凍土退融,“天路”安否?
2010-10-11 22:44:00 來源:網絡 編輯:56885 關注度:摘要:... ...
2006年7月1日,青藏鐵路開往拉薩的第一列火車經過海拔4905米的世界最高凍土隧道———風火山隧道時,路邊一位膚色黝黑的老人興奮地朝列車揮手,列車減速鳴笛致意。乘客奇怪地問列車員:
“這位藏民是不是從來沒見過火車,這么激動?”這個“藏民”就是劉永智,中國研究凍土的首席科學家之一。“我在冷風里等了3個多小時才等來了首航列車,非常激動,哭了,真的哭了。”回憶起4年前的這段往事,30多年的艱辛凝聚成一瞬而逝的疾馳而過,劉永智無法不動容。
難得一次中秋、國慶節接踵而至的悠長假期,讓今年青藏鐵路客流峰值從原本的旺季7、8月份延遲到了9月底10月初。K 917,西寧———拉薩,因為在近25個小時的行車過程中,正好白天時段能欣賞到沿途幾個關鍵的高原美景,成為青藏鐵路4對旅客列車中最搶手的一班,臥鋪下座全價497元的票,就在幾天前最高被炒到了1500元。即便如此,趨之若鶩的游客仍是塞滿了每一節車廂,天似穹廬的高原奇景讓快門聲和驚嘆聲此起彼伏。歡快之中,沒有一個人知道他們正在以100公里的時速穿越世界上低緯度海拔最高、面積最大的多年凍土區。而這段長達550公里的凍土層因全球變暖的因素影響已比幾十年前變淺了10到40厘米。如今凍土層仍在持續退融,首當其沖受到威脅的就是鋪架其上的青藏鐵路。凍土層融沉導致的地表變形將使鐵軌失去平順性,影響列車行駛。這條天路還能帶我們疾馳多久?沒有人知道答案,目前我國的技術范圍所及是追加投資應對凍土層升高1攝氏度的氣溫變化對鐵路造成的破壞。1攝氏度,這是神奇的天路留給我們最后的寬恕……
在可可西里的最后一個中秋
2010年9月22日,傳統佳節中秋。沒有月餅,沒有家人,沒有電視播放喜慶的中秋晚會,可可西里一望無際的戈壁荒漠寂寞得連月亮都懶得出來。即便如此,59歲的劉永智依然高興得像個老頑童,進進出出廚房好幾趟,囑咐從蘭州帶來的廚子別把菜做砸了。
今年的中秋節,因為有記者的到訪和100公里外可可西里索南達杰自然保護站的兩位藏族巡護干警詹江龍、鬧布東周的串門有了生氣。
從1975年大學畢業后第一次進可可西里無人區開始,幾乎每一年的中秋節劉永智都在這片戈壁荒漠度過。呼嘯的北風,凄厲的狼嚎,呵氣成冰的寒冷,同事間兩三個老爺們一小杯青稞酒的自娛自樂,劉永智30多年來“家好月圓”的回憶僅限于此。
今年是劉永智在海拔4700米的中科院凍土工程國家重點實驗室青藏高原研究基地(以下簡稱“野外監測站”,這里也是中國海拔最高的一個科研單元)度過的最后一個中秋節,明年他就要退休了。劉永智哼著小曲兒,快樂地告訴南都記者:“今年,你們為我送行,明年,我要回家過節了!”
