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川藏铁路计划扶植中的自然灾害防治题目
中国科学院院士
2019-09-03

川藏铁路对国家长治久安和***经济社会成长存在重大而深远的计谋意义。习近平总书记、党中心都高度重视川藏铁路扶植,请求在“科学计划、手艺支持、庇护生态、平安靠得住的整体思绪下,高动身点、高尺度、高质量地计划扶植川藏铁路”。

1、川藏铁路扶植的情况布景

川藏铁路东起成都,西至拉萨,线路长度1543km,从海拔500米的二级台阶跃升到4000多米的一级台阶,穿梭高山峡谷地形遽变带和多个地震带。铁路成都—雅安段已经开通,拉萨—林芝段也已于2014年动工,今朝拟建的雅安—林芝段全线1008.4千米,是川藏铁路难度最大的路段,桥隧比95.6%以上,隧道占比85.1%。

铁路穿梭五大地貌单元,逾越金沙江、澜沧江、怒江、雅鲁藏布江等7条大江大河;翻越二郎山、折多山、高尔寺山等8座高山。全线均匀海拔3800米,相对高差4000~6000余米,垂直变幅16000米。整体地势表示为北高南低,西高东低、七下八上,地貌条件很是庞杂,选线和避灾极其坚苦。

青藏高原东部与东南部处于板块勾当边沿和缝合带等特别地质地貌单元,板块碰撞和机关勾当强烈,新机关活动和地震活泼,当今垂直抬升速度5mm/yr,向东挤出速度20mm/yr。在侧向动力构成的剪切感化下,川藏铁路工程面临着区域地壳变更强烈的重大风险。

铁路穿梭龙门山、鲜水河、理塘、巴塘、金沙江、澜沧江、怒江、嘉黎、雅鲁藏布江等十余条深大勾当断裂,工程面临着被活断层断错的重大灾变风险。其中2008年汶川地震,龙门山断裂最大水平位错达4.9m,最大垂直位错6.5m。

线路经过区域历史大地震活泼,铁路工程面临着大震破坏风险。其中鲜水河地震带有大震风险;巴塘断裂与理塘断裂也有必定勾当性,但东机关结四周嘉黎断裂和雅鲁藏布江断裂区域由于工作不足,地震危险性不明。

青藏高原升温是全球海陆升温速度的1~1.2倍。未来青藏高原区域的气温、降水呈增加趋向,与低温有关和强降水有关的极端事务增加。铁路工程面临着极端天气和天气灾害风险。

综上所述,川藏铁路穿梭区情况布景显现高地震烈度、高陡斜坡、高寒、高地应力和高地温的特色,使得铁路工程面临庞大风险。

2、川藏铁路廊道灾害及其防治

川藏铁路将是迄今为止人类历史上最具挑衅性的铁路扶植工程。强烈的机关勾当、明显的地形高差、极真个天气条件使得铁路廊道内外动力导致的灾害题目都较为突出。

(一)川藏铁路沿线灾害类型

川藏铁路沿线是我国自然灾害最发育、最活泼、类型最齐全、风险最严重的区域。区域重要灾害类型有地震、崩塌滑坡、泥石流、冰湖溃决、冰雪、岩爆、大变形、低温热害、低压涌突水、岩屑坡等。

(二)川藏铁路沿线灾害散布特色

经过进程多年研讨,查了然川藏铁路全线灾害的类型及散布纪律。

线路经过处历史大震活泼,其中波密—林芝段和康定—泸定段最大地震撼峰值加速度达0.3g。

沿线发育泥石流612处,包罗暴雨型417处、冰水同化型133处和冰湖溃决型9处;其中申博境内泥石流沟共223处,包罗暴雨型213处和冰水同化型10处。沿线崩塌滑坡灾害共747处,包罗崩塌310处,滑坡413处,溜砂坡24处;其中申博境内总计325处,包罗崩塌161处和滑坡164处。这些灾害研断裂带、河谷和交通线成带状散布。

川藏铁路热泉重要沿深大勾当断裂带出露(集中在沃卡、八宿、巴塘、康定一带)。全线有约50个对线路影响的低温热泉,约15座隧道可能存在低温水热热害。板块缝合带四周是我国地壳活动最强烈的地域,地应力水平个别高于其它地块,易产生岩爆,最大地应力达78Mpa。

