4200米高海拔降沙记

科技日报





本报记者 李大庆
西藏。阿里。狮泉河镇。海拔4200米。
这是一片神奇的土地:20年前荒芜的沙砾质戈壁如今变成绿洲,吹得昏天黑地的风沙不再肆虐,曾经期盼迁徙的百姓如今生活安定。
然而,这里的神奇并非天然使成。它们是人类的杰作。铸就这一神奇的是中国科学家和狮泉河镇广大干部群众。他们在中央和西藏自治区各级政府的支持下,瞄准目标,同甘共苦,前赴后继,经过近20年的不懈努力,书写了人类防沙治沙历史的新辉煌。
一个行署副专员的“心痛”
1989年。当冰雪开始消融、田野慢慢复苏的时候,一个皮肤黝黑、十分精干的青年人走进了中科院兰州沙漠研究所。他叫杨松,时任西藏阿里行署副专员。接待他的是所长朱震达研究员。一杯热茶在手,杨松讲起了西部边陲小镇——狮泉河镇。
狮泉河镇隶属于西藏阿里地区。阿里地区平均海拔4500米以上,境内雪山重重,是名副其实的“雪域”,素有“世界屋脊之屋脊”的称号。在阿里的巴康塔木切隆山和孔龙琚山之间有一个长30余公里、宽5—10公里的狭长盆地——狮泉河盆地,狮泉河在盆地内穿行而过,最后流至印度。狮泉河镇就坐落在狮泉河旁。它距拉萨市1655公里。1962年前,狮泉河盆地还是一片人迹罕至的红柳滩,在地图上也找不到狮泉河镇。新藏公路通车后,阿里地区行政公署于 1966年从噶尔县昆沙迁入此地,狮泉河镇由此诞生。噶尔县政府也于1988年迁到狮泉河镇。
20世纪60年代中期至80年代,是狮泉河镇各项基础建设的重要时期。但由于燃料严重匮乏,人们只能砍伐盆地内生长的红柳作为薪柴。在不到20 年的时间里,狮泉河原本茂密的红柳林几乎绝迹。为了获取薪柴,人们竟使用炸药把红柳树根从土层下炸出取走。如此不计环境代价的行为,最终使狮泉河盆地在上世纪80年代变成荒芜的沙砾质戈壁滩。每到冬春季节,时常黄沙漫漫,遮天蔽日。一个冬春,街道堆积的沙子厚度能达到10—20厘米,房前屋后积沙多在半米以上,最厚的超过2米。狮泉河镇面临被风沙掩埋的严重局面。
狮泉河人不是没有想办法。从20世纪70年代起,在当地政府和驻地部队的积极组织下,广大干部群众就年复一年地开展了与风沙灾害的斗争。但是,由于缺乏经验以及相关的防沙治沙科学知识和技术,再加上没有专业的科技人员,风沙灾害仍不断加剧。到80年代中期,当地政府曾考虑过将狮泉河镇整体搬迁。由于种种原因,搬迁未能实施。
风沙成了狮泉河镇具有毁灭性的灾害,也成了行署副专员杨松的心痛。这次,他千里迢迢,来到兰州沙漠所,就想借助科学的力量战胜风沙。
向“无此先例”挑战
听了杨松那充满感情的介绍,看着他那满怀期待的目光,朱震达研究员坐不住了。虽然,在海拔4200米以上的地区治理风沙灾害,世界上还没有先例;虽然,在我国的其他地区,沙漠化也还是一个顽疾,难以根治。但朱震达,这位我国沙漠和沙漠化科学的奠基人、第三世界科学院院士、兰州沙漠研究所所长决心向高原沙害挑战。他以独具的战略家的目光,决定组织科技人员开展狮泉河镇风沙灾害治理的调查、规划和设计。
1989年夏。由李保生研究员带领的第一个考察组前往狮泉河镇,对风沙灾害进行实地调查。由此形成了“西藏阿里地区噶尔县县城风沙形成因素和治理方案”的初步报告。次年春,董光荣研究员又率领8名科技人员,历时两个多月,对狮泉河盆地进行了详细的风沙灾害调查、风沙源调查、植物种调查、风沙观测、治沙材料调研。而后,在风洞模拟技术支持下,完成了“阿里地区狮泉河镇风沙危害与整治规划”和“狮泉河镇风沙整治第一期工程设计”。
1992年,阿里行署在狮泉河开始实施第一期治沙工程,设计的治理面积约1350亩。但由于当地缺乏技术人员和治沙经验,第一期治沙工程的施工效果不甚理想,虽然减轻了风沙灾害,但并没有达到预期目标。尽管如此,第一期治沙工程的历史功不可没。它带有试验性质,为此后狮泉河的治沙工程设计打下了良好基础,并提供了宝贵的经验。
治理风沙难上难