中科院的凍土野外監測站蓋在了可可西里無人區的北麓河段,這里距離世界海拔最高的凍土隧道———4905米的風火山隧道近在咫尺,青藏鐵路通過這個隧道翻越海拔5068米的唐古拉山。這里的凍土條件最復雜、地下含冰量最高、溫度場變化最大,段涵蓋了除旱橋以外青藏鐵路凍土施工的15項試驗,有各種不同工程措施下多年凍土溫度、變形監測斷面40來個,是青藏鐵路所覆蓋的凍土層最完備的數據庫。這棟藍頂的簡易塑料板房是劉永智在2000年(青藏鐵路格拉段準備建設)一手選址指揮建造的,前前后后花了兩年才造好。屋后一眼深層泉是劉永智運用自己多年在野外勘察累積的地質知識選的泉眼,即使可可西里的嚴寒,零下四十攝氏度也不會上凍,不但解決了監測站的水源問題,也成了位于五道梁的可可西里索南達杰自然保護站的冬季水源補給地。保護站最年輕的干警,18歲的鬧布東周(藏族)常來打水,和劉永智混得爛熟。可可西里保護站的經費源自可可西里自然保護區管理局和當地公安分局的聯合撥款,和中科院所轄的監測站自是無法相提并論。劉永智常留他下來蹭飯,為正長個兒的藏族小伙改善伙食。
劉永智在可可西里的最后一頓中秋晚飯,“御廚”為他準備了牦牛肉燉土豆、自制肘子、番茄炒蛋、韭菜花炒肉、野木耳炒雞、炒菠菜和紫菜蛋花湯6菜1湯。除了記者有高原反應外,所有人都陪劉永智小酌紅酒,窗外凜冽的寒風依舊,三十多年的孤獨堅守,盡在不言中。
3個多小時等來首航列車
在此之前,劉永智和他的同事一直住的是馬脊梁式帳篷和行軍床,最苦的時候,餓了兩個冷饅頭一杯水就是一天。2001年開通青藏鐵路格拉(格爾木至拉薩)段之前,劉永智帶著學生馬巍單槍匹馬駕車進入可可西里無人區,尋找凍土層上相對安全的鐵路路線。
“可可西里的路啊,那根本就沒有路,像沼澤一樣,分辨不清哪里可以走,哪里不可以走。隨時車都有陷進去的可能,真陷進去了,四周除了藏羚羊、野馬、野牦牛、野黃羊就沒其他活的東西,叫天天不靈,叫地地不應。”向南都記者提起這段往事,劉永智仍是心有余悸。
“我兩只手顏色不一樣,有一只手經常在外面工作,更黑。手和腳后跟都凍傷過。”高原冷冽的北風和強烈的紫外線將這位滿腹經綸的高級知識分子吹曬得皮膚黝黑,滿臉溝壑,兩只手粗糙皸裂。
2006年7月1日,青藏鐵路通車后的第一列火車經過風火山口隧道的時候,路邊站著一位膚色黝黑的老人,興奮地朝列車揮手。列車減速鳴笛致意。車上的乘客奇怪地問列車員:“這位藏民是不是從來沒見過火車,這么激動?”這個“藏民”就是劉永智,中國研究凍土的首席科學家之一。
青藏鐵路穿越多年連續凍土550公里成為世界上穿越凍土里程最長的高原鐵路、海拔4905米的世界最高凍土隧道風火山隧道、全長1686米的世界最長高原凍土隧道昆侖山隧道,目前火車在世界高原凍土鐵路上的最高時速———青藏鐵路凍土地段100公里……每一項天路之最背后的精密數據都有劉永智的參與。
“我在冷風里等了3個多小時才等來了首航列車,非常激動,哭了,真的哭了。”回憶起4年前的這段往事,30多年的艱辛凝聚成一瞬而逝的疾馳而過,劉永智無法不動容。
“我就是個活的GPS”
上世紀70年代初畢業于蘭州大學數學力學專業的劉永智本是要定向分配到北京航天工業部的,但在大四被中科院寒區旱區環境與工程研究所“截留”了,派到青藏高原研究凍土,這一研究就是一輩子。
