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寻龙诀:我们与泥石流较劲的那些年 精选

已有 6425 次阅读 2017-7-4 10:02 |个人分类:科普|系统分类:科普集锦|关键词:泥石流,,研究历程,,地质灾害,历史| 历史, 地质灾害, 泥石流, 研究历程


西方资本主义国家在进入工业时代后,因经济发展而带来的环境破坏使得欧洲阿尔卑斯山地区的人们在十九世纪中期就遇到了泥石流的问题,并开始了对泥石流的关注。法国工程师休勒尔在1841年公开发表了世界上第一篇关于阿尔卑斯山地区的泥石流调查成果,对泥石流启蒙研究起到了引领作用。紧接着,奥地利、瑞士、意大利及俄国等国也对境内随后出现的泥石流问题开展了调查研究。

我国在经历反帝反封建主义战争之后,从20世纪下半叶才开始对泥石流有所关注。虽然我们比西方发达国家整整晚了一个半世纪,但经过几代人60余年的不懈努力,如今已在泥石流理论研究及防灾减灾应用方面却取得了被世界各国学者所公认的成绩,尤其是在汶川震区泥石流防治研究中所总结的经验与技术,对全球泥石流防灾减灾都起到了很好的引领与示范作用,这是我国地质灾害防治史上的一次飞跃。

马克思说,一切科学都是历史学。科学在不断更新历史,历史又在指导科学。追溯我国泥石流研究的历史足迹,回顾泥石流研究者们的艰辛历程,可让后来人从历史中汲取经验,为他们指明前进的方向。

一、泥石流与“龙”的渊源

龙是中国人的祥瑞神物,更是中国文化的精神载体。作为山区最为常见的地质灾害之一,泥石流也曾被山区人们给赋予了“走龙”、“出蛟”等具有神秘色彩的称谓,泥石流便与龙联系在了一起。

关于泥石流是“神龙”的传说主要来自民间,据说龙是山里的蛇精经过多年修炼而成,并在修成正果时会趁着暴雨游出山谷而回到大海。即使是今天,在对很多经历过泥石流的老乡访问时,他们仍然还走不出把泥石流神化的影子,在描述他们所见到的泥石流时都会夸张地说他们看到黑暗中山谷里有两个很亮的大灯笼,是龙的眼睛;一些工人在修建桥梁的时甚至会在桥墩底下埋一些鸡血或硫磺之类的镇邪之物,他们相信当邪恶的力量会惧怕这些辟邪的法物,可以起到避免桥给被冲毁的作用。

20世纪50年代以前,泥石流因其巨大的破坏力和发生的不可预知性,使其成了人们眼中无所不能的“龙”,与它有关的一切都是神秘的,甚至可以预示某种凶吉。如《易经》里就用“见龙在田、飞龙在天”等爻辞来预测人的时运。可见,那时的龙具有典型的神化色彩,这主要与中国传统封建思想有很大关系。

从地质历史看,泥石流是地表演化过程中的一种必然地质现象,在地表侵蚀的时期就有发生。只是那时人烟稀少,人口多聚集在平原地区,泥石流很少对人类活动造成破坏,因而对泥石流的关注并不多。从那时人们对世界的认知程度上看,19世纪以前的中国人民被封建王朝统治了长达几千,这其中还包括对他们思想的奴役,加之受那时科学水平的限制,人们对自然界各种现象的认知能力极为有限,没法从科学的角度给予泥石流合理的解释,便用最为原始的神话传说方式对其进行阐释,故传说中无所不能的“龙”便与泥石流从此有了千丝万缕的联系。虽然神话故事没有太严谨的科学性,但它一样能给人们传递一种很质朴和直观的世界观、价值观及人生观,可以让泥石流运动时的一些基本特征得到直观的描述。



在古代的传记及文学作品中也有对泥石流的神化描述,如《北梦琐言》里描述:“雷雨冥晦,狂风拔树, 云中物旋转入溪中……。”《阅微草堂笔记,滦阳消夏录五》里描述:“龙乘风雨去,蹂躏禾稼二亩许……。” 《普庵传》里描述:“……忽然天下小雨,顷刻间黑云渐兴。此时只见一条长数里的巨龙出现……。”从这些描述中可以看出,虽然带有神话的色彩,但他们对泥石流发生时的天气现象却描述得很贴切,即龙的出现都伴随着雷雨,还会破坏庄稼等等,龙也就成了早期泥石流在古人眼中的最直观印象。


