施雅风：“回顾_泥石流_科学研究的开创与科学普及.pdf
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冰 第 32 卷 第 6 期 2 0 1 0 年 12 月 川 冻 土 JO U RN A L OF G L ACIO LO GY A N D GEOCRY OL O GY Vo l. 32 No . 6 Dec. 2 0 1 0 科学回顾 回顾 泥石流 科学研究的开创与科学普及 Review of Creating a Scientific Research of Debris Flow and Its Science Popularization 施雅风 ( 1. 中国科学院 寒区旱区环境与工程研究所, 甘肃 兰州 1, 2 730000; 2. 中国科学院 南京地理与湖泊研究所, 江苏 南京 210008) 顾: ( 顾 人和, 中国科 学院 南京地 理与 湖泊研 究所 副研 古冰川与雪崩堆积区, 再逆着陡 峻的斜 坡, 艰难地 往上爬. 究员, 人文地理学家) 冰川 瀑发 是怎么 会事, 你是怎 样把 有几步是陪同我的 青年 同志 伸出冰 镐平 插在陡 坡上, 让 我 它变成 冰川泥石流 研究的? 有适当的踏脚, 攀登上去 的, 到达 海拔 4000 米 左右, 就 登 施: ( 施雅风, 中国科 学院资 深院 士, 中国科 学院 寒区 上现代冰川的冰舌了. 这里冰川消融非常 强烈, 冰融水量丰 旱区环境与工程研究 所名 誊所长, 中 国科 学院南 京地 理与 富, 有一个简陋的营地, 两位同志在工作, 他们观测到冰 川 湖泊研究所研究员) 1963 年秋, 我偕杜榕桓助理研究员到达 冰温度 在- 1 ! 左 右, 是 典型的 海洋性 冰川. 他们也 观测 冰 拉萨, 西藏自治区政府交通处徐总工程师迅即会我, 严肃提 川消融深度, 估算融水量, 从高处四望, 看到瓢状小盆地 上 出以前没有听说过的 川藏公 路有 几处 冰 川爆 发 , 它 断道 首悬崖陡壁上, 挂着六条小冰川, 这里不时降雪 下雨, 因 之 阻车, 危害严重, 你们是研究冰川的, 能否前 往看看, 想点 冰崩与雪崩作用盛 行. 小盆 地中 堆积着 深厚 的由冰 川和 雪 办法. 我也想看看藏东南冰川, 特别是 冰川爆发 的 奇特现 崩带来的松散石块、沙泥物质, 水流冲刷这些 堆积物形成冲 象, 当即约定杨宗辉工程师陪同往. 次日傍晚到波密县城住 沟深度估计达 100 米以上. 流水 迅急, 沟壁 不时出 现崩坍, 下, 又在次日晨, 带上吃的, 折 返 冰川爆 发 的古 乡沟 口, 我们当天下午顺沟下行, 站在沟 壁旁, 就看 到一次 大崩坍, 先约道班工人座谈. 同时初 步观测, 谷口 那片石 海, 是 谷口 大量泥沙、石块崩入沟中, 与湍急下流的融水搅 拌, 深沟 一 的堆积扇, 扇宽 1. 5~ 3. 5 公里, 长 2 公里, 束狭 了从 东往 度被阻塞, 接着就出现了泥浆石块搅拌的 泥石流体. 我有幸 西的波斗藏布江, 形成了一个湖泊. 冲积扇石块累累, 测量 在这次登山活动中 亲眼 目睹 了冰川 泥石 流的形 成, 看到 了 一块最大的花岗片麻岩 巨石, 长 20 米, 厚 8 米, 计算 其体 冰川爆发 的真相. 经过夏季整整一个季 度工作, 考察队报 积达 1500 立方米, 重 84000 吨. 一块较 小的 体积 364 立方 告指出古乡泥石流沟流域面积 20 平方 公里, 源头最高峰 与 米, 重约这 940 吨, 我们很不易想象, 多大的推力能 把这样 谷底高差约 3000 米, 小盆地 底部面积 约 2 平 方公里, 积 聚 重的石头, 推那么远. 了约 4 亿立方米的松散堆积物, 厚度达 200 米左右, 汇流的 顾: 您个人是最终怎样确定和认识这个 难题的? 冰川融水和雨水年达 3000 万立方米左 右. 