凍土,通俗一點講,就是土里面有冰,如果溫度升高,冰層融化,土質疏松,架在上面的路,尤其是鐵路就會被破壞,在俄羅斯的西伯利亞,在北美的加拿大,也有類似的地質情況,解決不好,鐵路就會損毀甚至坍塌,而青藏高原的地質條件比一般的凍土帶更加復雜。與高緯度凍土相比,青藏高原多年凍土具有溫度高、厚度薄和敏感性強的特點。而青藏鐵路穿越的正是多年凍土最發育的地區。
在多年凍土區修建鐵路,是世界性工程難題,一直沒有得到很好解決。全世界在多年凍土區修建鐵路已有百年以上歷史,但已建成的多年凍土區鐵路病害率很高,列車時速只有六七十公里。有百年歷史的俄羅斯第一條西伯利亞鐵路,由于對凍土的認識不清,缺乏工程經驗,采取的措施單一,已經出現了大范圍的融化下沉和凍脹隆起等病害,1996年調查的線路病害率達45%。上世紀70年代建成的第二條西伯利亞鐵路,1994年調查的線路病害率也達27.5%。俄羅斯西伯利亞的凍土鐵路雖然比我們的青藏鐵路長,有三四千公里,但其海拔只有兩三千米。凍土雖然在加拿大、美國等國家也存在,但它們屬高緯度凍土,比較穩定且列車時速并不高。這些先例對青藏鐵路并沒有太多的借鑒性。
青藏鐵路格拉段(格爾木至拉薩)從2001年著手建設開始,海內外各種各樣質疑的聲音就沒有間斷過,其中以“無法解決多年凍土的問題”為最。即使是2006年青藏鐵路全線鋪通之后,國內仍有專家公開指出,青藏高原凍土正在退融,青藏鐵路必經之地凍土層幾十年來持續退化,剛剛建成鋪通的青藏鐵路在一段時間之后將會有安全之虞。劉永智和他的同事們就是在這樣緊張而高壓的氛圍中首創了“片石氣冷路基、熱棒路基、通風管路基等凍土保護措施”和“主動降溫,冷卻路基”為核心的積極保護凍土思路。
“通過主動降溫,減少傳入地基土層的熱量,保證多年凍土層的熱穩定。凍土退融得越少,地表變形越不明顯,上面的鐵軌就越安全。”劉永智盡可能由難化易地向南都記者解釋其中的原理。
青藏高原極為脆弱的凍土特性讓劉永智時刻處在焦慮之中。在監測站的時候還好,感覺凍土就在自己腳下,還能控制。難得下山一次,劉永智在蘭州家里常常會整夜整夜地失眠或是做夢凍土層突然全融化了,呆不了幾天又要往山上跑。兒子小時候,常常管他叫“叔叔”,因為對這個父親實在是沒什么印象。劉永智隨手指著地下,告訴南都記者:“青藏鐵路和公路沿線哪里有坑、石頭,橋,我都清楚,我就是個活的G PS。包括我們現在走的地方,我都能告訴你這里多年凍土的厚度、地溫、含冰量。”
青藏鐵路的18200根熱棒
從西大灘到安多的鐵路段沿線,路基兩旁插有一排排碗口粗細、高約2米的鐵棒,很多旅客誤以為是雷達測速,其實它的學名叫熱棒。美國阿拉斯加輸油管線工程曾經使用112000多根熱棒,幫助這條管線到目前為止安全運行了20多年。在美國、加拿大和俄羅斯的多年凍土地區,熱棒技術也被應用到輸電線塔、公路、鐵路等工程之中。青藏鐵路正是利用18200根熱棒,跨越了546公里的多年凍土區。
面對不可避免的全球變暖趨勢,劉永智和他的同事們也給青藏鐵路“留了后路”,應對凍土層升高1攝氏度的氣溫變化對鐵路造成的破壞。一旦凍土層持續退融變得極不穩定的話,“以橋代路”將是一個最好解決的方法。目前青藏鐵路上全長11.7公里的清水河特大橋作為世界上高原凍土最長的代路橋,已是最好的示范。“但這個方案我們不到最后一步是不會輕易使用的。”劉永智告訴南都記者,“造價太貴,每一公里以橋代路的工程費用要五千萬元!”