大肆侵袭狮泉河镇的风沙灾害不会轻易向人类低头。它总是以顽固的秉性向人类宣示着自己的威严。得寸进尺是它的惯用手段,而仰仗着高海拔区域的恶劣自然条件,更使它有恃无恐。
同我国及世界其他地区的治沙相比,在狮泉河地区治沙有其特殊性。
——这里海拔高。狮泉河镇海拔4200米以上,气温极低,年平均气温仅0.2℃,最冷时的月平均温度为-12.1℃,极端气温-41℃。这里降水稀少,极度干旱,年降水量只有60—70毫米。气温低加上降水少,使这里的植物难以成活;
——这里风力大。狮泉河镇一年四季经常在下午刮起大风,平均每年8级大风天约有113天。
这些客观条件,使狮泉河镇的风沙治理难上加难。
1998年,西藏阿里行署再次邀请兰州沙漠所开展第一期治沙工程评估和第二期治沙工程规划设计。科学家们又一次开始了同“沙魔”的大会战。沙漠所第一研究室主任董光荣研究员委派邹学勇副研究员带领科研队伍负责具体实施。
独特的林、草、障、渠
邹学勇,1986年至1992年师从朱震达和邹本功两位先生攻读硕士和博士学位。他在博士研究生阶段的1990年,就参与了狮泉河镇的防沙治沙工作。即使在2000年调入北京师范大学之后,邹学勇也一直坚持在狮泉河镇的治沙工作。在他领命治理狮泉河镇的风沙后,于2001年初带领张春来等科研人员又一次来到了狮泉河镇。他们首先对风沙灾害现场做了进一步的勘测,然后认真分析研究狮泉河盆地风沙灾害的发生原因、成灾过程及危害特点。
在海拔4200米以上围绕城镇风沙灾害实施大规模防沙治沙工程,至今仍是史无前例的。高海拔、低气温、极端干旱、大风频发、土地贫瘠等恶劣的自然环境,只有少数植物种可以适应;加之狮泉河镇地理位置偏僻,交通不便,治沙工程材料匮乏。如何探索出适用于如此恶劣环境,具有可持续功能,并且用最小投入取得理想效果的风沙灾害治理技术,成为摆在邹学勇等人面前的迫切任务。
尽管任务迫切,但是,科学来不得半点的虚假,治沙也来不得一丝的急躁。治沙组只得一点点摸索,一次次试验。
要想建立持久性的防沙治沙体系,重建植被是一条理想的技术途径。在植物治沙材料选择方面,治沙组发现,多年的破坏性采伐使原生乡土树种——红柳几近绝迹,而且没有进行人工扩繁和栽植技术。所幸的是,阿里行署于上世纪80年代初,组织了对原生于班公湖北岸的班公柳树种的小规模引种试验,在河边和渠道两侧经过近10年试种后取得成功。治沙组根据对引种班公柳详细调查和生理生态特征研究,系统地总结出了班公柳树种的建植方法、生根处理、整地、灌溉、修剪和平茬复壮等技术。由于没有草本治沙植物的前期试验研究结果,在工程设计过程中,主要依据植物生态适应性原则,通过详细对比多种草本植物原产地和狮泉河盆地的自然环境要素,最终选择了既有较高的饲用价值,又耐寒耐旱和耐贫瘠的披碱草植物。根据狮泉河盆地的具体条件,制定了详细的用种量、播种时间和方法、播种前预处理、土地平整、肥料使用、灌溉和刈割制度等技术。
为了阻止风沙的侵袭,也为了能使引种的班公柳和播种的披碱草能扎根成活,修建“挡风墙”的工程是必须的。否则,裸露的沙砾质戈壁地表、剧烈的风沙流打击和地表风蚀,将使人工植被难以存活。但是,离狮泉河镇最近的城市也有1500公里左右,高原环境和崎岖道路对物资运输极为不利,工程建设材料价格异常昂贵。为了解决这一难题,治沙组在工程设计中坚持就地取材原则,充分利用了当地取之不尽的砾石,在实地观测和风洞模拟技术的支持下,经反复计算、论证和试验,设计出横截面呈高1.2米、底宽1.65米的等腰三角形砾石沙障,每条砾石沙障之间距离16.8米,与主害风向夹角呈81度,使用寿命10年以上。这种设计既大幅降低工程造价,又保证了治沙效能最大化,同时节约了狮泉河镇郊区宝贵的土地资源。