那么 多的松散 堆 施: 工作非常艰苦, 我于希夏邦马峯考察结束, 偕季子 积物和水流, 在陡峻的地形上发育急流深 沟, 并使沟壁崩坍 修同志到古乡冰川队 营地 停留了 两星 期, 这时营 地人 才汇 频繁发生就导致了如 前述的 那么强 烈的泥石 流与严 重的 灾 集, 兵强马壮. 机会凑巧, 由杜榕 桓任队长, 杨宗辉 任政治 害. 指导员, 住在营地的时间, 二次观测到泥石流通过峡谷口外 顾: 彩色电影∀ 泥石流# 对泥 石流知 识的 普及起 了很 大 冲积到扇形地情况. 一次是结构性( 或 称黏性) 泥石流, 在隆 作用, 大大促进了对泥石流的研究和预防 , 您 能讲讲电影摄 隆声中, 从峡口流出是前后相接石 块平卧在 粘厚的泥浆 上, 制的情况吗? 迅速下流了相当距 离, 转为 紊流 型处 , 出现 不大 的龙 头堆 施: 在古乡沟看到 的泥 石流 浮托密 集石 块流动 和其 上 积. 泥石流的流速不能用流速仪观测, 只能抛掷浮标, 测定 游深沟中崩坍物质与 冰川融 水急流 搅拌形成 泥石流 的情 景 其流距和时间. 1964 年, 古乡沟的泥石流频繁发生, 考察队 深深地印在我的脑 海中, 我 想这 种动态 用一 般照相 机摄 影 记录到的 5 月至 9 月发生了 82 次之多 , 其中最 大的一次延 表达不出来, 必须找专人摄制电影. 这年秋天, 我在兰州 接 续了 63 小时, 冲出的物质达 300 万立方 米. 这年的泥 石流 待两位国家科学技术委员会七局( 主管地学研究) 来的同志, 都是顺着原有槽谷下流, 我们都站在槽谷岸边观察, 不害怕 向他们汇报了泥石 流研 究的 进展, 并陪 同他 们去兰 州西 固 泥石流会涌上岸来冲 击人 体, 但只能 看到 已经形 成的 流动 看新发生的, 从黄土沟 冲出 的泥 流毁坏 化工 厂一栋 宿舍 的 着的泥石流, 不了解泥石流具体形成过程. 于是我由队上一 情景, 提出请科委安排 一家 电影 制片厂 摄制 泥石流 专题 影 位有经验的同志陪同, 携带着干粮, 吃力地攀越前述峡口东 片. 两位同志一位 是 负责 的处 长, 深 为同 情, 满 口答 应 安 面相对高一千多米的山脊, 进入峡口上瓢状小盆地, 进到了 排. 不久七局来函, 说 已征 得上 海科 教片 厂同 意, 于 1965 6 期 施雅风等 : 回顾 泥石流 科学研究的开创与科学普及 1287 年派殷宏同志为首的摄制 组到西 藏古乡 泥石流 现场摄 制影 西昌城旁的东河发 生了 滑坡 堵坝, 堵坝 决口 形成的 粘性 泥 片. 我和泥石流队的同志听了十分高兴. 石流流程 1~ 2 公里, 而稀性泥石流和洪水流行 17 公里, 直 1965 年泥石 流队 扩大 观测 内容, 古 乡 泥石 流沟 以 外, 达西昌城下, 当然惊动了筑路 指挥部. 历 史上 1893 年东 河 也对波密地区其他影响川 藏公路 交通的 泥石沟 进行考 察取 大洪水曾冲毁西昌五条 街, 淹 死 1000 多人. 这时 有人建 议 得了许多资料. 殷 宏同志 率领 的电影 摄制 组守在 古乡 沟拍 铁路线应改道到安宁河西岸, 完全避开 东岸泥石 流的危害. 电影, 可那年的古乡沟一反常态, 守了相当一段时间, 一直 但是这样改道, 要增修跨越安宁河二座大 桥, 在战争时易遭 见不上 泥石 流. 怎么办 呢? 殷宏 同志 是不怕 艰苦、毅 力坚 轰炸, 于战备不利, 而线路走 在东岸 则有泥 石流洪 水风险, 强、能够冒险犯难的勇士, 他决定在冰川融水深沟岸人工爆 出现上( 靠山) 、中、下( 多占农田) 三种方案. 究竟以何种 为 破, 制造崩坍, 与冰川融水径流搅拌, 制造泥 石流, 这个冒 好, 指挥部领导同志说, 这要 看你们 对泥石 流的调 查结果, 险的尝试, 一炮成功. 摄影机在上下游等着, 摄到了 丰富的 在他们看 了我 们带 的∀ 泥 石 流# 电 影后, 指挥 部领 导 便说: 泥石流景观. 我和杜榕桓都被聘为泥石流片的顾问. 殷宏同 你们见识过泥石 流大 场面, 将 来定 线以 你们 意见 为 志带着全部彩色样片 到兰 州来放 映, 商量 泥石流 片作 为科 准 . 