二、初涉龙潭,科学与神话的较量

19世纪以来,我国的反帝反封建、抗日战争及国共两党内战给国内经济及社会发展造成了极大的破坏。在新中国成立后,百废俱兴,全面的经济发展带动了各种基础设施的建设。尤其是在修建成昆铁路、川藏公路、宝天铁路及东川铁路的过程中,为避免遭遇泥石流的危害,交通部专门成立了由多个学科专业学者组成的队伍对铁路和公路沿线泥石流开展考察,并以此拉开了我国对泥石流防治的序幕。随后,以西藏冰川泥石流和东川城镇泥石流为两个典型代表开展的观测研究对泥石流的基本特征有了较为清晰的认识。1964年,施雅风先生在《科学通报》上发表的《西藏古乡地区的冰川泥石流》成为我国第一篇在学术刊物上正式发表的泥石流论文,开始了揭开泥石流神秘面纱的序幕。

虽然对泥石流的研究在60年代后期至70年代初也一定程度上受到文化大革命的影响,但随着文化大革命的结束,在矿产资源开发及城镇建设过程中遇到的泥石流问题再次受到关注,并开始从铁路和公路泥石流向矿山、城镇及人口密集区的泥石流拓展。同时,以云南东川蒋家沟泥石流观测站为基地的泥石流形成机理及过程研究也得到了深入的探索,成都地理研究所(现今的中国科学院成都山地灾害与环境研究所)的成立就是这一时期最主要的标志及见证者。自此,国内有了第一支开展泥石流调查与研究的专业队伍,我国最早一批从事泥石流研究的专家多在这一阶段脱颖而出,为我国的泥石流防治及减灾做出了重要贡献。



20世纪70年是我国对泥石流宣战的重要阶段,尤其是东川泥石流的成功防治经验证明了泥石流并不是无所不能的“神龙”,在很大程度上消除了人们对泥石流的神秘感和恐惧感,也证实了只要经过科学的论证也是能有效避免灾害的。如1979年在《中国民族》第4期上发表了一篇题为“治服泥石流”的论文写到:“治理前, 暴雨之后, 人人提心吊胆, 泥石流一来,房倒屋塌, 交通梗塞。现在任凭狂风暴雨,人民安居乐业, 交通畅通无阻……”。

对于揭开泥石流神秘面纱的研究者而言,他们在解释泥石流这类被神化的自然现象时做了大量的工作,尤其是在缺少定量证据的情况下,以强调人与自然之间的互动和认知经验为基础的认知模式开展泥石流研究是一个很艰辛的过程,毕竟那时对泥石流这一客体的认知还很大程度上受各自经验判断的局限,在结论上很难做到客观和中立。基于这样的事实,虽然泥石流的神秘面纱被揭开了,但对普通大众而言,因为没有太多能让他们信服的证据,故他们也很难完全接受“神龙”竟是如此简单的事实,毕竟那是被神化了数千年的神物,早已在他们思想里根深蒂固。此时,科学在与神话的较量过程中并未获得完胜,摆在泥石流研究者们面前的路还很长。



三、春回大地,举步维艰的与龙共舞

20世纪80年代上我国泥石流研究史上的第一个高峰期。一方面,与党的十一届三中全会召开及改革开放等有利于经济发展的大环境有很大关系,国内在铁路、公路等基础设施的建设方面加大了力度,为泥石流学科的发展带来了新的机遇和挑战。1980年4月,在中国科学院的组织下,在成都召开了“第一届全国泥石流学术会议”,共有来自70 多个单位的学者参加会议,该次会议也成为我国泥石流研究新阶段的一个重要里程碑。

另一方面,正当人们对泥石流减灾抱有满怀希望时,泥石流却以冷酷无情的方式浇灭了那些刚刚燃起的激情。1981年7月,四川省甘洛县利子依达沟发生泥石流,冲毁了沟口的成昆铁路大桥,导致多节车厢冲入大渡河并造成240多人死亡或失踪的重大灾害。该次灾害让人们深刻意识到了泥石流减灾所面临的挑战,随后,在铁道部牵头下在成都召开了“铁路泥石流科技工作会议”,进而吹响了对铁路泥石流研究与防治的号角。紧接着,1982年在云南省东川市召开的《全国泥石流防治经验交流会》对在成昆铁路、宝成铁路、青藏铁路、宝鸡铁路、兰青铁路、陇海铁路建设及运营过程中遇到的泥石流问题进行了讨论,为我国泥石流研究经验的积累奠定了重要基础。此后,关于我国泥石流研究的专著、科研论文、研究报告及科普出版物的发行把泥石流在山区建设中的重要性推到了前所未有的高度,并引起了世界各国学者的关注。