劉永智對目前正在使用的片石氣冷路基和通風管路基等實惠方案做了詳細解釋,“一是同樣能對凍土起到降溫作用,二是可以防止鐵路路肩的流失和防止雨水對路基的沖刷。”
其實,相對于青藏鐵路,劉永智更擔心的是與之幾乎平行而進的青藏公路的病害率。只有7米寬的青藏公路對于一個省級公路來說,本就不達標。加上瀝青鋪就的路面讓地底下的凍土層透不了氣,熱量散發不出來,夾在中間的凍土退融得比開放式的鐵軌嚴重得多。“常跑青藏鐵路運輸的大貨車司機告訴我,有的時候上午走的這段路還是好的,晚上回來就變得坑坑洼洼了。”劉永智坦率地對南都記者說,“青藏公路的經費沒有鐵路多,自然防護也就比青藏鐵路做得差。只是公路路面即使有點凹凸不平,汽車照樣開,所以才沒有像鐵路一樣受到重視。”
為此,所里申請到了幾百萬經費在監測站外100米處做了一段高原公路實驗段,3車道12米寬,用來研究采取哪種措施可以控制瀝青路面對凍土的影響。也許不久的將來,呈現在我們眼前的就是拓寬了近一倍的嶄新的青藏公路。
一個很多人都忽視了的信息
“如果凍土層的溫度升高超過一攝氏度怎么辦?”面對記者“未雨綢繆”的疑問,劉永智淡然一笑:“全球變暖它不是一蹴而就的,凍土也不是一下就能融化的,而是有一個漫長而緩慢的過程。
而且凍土退融不僅僅就因為全球變暖一個原因,它和高原生態平衡也有很重要的關系。青藏高原作為世界的第三極,如果這里都升溫了1-2℃的話,南北極的冰川融化將達到駭人的速度,那我們要憂慮的就不是青藏鐵路的問題了,而是《2012》是不是噩夢成真的問題了。”劉永智堅信即使真到了那個地步,這之間也有一個漫長的過程,足以讓他或者他的后繼者想到應對的辦法。
劉永智告訴南都記者一個很多人都忽視的信息,草原退化和凍土退融是同步正比的。30年前,他剛上高原的時候,風火山這一帶根本就沒有牧民,現在方圓3公里內,每天都會有牧民的牛羊群在這里吃草。草原植被好,自然凍土層的隔熱效果就好。植被被破壞得越多,凍土退融速率就會加快。除此之外,草原鼠害也是一大隱患。草原上的老鼠越來越多,每隔三兩步就有一個碩大的鼠洞,裸露的鼠洞有碗口這么大。下雨下雪的時候,大量水分就順著鼠洞流到地下,一到冬天就上凍,形成了季節性凍土層。春夏一至,這淺表的冰層遇熱融化,地表立馬變成高低不平的“搓板路”。為此,劉永智搞了一塊迷你“增溫實驗田”,給地表水分、植被增溫,實驗目的就是監測變暖后凍土層會怎么改變,草原生態又會怎么改變。這塊面積才5平方米的迷你“試驗田”,連擋風罩都是進口的,光一年的電費都要30萬元,是連進口煙都舍不得抽一根的劉永智迄今為止最奢侈的行徑之一。
早上七點,劉永智雷打不動地起床,一杯加了數倍劑量咖啡伴侶的近似乎奶白色的咖啡,一支蘭州煙,劉永智每天的工作在他的“高原二寶”中開始。和監測站養的4只牧羊犬逗弄了番,劉永智便鉆進所里獎勵他的豐田4500越野車絕塵而去。所里負責青藏鐵路和青藏公路總長度600公里的監測任務,而作為野外站的負責人,劉永智要挑起這個擔當并每年向青藏鐵路公司匯報有沒有哪一段路基變形比較大以及青藏鐵路的穩定性預測。養牧羊犬主要是為了排擠寂寞,雖然時不時有學生上來實習,但大多呆不滿一兩個月,“現在的年輕人,長時間呆在高原受不了。我是鐵打的營盤,他們是流水的兵。”所里曾提出讓上了年紀的劉永智退到330公里以外的青海格爾木市“遙控指揮”監測站,劉永智拒絕了這個好意,“不放心”,劉永智只說了這三個字。
