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川观科考队①｜追逐泥石流的人

时间：2022-04-25 21:52:56 来源: 川观新闻

开栏的话

提到“科考”，你想象中的情景是什么？

每年，四川的科研院所都有不少研究人员踏上科考的旅途。有的前往泥石流沟道，查看泥石流孕灾环境变化及防治工程运行情况；有的翻山越岭收集大熊猫粪便，为恢复提升大熊猫退化栖息地做参考；有的则在野外观测站里，记录冰川与森林生态变化的痕迹……

为记录科考队员的工作与生活，今日起，由四川在线记者组成的“川观科考队”，将每月整装出发，随科研人员抵达科学考察现场，探寻科考背后的秘密。

岷江右岸，四川省阿坝藏族羌族自治州汶川县绵虒镇羌锋村，春雨如丝如雾。

顺着村道一路向上，把房屋抛在身后，两边墨色的陡坡占据了视线。植被裸露处，点缀着几笔白灰色岩石。山体交错，其间就是簇头沟。V字型沟道中散落的砂石提醒着来人：泥石流曾经来过。

四川省阿坝州汶川县绵虒镇羌锋村簇头沟。王喜安 摄

中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所（以下简称“中科院成都山地所”）研究员陈剑刚背着单反相机，几步跨到边坡的一块石头上，小心地踩实，按下快门。

这是几天来他调查的第十二条泥石流沟道。2020年8月，簇头沟发生泥石流，导致都汶高速公路双向中断。

今年3月底，陈剑刚一行6人从成都出发，前往茂县、汶川县等地，在岷江沿岸30多个泥石流灾害点开展调查。作为第二次青藏高原综合科学考察研究的一部分，此行采集的样本、数据将为分析岷江上游流域泥石流孕灾环境变化及防治工程运行情况提供参考。

这一次，四川在线记者也跟随调查团队，踏上为期数日的科考之路。

调查取样

还原泥石流发生过程

摸底“稳、拦、排”防治工程

3月29日，调查进入第五天。

汛期将至，簇头沟的溪流窄窄几束。陈剑刚淌过溪水，穿越沟底，爬上对岸的边坡。铁锹插入泥土和砂石混杂的坡壁，用力一掘，掏出半锹泥石流堆积样，上方松动的石头“扑簌簌”地砸到脚边。“泥石流样品必须从未被扰动、未被雨水和流水侵蚀的位置采集。”陈剑刚说，等把这些样本带回成都，就可以分析颗粒粒径、容重等数据，倒推出泥石流的物质组成，从而反映泥石流灾害的情况。

科考队员正在攀爬沟道。吴枫 摄

“入地”还不够。一边，中科院成都山地所岩土工程2020级博士研究生王喜安正在操作无人机“上天”，沿沟道拍摄。“不仅要拍到沟道中泥石流活动的痕迹，还要照顾到两岸，把断面拍清楚，才能更好地反推泥石流发生的过程。”王喜安说，回到成都后，通过软件处理，平面的照片将成为立体图，对比不同时期的数据后，汛期前后的地貌变化会十分清晰。

一切都是为了还原泥石流发生的情景——泥石流跑得多快、流量多少、有多大的冲击力、松散固体物质有多少、从哪里来的等等。这些测算出来的数据，将成为判断防治工程是否安全可靠、是否需要加高加固的重要依据。

陈剑刚指着横亘在簇头沟中游地段一座6层楼高的拦砂坝，“这可以拦蓄泥石流携带的泥沙物质。”顺着手指方向望去，坝体三排泄洪“窗口”里还堵着些淤积物，一旁清淤完毕的库区里，躺着一些两个人都抱不过来的大石头——这是上一次泥石流的痕迹。