四川省甘洛县利子依达沟泥石流冲毁成昆铁路后导致多节列车坠入大渡河

统计表明,从1980年到1989年间,在国内学术刊物上公开发表的标题有泥石流的论文有400余篇,内容涉及到公路、铁路、矿山、城镇、水电站等大型工程及人类活动密集区。在此基础上,开展了泥石流的理论、特征、机理、观测、预警、试验等方面的综合研究,遥感技术也开始得以应用。

这一时期对泥石流的研究开始注重定量研究的方法手段,尤其是以“泥石流天然博物馆”著称的蒋家沟泥石流观测站在定量研究阶段发挥了重要的作用,并在后来总结出了沿用至今的“云南东川蒋家沟公式”、“西藏古乡沟公式”、“甘肃武都火烧沟公式”、“铁二院公式”等经典泥石流动力学参数计算公式。

在观测结果或试验数据面前,定量研究还在很大程度上解决了很多存在争论的问题,对泥石流的认知水平也得到了极大的提升。不得不说,这是我国泥石流研究路途上一个重要里程碑,它代表了这一时期地质工作者们以实证为基础的哲学意识形态,让他们对泥石流的认识更加客观,并在研究过程中采取相对中立的判断立场对问题进行解释。在各种定量研究的数据面前,普通大众对泥石流的神化意识也逐渐淡薄,并接受了泥石流是一种地质现象的客观事实,泥石流的“龙纱”终被掀开。

四、前仆后继,为国家发展保驾护航

90年代是我国泥石流灾害频发的一个转折点,这主要是因为历史上人类不合理的砍伐、耕种及放牧等活动对生态环境的破坏效应逐渐体现,水土流失的加剧使得地质灾害频繁发生,尤其是90年代后期的泥石流发生的频次显著增加,所造成的危害性也极大。以云南省东川市为例,自西汉以来就开采和冶炼铜矿的漫长历史使得这里的生态环境急剧恶化,加之小江断裂带活动导致的岩体破碎,使得东川成了这一时期地质灾害与人类活动关系不可调和的典型代表,泥石流对城镇发展及经济建设均带来了极大的障碍。

随着第十四次全国人民代表大会的召开,加快经济建设和发展的主导思想使得中国城镇化进程加快,以京九铁路为代表的大型基础设施建设也在很大程度上带动了山区各种基础设施及水利水电工程的建设。但山区城镇与工程活动与泥石流的矛盾也日益凸显,对已有和未来可能会发生的泥石流风险开展评估成为这一时期政府部门在新城镇选址及工程建设过程中迫切需要解决的问题。



在这样的大背景条件下,基于经济建设过程中遇到的减灾需求给泥石流研究带来了光明的前景,以城镇、工程建设区及人类居住地为中心的泥石流调查评价也大范围铺开。以威胁公路、铁路及人类居住地的单体泥石流为对象而开展的泥石流成因、特征、危害及防治为一体的综合研究成为这一时期泥石流研究的一个特色,以成昆铁路为代表的大型工程区泥石流防治极大地推动了泥石流动力学研究及防治工程设计规范化的进程。

社会发展的减灾需求和国家的重视让泥石流研究得以延续,在老一辈泥石流专家们所奠定的基础上,新兴的第二代泥石流研究学者们在继承中创新和突破,对泥石流学科的发展起到了至关重要的传承作用,并涌现出了一大批引领学科发展的人才。至此,我国学者对泥石流的系统性和综合性的研究体系已基本成形,并在国际上具有了一定的影响力。

五、众志成城,为保一方百姓平安

进入21世纪,泥石流继续保持它频发的势头,并以前所未有的破坏程度肆虐着在它影响范围内的所有人和建筑,并造成群死群伤的重大灾害。2003年7月11日发生在四川省丹巴县邛山沟的泥石流导致包括多名游客在内的51人遇难,曾经的“美人谷”也给山区旅游业的安全发展敲响了警钟。2003年11月,国务院公布了《地质灾害防治条例》,这是我国第一次把地质灾害防治提升到国家层面的高度进行对待,并提出了“以人为本”的防治理念,彰显我国政府对泥石流问题的重视程度及防治决心。