教片的详细内容和文 字表 述. 商定泥 石流 除表达 古乡 沟泥 我们花了半个 月时 间, 在筑 路指挥 部派 的工程 师陪 同 石流的形成和结构型 与紊 流型两 种流 态外, 还必 须增 加绘 下, 紧张地勘察产 生 过泥 石流 灾 害羲 农河、黑沙 河、热 水 制图件, 说明泥石流形成的三个基本条件, 即地形陡峻, 上 河、蒋家河、大塘河等河流上下游情况, 搜集了当地地震 与 游有大量松散堆积物 和丰 富的水 源. 并在 科教片 中讲 述已 暴雨记录, 访问了当地阅历多的长者, 考察队 集体得到下述 知的泥石流在中 国的 分布 与灾 害和 可 能的 预防 治理 措 施. 认识: 西昌附近泥石流 大多 是近 一二百 年森 林植被 遭到 严 在兰州向竺可桢副院长汇报时, 竺非常赏识这部影片, 表扬 重破坏后发展起来的, 泥石流形成区地质 构造复杂, 断层和 说这项工作做得好, 对山 区建 设和人 民生 命财产 安全 都有 节理发育, 有大量结构松散的粘 土质地 层, 在相对 高差二、 现实意义, 为地理学开拓了新研究领域. 殷宏同志在杜榕桓 三百米, 坡度三、四十度的 坡面上, 冲 沟、滑 坡、崩坍大 量 同志帮助下, 仔细修正了样片, 又带到北京, 请多位 地学家 发展, 个别滑坡一次滑下数万至数十万立 方米物质, 是泥石 包括地质部长兼中国 科学 院副院 长李 四光观 看审 定. 最后 流的主要补给源. 目前各沟内正在活动的 滑坡、塌方面积占 定稿的∀ 泥石流# 彩色影片, 科学意 义充实, 语言 鲜明生 动, 流域面积 20% 左右. 西 昌是 强烈的 地震 区, 历史上 曾出 现 放映后普遍受到热烈欢迎. 从此, ∀泥石流# 这一专门名词家 过 1850 年 10 度地震, 气象站有日降雨 199. 5 毫米的暴雨记 喻户晓, 为全国所普遍了解, 大大促进了泥石流研究与预防 录. 夏季半年降水 1000~ 1300 毫米以上, 地震 和多雨都 是 工作的开展, 在 欧 洲 一个 国 际会 议 展出 获 得 金奖 . 相 反, 促使滑坡、崩塌的因素 滑坡 崩塌 物质与 暴雨 径流搅 拌更 直 1964- 1965 年古乡沟与川藏 公路泥 石流的 考察报 告, 由于 接产生泥石泥, 可搬 动 1 ~ 2 米大 石块. 泥 石流 发育 河道, 文化大革命 的干扰, 直 到 1984 年底才 出版问 世, 知 者反 从中游就开始淤积, 谷口冲积区 上部淤 积迅速, 下 部浅薄. 而不多. 如羲农河泥石流堆 积速度 在扇顶部 位为 40 米/ 80 年, 下 至 顾: 您于 1966 年又被 任命西 南泥石 流考察 队长, 主要 公路桥为 6 米/ 50 年, 再 下行 0. 5 公里 为 3 米/ 50 年. 河 道 是调查 三线 建设中涉及的泥石流灾害, 提出防治措施, 您 淤积后容易改道, 如黑沙河堆积扇上有七 条流水河床, 对过 是如何执行的? 河桥梁设置要密切注意河道的淤积与改 道的可能性. 施: 1966 年初, 毛泽东 提出 备战备 荒为 人民 基 本国 策, 把国际形势看得 很严重, 为了 备战, 根据上述对西 昌地 区泥 石流的 规律 性认识, 我 们报 告 大搞三 线基 本建 铁路指挥部, 几条河的 泥石 流虽 然会对 安宁 河东岸 线路 带 隐 蔽地 区 选址, 建 立一 来一定麻烦和风险, 主要是洪水和稀性泥 石流灾害, 但不是 大批工厂, 新建中的成( 都) 昆( 明) 铁路亦加紧施工. 大家知 很严重的, 铁路设计部门已做的定线设计, 逢沟 设桥, 留 足 道, 西南崇山峻岭、降水丰 沛、有大量 滑坡 与泥石 流灾 害. 净空和跨度, 有相当安全考虑, 因此, 完全不考虑改线西 岸 1966 年初中国科学院决定组建临时性 的西南 山崩泥石 流考 方案. 在东岸定测线路中, 我们建议: 蒋家河线路所经河 床 察队, 解决三线建设中碰到 的泥石 流问题, 任命 我为队 长, 30 年淤 高 2. 