簇头沟拦砂坝。吴枫 摄

再往上走一走，上游的谷坊坝更窄，是整个防治工程体系直面泥石流的第一道“城墙”，由于巨大的冲击力，溢流口顶部已经有了磨损。

谷坊坝、拦砂坝、排导槽……这些分别承担着“城墙”和“护城河”的作用，前者能够稳固物源，阻止其倾泻而下，后者将泥石流导入远离公路、村落的河流、停淤场等。它们的运行状况也是调查的重点。这相当于一次摸底：坝体的稳定性如何？库区的清淤情况如何？预留的库容能不能达到今年汛期的要求？

中科院成都山地所岩土工程2020级硕士研究生王金水负责测绘，他的笔记本上，密密麻麻地记录了十几座坝的各类参数。对于如何应用摸底成果，陈剑刚举了个例子：“如果溢流口窄，过流能力就比较弱。如果太宽，两侧坝肩镶嵌处的岸坡很容易被泥石流侵蚀损坏。通过统计这些数据，结合实际工程运行情况，就能够提供合理的溢流口宽度设计范围。”

用脚丈量

第一时间抵达科考现场

守护泥石流沟道下游的人、财、路

“前面的桥墩过去往左转，一路向上。”陈剑刚熟练地指挥着司机前往板子沟。每年在外的时间长达3个月，这些点位他早已烂熟于心。

从读研究生开始，王喜安也已经有了5年的野外调查经验。“山高任你飞。” 他戴着一顶宽檐帽——这是出野外必需的装备之一，既防晒又避雨，“但就算已经可以借助无人机的帮助，一些地方还是要靠双脚一步步地去丈量。”

尽管条件艰苦，调查有不得不进行的理由。泥石流堆积扇土地平整、土壤松软，往往会吸引人们前来居住、耕种。本次调查的簇头沟、板子沟、登溪沟、宗渠沟等下游，不是村寨就是公路。泥石流发生时，山谷轰鸣，携带着巨石、漂木，汹涌的泥石流会瞬间吞噬所经之路的万物。做山地灾害防治，不仅要看防治工程的运行状况，还要关注保护对象的安全情况。

王喜安曾经在中科院位于云南东川蒋家沟内的泥石流观测研究站听到过泥石流来临前的响声：“不好描述，闷闷的，但让人心惊胆颤。”听到响声后，他急忙前往观测台，在那里，他看到在沟道转弯处，粘稠得像混凝土的泥浆泛起了让人恐惧的波浪——那是他离泥石流最近的一刻。

“我们做泥石流灾害防治的，亲眼见到泥石流灾害过程的时候少，更多的还是在泥石流发生之后，努力去调查。”2017年8月8日晚，九寨沟县发生7.0级地震。当时，刚当上爸爸的陈剑刚正在家里带娃，手机预警软件响了起来，他的第一反应是：“幸好在晚上，景区里没有游客。”停了一下，“又有事情干了。”

第二天早上8点，陈剑刚和同事就动身前往九寨沟，由于断道管制等原因，直到晚上才抵达。针对防治工程的排查工作就此开展，一去就是半个多月。余震中，还不时有直径大约1米的石头掉落。

地震后，松散物源增加，泥石流规模变大，一些防治工程需要重新设计。接下来的两年，陈剑刚和同事不时就往九寨沟跑，进行现场勘查，通过形态调查法、雨洪法和溃坝分析等获取泥石流运动参数，为灾区泥石流灾害防治工程设计提供支撑。

2021年9月28日，九寨沟景区全域恢复开放，焕若“新生”。陈剑刚和家人前往九寨沟旅游。这次，他的身份是“游客”，但仍然下意识地以科研人员的眼光审视这片土地。

“确实看不出地震带来的破坏痕迹了。”陈剑刚心里有种踏实感：生态化的泥石流防治思路和绿色边坡处置技术基本维护了景区原样，加上大自然的自我修复速度，这份自然遗产得以留存和延续。

持续关注

多学科协作研究

寻找“无序中的有序”