(三)川藏铁路沿线灾害勾当特色

川藏铁路沿线自然灾害勾当特色重要表示在三个方面:一是天气变暖条件下,崩塌滑坡、泥石流、冰湖溃决日趋活泼,大范围多发、频发;二是大范围山地灾害极易构成灾害链,且灾害链类型多样,风险严重;三是天气转变、强震耦合感化下山地灾害(链)呈大范围、高频率、群发性、大范围等特色,巨灾风险较着增大。

表现以上勾当特色的灾害有波密县易贡、天摩沟,大渡河响水沟以及雅鲁藏布江色东普沟等典范山地灾害链。其中2018年10月***雅鲁藏布江色东普沟冰川泥石流堵断雅江,构成冰川泥石流—堰塞湖—溃决洪水灾害链造成约6600人受灾,告急转移安设7100余人,电力体系受损严重。

(四)川藏铁路沿线灾害风险体例

基于山地灾害散布纪律和勾当特色,说明山地灾害风险体例,可为风险评估与工程扶植避灾选线供应科学根据。沿线灾害的风险重要表示为:崩塌滑坡可能会风险桥梁、涵洞、路基、隧洞进出口、进场途径、施工营地等。泥石流则重要风险途基、路面、桥梁、涵洞等。断裂的粘滑位错(地震)、蠕滑位错以及由断裂勾当引发的地质灾害会导致隧道、路基、路面、桥梁等的震撼破坏和变形开裂。在高寒条件下建筑并运营大批超深超长隧道(群),高地应力(岩爆、大变形)、深大勾当断裂、高频高烈度地震、高地热及有害气体等题目突出,对施工组织、施工体例、防灾救济及运营保护带来庞大挑衅。

(五)川藏铁路沿线灾害风险评估

基于上述灾害散布纪律与勾当特色的研讨以及灾害成因和动力进程分析,成立了多尺度风险评估体例,可为铁路公路计划选线和减灾供应科学根据。对于铁路全线尺度,划定综合风险品级与风险区,处事铁线路路走向;在重点路段,根据灾害风险评估功效,科学计划铁路部分线位;对于典范灾点,分析灾害的动力进程及致灾特色,处事个体工程防灾设计。今朝,在山地所、铁二院等单元的尽力下完成了川藏铁路山地灾害风险评估,编制了山地灾害危险性、易损性和风险分区图;对理塘—白玉、昌都—林芝等重点路段进行了危险性评价与风险评估;并基于动力学模子对重点灾点进行风险展望与评估,提出响应的对策,为铁路减灾选线和个体工程选址供应体例与根本数据撑持。

(六)川藏铁路沿线灾害防治

重视减灾手艺研发与研讨功效的工程利用,今朝已经开辟了一系列山地灾害防治手艺可支持川藏公路减灾与铁路计划设计。重要有针对泥石流全进程的防治手艺体系、高烈度区滑坡灾害防治关头手艺体系、操纵棚洞和明洞防护的高位崩塌防治手艺体系、基于灾害链演变进程的堰塞湖防治手艺体系、连系卫星遥感和航空遥感与InSAR手艺的分歧尺度灾害调察与判识手艺,基于灾害活动进程的邃密化监测预警手艺体系。进而,依照川藏铁路工程减灾现实需求,操纵上述手艺拟定了具体工点的灾害防治计划,如康定市日地沟山地灾害综合防治计划。

3、川藏铁路扶植的灾害风险挑衅与对策倡议

(一)川藏铁路面临的重大平安风险挑衅

川藏铁路沿线区域极端庞杂的地质机关条件、天气情况布景,加上工程扶植中占比极大的深埋超长隧道与超常规桥梁,决定了川藏铁路扶植将面临超出以往熟习和经验的新的灾害防治科技困难,亟待解决。重要包罗:

1.超深超长隧道工程灾变风险。对于极高地应力区构成岩爆和软岩大变形,重要采取监测预警、增强支护、减慢掘进速度的体例加以措置,但变形机理与灾变判据不清,还未构成高效监测预警与措置手艺体系。地热水对流、围岩裂隙发育酿成的高岩暖和强突水题目,则凡是以隔热、透风、强注浆来措置,但今朝还存在隧道围岩温度场和地下水散布纪律不清,隔热材料经久性低的题目。

2.勾当断层与工程断错风险。对此,工程上首先考虑采取躲避方法,可是此刻还难以切确展望勾当断层错断的地位、割裂带宽度和同震位移量,导致线性工程没法有针对性地采取躲避方法。