每年,狮泉河盆地稀少的降水无法保障人工植被存活,特别是班公柳并不耐旱,这直接影响到治沙工程功能的可持续性发挥。为此,治沙组专门设计了三级灌溉系统,其中一级干渠总长度约14公里,二级干渠总长度37.4公里,田间毛渠数百公里。为了改善狮泉河镇居民生活环境,同时调节狮泉河径流,设计了面积达876亩的人工湖。考虑到狮泉河镇居民生活和生产用水,以及取水灌溉对河流生态系统可能产生的环境影响,经综合计算后制定了严格的轮灌制度,既保证了治沙工程中人工植被需水,也不影响居民生活和生产用水,又不会对狮泉河流域生态系统产生不良影响。
“四位一体”是创新
在狮泉河镇,林、草、障、渠四种技术措施哪一个都不足以遏制住风沙对狮泉河镇的侵袭。
在1990年以前,狮泉河镇人也曾想过建挡沙墙,并且在靠近城镇的地方试验着建过,墙也有1米多高,但由于纵深小,措施单调,后来被沙子掩埋或压倒了。
为了治沙,狮泉河镇人于上世纪90年代曾经挖过一条水渠,想为栽种的植物灌溉。但也就一年的时间,水渠就被沙子埋起来了。
根据狮泉河盆地自然条件和狮泉河镇经济社会状况,科技人员在治沙工程体系中重点突出了三项功能,即:防风治沙功能、生态系统重建功能和土地资源开发利用功能。经过多次实地调查和长期研究探索,他们在狮泉河盆地成功建立了“砾石沙障+防护林带+人工草地+灌溉系统”“四位一体”防沙治沙技术模式。
砾石沙障是治沙工程建成初期最重要的防风阻沙措施,一方面,它增大了地表粗糙度,降低了近地面风速,抑制了就地起沙,减小了气流的挟沙能力,促使风沙流中的沙尘在工程区内沉积;另一方面,它又有效地保护了砾石沙障间的班公柳幼苗和人工草地幼苗免遭风沙流打击、沙割及沙埋,为植被重建创造良好环境。
防护林成林后与砾石沙障相辅相成,共同构成防护体系的空间骨架,成为戈壁风沙流运移路径上不可逾越的屏障。人工草地切断了风力对松散地表的直接作用,而且成为吸收消化外来风沙沉积和粉尘沉降的巨大处理器,在生物作用下加快成土过程。而灌溉系统则为林草工程提供了必须的水源保障。这种“四位一体” 技术体系充分利用了狮泉河盆地沙害防治的有利条件和自然资源,遵循了因地制宜、因害设防的风沙工程设计的基本原则。
推广应用
采用“四位一体”的防沙治沙措施,使狮泉河镇的面貌发生巨大变化。目前侵入城镇的风沙已被完全消除,城镇周边呈现出一派生机盎然的景象。经过 10余年的科学设计和精心组织施工,通过第一至第三期治沙工程,狮泉河实际完成治理面积约18500亩,其中栽植班公柳近77万株、种植披碱草14260 亩,新修一级和二级干渠31.1公里,修建人工湖660亩。据狮泉河气象站观测数据,治沙工程使狮泉河盆地的年平均空气相对湿度从不足40%上升到40%以上,灾害性风沙天气大幅减少。这说明植被覆盖的增加对涵养水源、净化空气、改善小气候等都起到了显著作用。对当地居民问卷调查结果显示,鸟类和昆虫都比治沙工程实施前有明显增加,多年不见的水鸟又回到了狮泉河盆地。
由西藏自治区发展和改革委员会组织的评审组专家认为,狮泉河镇风沙灾害治理工程“设计原则合理,思路明确”,“措施的布局合理,配置恰当,能够形成长期稳定的防沙体系”,“不仅具有科学性,而且具有较强的可操作性”。第一、二、三期的工程实践证明,它是适合狮泉河盆地资源环境特点、成功实现戈壁风沙流防治的技术体系,已是成熟的技术。为了彻底根除狮泉河镇风沙灾害,邹学勇团队受阿里行署委托,于2004年完成了第四和第五期治沙工程勘测设计,治沙工程即将实施。
在经济效益方面,经初步测算,自治沙工程实施后15年起,由工程区林木和草地产生的直接经济效益每年达180万元左右,30年内即可收回全部投资;治沙工程产生的间接经济效益更大,治沙工程不仅挽救了狮泉河镇,而且环境改善吸引了大量游客和客商投资。以往衰败不堪的狮泉河镇,现已初显高原明珠城镇的端倪。
由狮泉河盆地防沙治沙技术发展形成的多种技术,已在青藏高原多个地区推广应用。其中,为青藏铁路拉萨站建设服务的“拉萨市柳吾新区及其周边地区治沙工程”已于2004年结束前期工作,发展出了适合河流宽谷地带城镇防沙治沙技术模式,即:在宏观上根据河道走向布局,局部充分考虑防沙治沙与河道整治、水土流失和地质灾害治理有机结合,细节上依据沙尘源地类型和分布地貌位置选择防沙技术。按照沙源地类型不同及工程的急重缓轻,分别采取强化治沙与河道治理有机结合、具有长期维护效果的持久性方案和兼顾治沙与河道治理、维护周期短的简易型防沙治沙技术方案。该方案已被西藏自治区政府采纳,部分工程实施后取得了良好效果。