2003年四川省丹巴县邛山沟泥石流发生后留下的残垣断壁


随后,在国家拨款和地方国土部门的组织实施下,全面开展了对威胁到城镇及居民区泥石流的工程治理、监测预警及群测群防网络建设,并在泥石流系统化和多样化防治体系方面有了较大的进展。可就在泥石流风险在被逐渐减缓的时候,2008年的一次地动山摇却又彻底改变了一切。地震后的泥石流迫不及待地向世人呈现了它不为人知的另一面,暴发的频率和规模都彻底颠覆了我们之前对它的认识,尤其是2010年发生在绵竹市的文家沟泥石流更是让所有人都为之而震撼。

也正因为汶川震区泥石流的特殊性和复杂性,使我国掀起了泥石流防治的高潮,这在全球泥石流防治历史上都是空前的。汶川震区为泥石流研究提供了天然的试验场,以全国多家科研院所和地勘单位为主力军的队伍在汶川震区泥石流启动机理试验、监测预警方法、早期识别、数值模拟及防治工程实施等方面取得了长足的进步,在很大程度上丰富和完善了泥石流这一学科的理论方法和人才的培养,并带动了泥石流防治理念及防治工程设计的创新,在全国甚至全世界都起到了引领作用。据不完全统计,2000年至今国内学者发表与泥石流研究有关文章数量约5000余篇,许多从事泥石流研究的专家已在国际上有了较高的知名度和影响力,成果与人才都实现了质和量的巨大飞跃。我国对这方面的研究也得到了极大的发展,开始从定理和定性研究向系统的综合研究方面挺进,实现了一次质的飞跃。

我国学者在国内学术期刊上发表的泥石流研究论文数量统计图


   2012年,发生在甘肃省舟曲县城的泥石流造成1800余人遇难和失踪,成为我国历史上最大的一次泥石流灾难,该次灾害再次给山区城镇的安全敲响了警钟。鉴于泥石流形成过程的复杂性这一客观事实,研究者们在尝试找到某些普适性的泥石流评价方法时还是遇到了许多难以解决的问题,并尝试从地质学、地貌学、气候学、水文学、土力学及生态学等多学科的角度对泥石流进行综合研究。若用一个关键词描述这一时期的研究特色,那就是“系统性”。从这一时期学者们发表的泥石流研究论文的内容中可以发现,模糊评判、灰色预测、拓扑预测、人工神经网络预测等各种数学方法在泥石流评价中都得到了应用,并应用了高精度卫星航拍、无人机、地质钻探、物探、三维模拟等先进的技术手段与方法,实现了从天上到地面再到地下的一体化调查模式,对这一时期的泥石流调查研究起到了极大的推动作用。

2012年四川省宁南县矮子沟泥石流发生前后遥感影像对比图


六、结束语

通过对客观世界的感知并提升主观认知能力是我们认识世界的主流意识形态,但对于泥石流这一地质现象的认知过程而言,并不是一开始就有科学理论指导的,而是经历了几代泥石流人的艰苦努力才让其从被神话的“龙”回归到科学的自然现象。没有如今这般便利交通的条件下,老一辈泥石流研究者们用他们坚实的脚印和辛勤的汗水向后人展示了什么是榜样的力量,更是把他们对客观世界的认知水平一次次凝炼、一层层升华,为后人奠定了坚实的基础,并让他们站上了更高的平台。回顾我国泥石流研究这段时间短暂却心历漫长的过程是对老一辈泥石流研究者们的致敬,更是对后继者的鞭策与指引。



最后,献上藏头诗一首,以此献给那些甘冒生死为我国泥石流防灾减灾做出贡献的人们!

《寻龙吟》

向晚的风刮过河畔

泥泞的路在脚下蜿蜒

石墙的残垣刻着曾经的慌乱

流经岁月总随雨季递传

同生死赛跑在山涧

行列陡崖如虎穴龙潭

致暮野,夕阳无限

敬余辉,黄昏犹暖


注:原文发表在《国土资源科普与文化》2017年第2期.



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