盡管中間也有機會可以去大城市工作,劉永智都拒絕了:“主要是我對凍土有興趣。上世紀70年代剛來的時候,我才拿8毛錢。后來搞公路拿到了一塊多,現在加上野外補助,年薪能拿十萬,我都覺得很高了,滿足了。”
羌塘牧民房屋冒水的困惑
劉永智親手帶出來的學生馬巍,已經青出于藍成長為研究所的所長。每隔兩三個月就要“上來”一次,和老師研討路基凍土的實驗進程。盡管凍土層的退融沒這么快影響到“天路”的安危,但千里之外的藏北羌塘草原,牧民卻已先為凍土退融導致的生態失衡“買單”。
那曲,藏北重鎮,平均海拔4500米以上,氣候嚴寒干旱,含氧量僅為海平面的一半,這里也是世界上海拔最高的城鎮。據中科院青藏高原研究所研究員劉景時介紹,那曲地區有多年凍土和季節性凍土,凍土厚度4.4米到5.6米。如今,季節性凍層融化加深了5到30厘米。凍土幾十年來持續退化,令青藏高原上這片最堅不可摧的“堡壘”正在變“軟”。
香茂鄉第十村,那曲地區海拔最高氣溫最低的村落,位于羌塘草原腹地,理論上這里的凍土層應該是最堅硬的。村里總共6戶人家,有4戶因為地底冒水房屋損壞而搬過家。
67歲的退休老村支書旺堆多杰,當了36年的村干部,前年因為身體不行了才“告老還鄉”。他告訴南都記者:“03、04年家里冒水嚴重的時候,只能把能搬的東西搬到屋子外面去。往外人手排水一個小時,屋子里就能呆上一個小時。要是家里正好沒人,那一整天下來,房子就泡完了。當時人和牲口都跑到山坡上。咕嚕咕嚕冒出來的水把羊圈的墻都泡塌了,個別沒跑出來的羊就被壓死了幾只。”
旺堆多杰比劃著告訴南都記者,水位最高的時候直淹膝蓋。2005年旺堆多杰將此事匯報給了鄉上,鄉上立刻安置了一些帳篷,讓牧民們先搬到帳篷里過渡。其后,受災的4戶牧民家因此事被納入了農牧民安居工程,獲得了400元/戶的情況匯報路費補貼和15000元/戶的房屋重建補貼。但除了受災最嚴重、舊屋完全倒塌的歐珠多吉家當場拿到了15000元的重建補貼款外,包括老支書旺堆多杰在內的其他三戶牧民家盡管也在2006年自行重建了房屋,這筆款項卻至今還沒落實。
而牧民房屋冒水的原因,當地政府至今給不出一個系統而科學的解釋,因為香茂鄉第十村所在的羌塘草原腹地并沒有湖泊,不存在湖水倒灌的情況。那曲區氣象局辦公室主任郭青林接受南都記者采訪時猜測:“當地草甸沼澤比較多,像是沼澤倒灌和凍土退融引發的地下水反滲。”
首席凍土科學家的的解釋
畢業于廣東湛江海洋大學的郭青林自1996年援藏工作以來,親歷了全球變暖對高原生態的平衡破壞。
“現在山上的積雪少太多了,基本只有念青唐古拉山的山尖還有終年不化的積雪。以前從拉薩到那曲一路都是雪山,雪線到半山腰那塊兒,現在頂多是雪峰。”郭青林向南都記者透露,牧民家大面積冒水除以上兩個原因外,他個人覺得和念青唐古拉山的冰川融化估計也多多少少有點關系,畢竟羌塘草原和念青唐古拉山一脈相承,也就隔著數十公里。但他也坦承,因為高原條件有限,那曲區氣象局主要還是做日常的氣象預報工作,并沒有系統研究過凍土退融的課題。
“氣象局院子里以前挖的地窖,夏天陷下去,一到冬天就鼓起來。說明那曲地區凍土退融現象的確存在,只是我們沒去深究罷了。”郭青林私下透露給南都記者。那曲區氣象局的司機,康巴漢子達瓦澤仁也湊上來“報料”,以前陪領導走訪草原牧民家的時候也聽說過牧民家里冒水的事情,這個情況不光是香茂鄉第十村才有。
