nèi)公路工程領(lǐng)域也屬于創(chuàng)新設(shè)計(jì)。
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(xiàng)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(dǎo)致下行方向一跨橋面板及護(hù)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(wù)后，我們首先要查出它為何能有這么大泥石流暴發(fā)量。”
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(shè)置了攔阻壩，在靠近高速路處設(shè)置開孔尺寸2米的格柵壩，“攔大放小”，再在下方設(shè)置穿過高速公路導(dǎo)向岷江的疏導(dǎo)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(gè)設(shè)計(jì)方案，成功經(jīng)受住了考驗(yàn)。”陳寧生說。
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(zāi)后重建和物資運(yùn)輸架起了保護(hù)網(wǎng)。
一個(gè)領(lǐng)域和一個(gè)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(zāi)害研究，他也是我國首位山地災(zāi)害領(lǐng)域的院士。
“從大的領(lǐng)域來說，山地所的‘特色’是服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)。我們率先進(jìn)入‘特色研究所’序列，也說明科學(xué)院對(duì)我們在這一領(lǐng)域所作貢獻(xiàn)的肯定。”崔鵬表示，這讓全所員工倍感欣慰。
山區(qū)公路的防災(zāi)減災(zāi)一直是山地所的研究重點(diǎn)。該所科研人員在山地公路防災(zāi)設(shè)計(jì)、土木工程等方面的認(rèn)知不斷深入，形成了先進(jìn)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(shù)在全國山區(qū)公路中日益廣泛應(yīng)用。
“什么是特色研究所？就要實(shí)現(xiàn)貫通式研究，從上游的山區(qū)公路防災(zāi)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。”崔鵬說。
在地震的災(zāi)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(duì)前往災(zāi)區(qū)救援。當(dāng)時(shí)，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(dāng)時(shí)我們考察唐家山堰塞湖之后，馬上向有關(guān)部門提交報(bào)告。得到溫家寶總理的高度重視，救災(zāi)指揮部要求我們中斷其他工作，馬上對(duì)災(zāi)區(qū)所有的堰塞湖作進(jìn)一步研究。”崔鵬說，要處理堰塞湖問題，必須對(duì)所有的堰塞湖進(jìn)行定量分析，制定危險(xiǎn)程度的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，分析出不同堰塞湖的決堤風(fēng)險(xiǎn)和處理順序。而堰塞湖的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估調(diào)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(yàn)出發(fā)，結(jié)合遙感數(shù)據(jù)，在很短的時(shí)間內(nèi)，制定出世界上第一個(gè)堰塞湖應(yīng)急評(píng)估指標(biāo)與方法。
“當(dāng)時(shí)，我們從200多個(gè)堰塞湖中，選出了4個(gè)有重大危險(xiǎn)的湖，17個(gè)危險(xiǎn)性較大的湖，這給決策層提供了重要的依據(jù)。”崔鵬說。
此后，崔鵬等人又依據(jù)在山地災(zāi)害領(lǐng)域長期的積累，率先提出震后泥石流將是災(zāi)后重建的最主要威脅，須重視監(jiān)測預(yù)警問題。在處理震后災(zāi)后問題的過程中，山地所研發(fā)了一系列針對(duì)特大規(guī)模災(zāi)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(gè)目標(biāo)一個(gè)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(shè)目標(biāo)非常明確，就是使研究所“在國內(nèi)同類研究機(jī)構(gòu)中居于骨干引領(lǐng)地位，進(jìn)入國際一流的山地科學(xué)研究機(jī)構(gòu)”。經(jīng)過全所上下的深入討論，并進(jìn)行多次專家咨詢，形成了山地所特色研究所建設(shè)的重大科技任務(wù)布局。
今年以來，圍繞川藏鐵路的選線和站點(diǎn)選址，山地所和中鐵二院開展了聯(lián)合野外調(diào)查，并建立了定期會(huì)商制度，及時(shí)交流雙方信息并動(dòng)態(tài)調(diào)整工作內(nèi)容。
地震帶的防災(zāi)減災(zāi)工作，也是山地所的科研重點(diǎn)。“未來，我們致力于做好中國的地震帶潛在山地災(zāi)害研究，在震前預(yù)判與風(fēng)險(xiǎn)防范、震時(shí)應(yīng)急救災(zāi)和震后重建等方面發(fā)揮山地所在減災(zāi)科技領(lǐng)域的支撐作用。”吳艷宏說。
山區(qū)城鎮(zhèn)安全也是山地所關(guān)心的領(lǐng)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(jìn)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(gè)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(shè)作為重點(diǎn)，長江上游以及青藏高原生態(tài)安全屏障建設(shè)不僅是該地區(qū)生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容，而且事關(guān)下游地區(qū)生態(tài)環(huán)境安全，關(guān)系到長江經(jīng)濟(jì)帶的健康、安全建設(shè)和發(fā)展。
如今，中科院“率先行動(dòng)”計(jì)劃已經(jīng)啟動(dòng)一年多，對(duì)于未來特色研究所的發(fā)展之路，吳艷宏滿懷信心。“當(dāng)然，特色研究所并不是只搞應(yīng)用，不講基礎(chǔ)研究。任何技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)化，都離不開基礎(chǔ)理論的支撐。強(qiáng)調(diào)發(fā)揮基礎(chǔ)研究的推動(dòng)作用，一直是中科院的特色。這一點(diǎn)，我們不能忘。特色所任何時(shí)候都不能忽視基礎(chǔ)研究。”吳艷宏最后表示。