3.大地震及其次生灾害风险。今朝多经过进程隐患点判识,监测预警,风险评估来降落地震及其次生灾害风险。但是,地震短临预告仍然是世界困难,对震后遭到损伤的岩体成灾机理熟习不清,难于拟定有针对性的措置计划。

4.隐藏性高位巨型滑坡灾害风险。遭到多次地震的震裂损伤的山体在降雨等身分的引发下极易成灾。对此可采取监测预警、群测群防、出亡搬家,工程防护降落风险。但今朝潜伏隐藏性高位滑坡还难以提早判识,且突发性强,救灾害度极大。

5.特大范围泥石流灾害风险。铁路沿线存在巨量疏松聚积物,在暴雨与冰雪融水的感化下易产生特大范围泥石流。今朝重要经过进程工程治理、监测预警、桥位抬升、铁路隧道下穿等体例来措置。由于对于泥石流流量和破坏力非线性增加机制不清,冲淤幅度和工程风险难以展望,铁途经沟计划的控制参数难以肯定。

6.天气转变条件下冰湖溃决与高寒灾害风险。天气变暖使得青藏高原冰湖溃决与高寒灾害频发,但今朝我们对于天气转变对灾害的影响熟习不清,难以精准展望灾害风险,只能经过进程监测预警和工程重建来应对。

7.高山峡谷区隐藏性巨型灾害链远程风险。深切峡谷区卸荷带应力开释和降雨配合感化下易构成巨型灾害链,我们可以经过进程初期辨认、监测预警、人工泄流等体例加以措置。但今朝内外动力耦合感化机制不清,潜伏风险源判识坚苦,灾种转化的节点和临界条件不明,难以拟定针对性风险调控计划。

未来,对板块机关演变的地球物理效应、断层属性辨认及其勾当特色、高原隆升布景下地貌天气款式演变的灾害效应等科学题目的研讨会辅助我们攻破灾害风险辨认好的展望的限制,辅助我们更好高空临这些灾害风险的挑衅。

(二)对策倡议

在分解工程扶植面临的焦点科技题目与研讨重点的同时,连系工程扶植前、施工进程中以及建成后的防灾减灾、资本操纵及社会经济影响等方面,提出以下三点倡议:

1.成立自然灾害防治国家级研讨中心。应急打点部和中国科学院正在计划扶植“国家自然灾害防治研讨院”,鉴于申博以及东北地域、***自然灾害的严重性和典范性,倡议申博省积极协商扶植国家自然灾害防治研讨院东北分院,敦促国家级灾害防治研讨平台在成都落地,会聚灾害防治人才,成立产学研合作创新机制,提升灾害防治科技支持才能。

2.构建铁道部门与地方政府灾害风险防备的协同机制。重点是敦促施工进程中政府和企业的隐患排查、监测预警等信息共享、重大灾害的连系防治以及应急救济联动机制的构建。经过进程省企连系工作组,实现谈裁决定计划、科学摆设;信息共享、削减误判;工作调和、防止频频;连系调解、高效减灾。

3.重视短临工程灾害风险与弃渣公道措置。川藏铁路拟建1800千米施工便道以及几百处施工营地,是以应与主体工程齐截重视短临工程灾害风险。隧道和帮助工程产生的弃土、弃渣逾越2亿立方米,成为高山峡谷区的平安隐患。是以,须要多方位协同,科学选址与综合治理,杜绝弃渣次生灾害;增强水土连结,实时复原弃渣区生态情况;增强传染风险评估与监测,防备水质与放射性传染风险;降落工程扰动强度,削减弃土弃渣方量;资本化操纵,变废为宝,减缓弃渣情况压力。

4.拟定川藏铁路沿线区域成长计划,超前结构城乡扶植与特色财产。尽快立项进行体系的铁路沿线社会经济查问造访,研讨铁路扶植、运营对区域社会经济带动和辐射效应,科学评估川藏铁路扶植对旅游、产业、农业、牧业等财产款式以及社会成长的影响,据此编制川***区城乡成长计划(至2035年)。根据计划优化铁路沿线城市部局,计划扶植新兴城镇;调剂铁路沿线财产款式,超前摆设特色财产如旅游、农业、牧业、处事业、产业等;摆设铁路、公路、机场综合交通体系。

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