陈剑刚记得，不到6岁的儿子有一天回家告诉他：“爸爸，幼儿园组织我们到山地所参观了泥石流模拟装置。”

他的第一反应是：“你真的知道什么是泥石流吗？”

“与其他学科相比，泥石流灾害防治研究应用性更强，但它的细节是极具科学性的，比如说，每个颗粒如何运动？每根漂木会产生什么影响？”陈剑刚这样理解，“这是一个复杂无序的过程，我们的工作就是寻找其中的有序。”

四川分布着广阔的干旱河谷区，土地很干，植被发育不够好，早期的地震也为泥石流提供了大量松散固体物源。哪怕是植被良好的地带，极端降水也极易诱发泥石流灾害。

“簇头沟就很典型，近几年处于灾害较旺盛的阶段。”陈剑刚介绍。王喜安记得，5年前他第一次到簇头沟的时候，当地已经很久没有发生泥石流灾害，库区很大、很干净，是另一番景象。

在不断变动的自然里，了解“无序中的有序”不能只靠一日之功。陈剑刚从事山地灾害的研究工作将近10年，跑过四川、云南、西藏、新疆、青海等地，参加过中巴公路沿线的堰塞湖处置、KKH（喀喇昆仑公路）改扩建工程、达苏水电工程的灾害调查评估，踏勘和研究过一千多处山地灾害点，收集的数据有上万条。

防治工程也并不是一劳永逸的。“随着时间增长，各方面的稳定性不可避免会受到影响，需要持续地关注。”陈剑刚介绍，簇头沟拦砂坝的顶部与底部坝体颜色上的差异，就是之前的泥石流之后加高坝体造成的。

如果不能及时发现风险，将会带来严重的损失。2016年8月4日九寨沟景区内则查洼沟暴发泥石流，中科院成都山地所的研究团队发现此次灾害规模与降雨量不相符，经过多种方法测算，发现是拦砂坝的溃决产生了放大效应，加剧了泥石流灾害。

由于未来泥石流灾害的频率和规模将增大，研究团队建议，则查洼沟原有的20年一遇的泥石流防治工程设计标准偏低，尤其是地震之后，应按照50年一遇的设计标准进行工程治理，从而降低溃决风险。

那么，治理工作什么时候才是结束？“等它对人或者保护对象带来的风险或损失可以接受的时候。”陈剑刚回答，“当然，想把灾害彻底‘制服’，难度太大。引导它，减小对人的危害，就已经很好了。”

这种疏导不能只靠一己之力。有时，不同专业背景的人会提供不同的思路。硕士、博士专业都是水利水电工程的陈剑刚，擅长防治工程本身的结构设计，而团队中的中科院成都山地所岩土工程2021级博士生李向宁之前在陕西研究黄土，地质专业的他对泥石流沟道的岩石、地质地貌会更加敏感。

防治工程也不是治理泥石流灾害的唯一解决方案。在这次调查中，王喜安尤其注意拍摄边坡的情况，以了解植被根系、岩石和土体的关系。植被根系如何加固土体？如何进一步影响泥石流的发生？这将是他持续研究的方向。

回到成都后，陈剑刚和学生们的工作还在继续。完成小流域流通区和堆积区沟道的点云模型和数字高程模型的构建、校准；与前期获取的地形数据对比，评估拦砂坝库容和减灾能力；整理考察区域泥石流防治工程的磨蚀和破坏现状，结合前期考察数据，分析工程磨蚀破坏原因……

接下来，陈剑刚又将开始没有休息日的日子。手头的工作很多，比如，基于调查得到的数据开展模型实验，研究小流域中拦砂坝的布置模式对泥石流沟道地貌演变以及地貌变化对防治工程减灾作用的影响。

策划：胡敏 钟莉

统筹：文露敏 徐莉莎 庞琪 王帅

撰文：文露敏

摄影：吴枫

视频制作：吴枫 郭雨荷 王帅

海报设计：汪银 王帅

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