4 米会 减少过河 桥梁使用年 限, 建 议桥位应 适 杜榕桓和唐邦兴( 科学院 西南 地理研 究室) 为 副队 长, 考察 应下移, 净空留足 8 米, 并加固两岸直至山口防 护堤; 白 沙 队员主要由冰川冻土沙漠研究所( 1965 年 合并组 建) 与 西南 河泥石流方兴未艾, 淤积很快, 这里 铁路桥 位应适 当下移; 地理研究室派 出. 我们于 1966 年 5 月中 旬出发, 6 月 初到 黑沙河月华故道桥原设计七孔 16 米桥改为三孔至多五孔 的 达成昆铁路指挥部所在地西昌, 领受第一个任务, 即调查西 16 米桥, 安全仍有充分 保证; 铁 路通过 的低 洼处没 有明 显 昌与泸沽间约 40 公里间泥石流对 铁路线的可 能危害, 提出 流水沟地段路基 为防 备河 流改 道、漫 流和 积水, 应 增加 涵 治理意见. 洞、护坡等排水和保护路基措施. 以上意见报给 指挥部, 指 设. 当时国家在西 南、西北 靠山, 这时成昆铁路已经施工, 但西 昌 泸沽段 线路还没 有确 挥部完全接受, 修改了原设计. 多年来实践证明 , 我们的 估 定下来. 这段线路走在安宁河东岸, 已知安宁河东岸有多条 计是符合实际的, 西昌 至泸 沽间 铁路没 有受 到泥石 流的 损 支流河发生过泥石 流. 就在我 们到 达前 不久的 5 月 26 日, 害. 考虑到泥石流灾害防治研究在成都地理所发展比在兰州 1288 冰 川 冻 土 32 卷 图 1 1983 年考察云南东川泥石流( 左一唐邦兴, 左二杜榕桓, 左三施雅风) 冰川冻土研究所发 展更为 有利, 我 时 任冰 川冻 土研 究所 所 力作用下起动, 沿程冲刷堵塞, 逐级增 大, 发 展成特大泥 石 长, 宣布在自愿基础上, 报中国科学院同 意, 将 研究泥石 流 流灾害. 本次灾害为历史上最大的一次灾害事件 , 属暴雨 型 的多数人迁到成都 地理所, 但 是我 一 直非 常关 注泥 石流 研 水力类泥石流, 容重 为每方 2. 0 吨, 出口 流速 每秒 9. 9 米, 究的发展( 图 1) . 洪峰流量约每秒 1 500 立方米, 总径流量约 200 万立方米. 顾: 2010 年甘肃舟 曲出 现特大 山洪 泥石 流灾害 你有 如 何感受? 舟曲灾害发生后, 我感到随着全球变暖, 灾害发生的 频 率和危害程度都大大增长, 灾害成因研究应加强 . 我国有 灾 施: 我在电视 新闻 中从成 都山 地 所山 地与 地表 过程 重 害性泥石流 11 000 多 条, 150 余 县城、镇 坐 落在 古洪 积 扇 点实验室主任 崔鹏 教 授处 得知 舟 曲特 大山 洪 泥石 流 巨灾. 上, 乡镇级更 多达 1 000 余处, 70% 的 公路、铁路受泥石 流 舟曲县所在白龙江上游是我国四大滑坡 泥石流发育 区之一, 危害. 本世纪以来, 泥石流灾害更是频 频爆发, 给人民生 命 我也于 文革动 乱 时下 放到这 里一 段时 间, 知 道很 多地 方 和财产带来巨大损失, 必须针对上述实际情况, 制定切实 防 有泥石流灾害, 崔鹏作为泥石流专家, 详细地分析了舟曲 泥 治措施. 其次, 加快泥石流科学研究人 才培养, 崔鹏教授 是 石流灾害的成因. 舟曲 县城座 落于 三 眼峪 沟和 罗家 峪沟 古 成都山地与地表过程重 点实 验室 主任和 云南 东川泥 石流 观 泥石流堆积扇上; 经常遭受泥石泥的 危害. 三 眼峪沟自 1823 测国家站长, 7 月还 应邀 为巴 基斯 坦喀 喇昆 仑公 路 Atabad 年至今, 先后发生 12 次较大 规模泥 石流, 对 县城造 成多 次 滑坡堰塞湖编制应 急处置 方案. 我们 国家 需要 更多 的泥 石 危害. 本次特大灾 害是 由于构 造和 地 震活 动产 生的 松散 固 流研究人才, 发挥更大作用. 体物质堆积在陡坡 和狭窄 的沟 道中, 在局 地强 暴雨 的水 动 ( 2010 年 11 月 1 日采访)