2006年,香茂鄉第十村受災的4戶牧民在離舊家落差20米左右的高地建了新家,距離舊址最近的只差了100米,最遠的一家也沒超過0.5公里的直線距離。藏民的房子都是土坯結構,不存在木材鋼筋的重復利用,完全就是拔地重砌一間屋子,所以對每個家庭來說,都是一筆很大的開銷。即使捉襟見肘,受災最重的歐珠多吉仍是鐵了心要造一間堅固的新房,免得再受冒水之苦。除了15000元的安居款外,他問農村信用社貸款了2萬多(要求3年內還清),還問親戚朋友借了1萬多加厚了新房的墻體和地基,并覆蓋上了水泥,而不再是藏屋傳統的黃泥墻。
在新家建成的初期,歐珠多吉的確是高興了一陣子,每逢下雨屋子里頂多就是潮氣大些,但的確沒有再冒水。誰也沒想到,才住了四年,歐珠多吉的新房已經多處開裂,四處漏風,部分墻體傾斜,估計熬不過今年冬天了。連小學都沒有讀完的歐珠多吉自然想不通問題出在哪里。個中竅門,需要劉永智這樣的專家才能解釋。
劉永智告訴南都記者,越是水泥面越是阻礙凍土層的散熱,加劇退融。地面上的墻體因為起伏的地表而開裂傾斜也就不難解釋了。位于可可西里的凍土野外監測站的藍頂屋是在地面上架空了半米后再搭建的,就是為了讓凍土層有散熱的空間,同時不讓房屋里的暖氣傳導到地下去。歐珠多吉加蓋水泥的做法反而弄巧成拙。但歐珠家再也沒能力重建新屋了,即使鄉里再撥給他15000元的重建款,還不夠他拿來還舊債的。
“回不去的地方那才叫家鄉”
老村支書的侄子曲培在那曲區公安處上班,算是村子里有點文化的人。他悄悄拉過南都記者說:
“修青藏公路時沿線要挖沙取土,我們這一段的取土場就在舊屋屋后,村里人都猜測是這個原因導致地底下冒水的。”村里人的猜測并沒有科學佐證也沒有得到鄉里的證實,所以大家也就是這么說說。純樸的藏民們寧愿以朝圣的方式來祈求一方平安,而不是責怪任何人。村里常有人趕上幾頭牦牛去朝圣,羌塘草原的牦牛因為地處海拔高,極耐寒,生長期慢而口碑好,一頭能賣6000-10000元。“你看到成群的牦牛沿著青藏公路在走的,那就是一張移動的銀行支票,賣了牛我們給佛像刷金,佛爺會保佑我們的。”曲培告訴南都記者,“最遠的走上三五個月一直到拉薩的大昭寺,最近的也要走到那曲班戈縣和拉薩當雄縣的交界處,那里有我們藏民心中的神湖——— 納木錯。”
住在歐珠多吉隔壁的鄰居,65歲的群培多杰以為氣象局的人帶著記者來訪是為解決房屋問題的,非要拉上南都記者也去他家看看。同樣是2006年重建的房子,也出現了塞得進一只手掌的裂縫。“聽人家說造房子要放一層磚擱一層木條,再放一層磚再擱一層木條,這樣就能夠防裂。只是現在我已經沒有錢造新房子來實踐了,只能讓它這么裂下去。”群培多杰無奈地告訴南都記者。
那曲氣象局信息網絡中心主任邊巴頓珠接受南都記者采訪時提到,以前還允許游牧的時候藏民住帳篷,帳篷也冒水,但帳篷說搬就搬,方便,也沒什么損失。現在草原劃分區域定居承包了,就沒法說走就走了。
歐珠多吉從沒想過離開羌塘草原,無論凍土退融的情況如何惡劣下去。家里再冒水,就再往高處搬,如果能借到錢的話。離開了羌塘草原上的格桑花和距家數十公里外的巍巍念青唐古拉山,歐珠多吉不知道他和他的牛羊群們還能去哪里。劉永智已經決定明年下山,投奔在廣州打工的兒子,盡管自結婚以來,每年起碼有一半時間不著家的劉永智和獨生子的感情并不親密,也不知道現在兒子在廣州干什么。他告訴南都記者:“高原這種地方,你一旦上來了就不想下去,一旦下去了就不想上來。”退休后,劉永智要帶上老伴先坐上火車去拉薩,這條他為之付出一生的天路,自己卻一次都還沒光顧過。南京,他出生的江南名城已是那樣的遙不可及,在可可西里監測站,劉永智在中秋晚飯上說的最后一句話是:“回不去的地方那才叫家鄉。”