“藏东南防沙治沙工程”作为国家“十一五”期间专门为西藏立项的重点工程项目,其规划与设计工作于2008年结束,工程总面积达243750 亩,自2008年开始施工,预计工程结束后,将对减轻林芝机场和西藏东南部六县的风沙灾害起到巨大作用。由狮泉河盆地防沙治沙技术发展出的适合青藏高原防沙治沙的一系列技术,逐渐显现其对国家重大工程建设的保障作用。
北京师范大学科技处处长高尚玉有感:
成功得益于近20年的持之以恒
邹学勇等人在狮泉河防沙治沙一干就是近20年。从科学角度来看,这个工程能够成功是由很多因素决定的:
兰州沙漠所的朱震达先生以战略家的眼光调兵遣将,为狮泉河治沙开辟了光明的前途;董光荣、李保生、邹学勇等人是狮泉河治沙的开拓者;而治沙能够最后获得成功又得益于邹学勇近20年持之以恒的治沙研究。
狮泉河治沙的成功,至少说明这样几个问题:
——生态建设工程是需要长期、连续不断的工作的。风沙灾害是一个顽疾,要想战胜顽疾,不可能只凭一时的热血或一两年、几年就能完成的。它可能要付出一代人甚至几代人的努力。直至2009年7月,张春来等人仍亲赴现场,对第一至第三期治沙工程进行实地调查,以便进一步完善狮泉河治沙工程的技术体系。
——防沙治沙需要有勇于探索和持之以恒的精神。在高海拔地区治沙,没有现成的经验,它需要科学家去探索全新的科学方法和技术。一次失败、两次失败,甚至十次失败都不足为奇。试想,如果没有邹学勇等人近20年的不懈努力,以及当地广大干部群众的持续奋斗,很难想象狮泉河的防沙治沙工程能够成功。
——做科学工程是需要“一不怕苦,二不怕死”的精神的。邹学勇和他的团队在狮泉河治沙是克服了重重困难的。工作现场,他们顶烈日、迎风沙、风餐露宿是常事。他们从拉萨去狮泉河,要在石头路上颠簸,车胎就没有一次不被颠爆的,有几次都差点出了人命。而且这个团队的成员也有几次都是带病上高原,这也有极大的生命危险。
就科研而言,做一点工作,不一定要很聪明,但要踏踏实实地干,为国家干一点实事。人的能力有大小,能力大的人干大事,能力小的人干小事,但都要为国家干点事。这也是邹学勇团队给我们的启示。
■ 资料
北京师范大学防沙治沙研究
北京师范大学自20世纪80年代,在周廷儒院士指导下开展中国北方农牧交错带风沙问题研究。1999年,在史培军教授的建议下,时任北师大校长的袁贵仁教授当机立断,先后从国内外引进八名始终在第一线工作的优秀青年科技人员,并于2000年成立北师大中国沙漠研究中心,研究队伍迅速壮大。 2001年与北京市科委联合成立北京市防沙治沙工程技术中心,2002年取得建设部颁发的“农林行业(生态环境<咨询>)甲级”资质,2006年底申报防沙治沙教育部工程研究中心(筹)。防沙治沙基础理论与应用技术作为主要研究方向之一,于2007年列入新建的“地表过程与资源生态国家重点实验室”(筹)。
目前,用于防沙治沙研究的专门仪器设备总值已达1000余万元,其中试验段横截面达3米(宽)×2米(高)的大型风沙环境与工程风洞试验平台,经来自教育部、中科院、核工业部和国家自然科学基金委的专家评估,其“设计、安装、运行可以保证在风沙环境工程方面具有国际一流的综合试验能力”。
通过人才引进和自身培养,北师大防沙治沙研究实力在短短的10年间迅速扩张。目前,专门从事防沙治沙研究的队伍已达17人,其中教授11名。近 10年间先后承担“973”、国家科技攻关/支撑项目(课题)11项,国家自然科学基金重点项目2项,以及其他省部级科技项目80余项;先后获得北京市科技奖励(基础类)二等奖、国家教学成果二等奖等多项奖励。北师大已成为我国重要的防沙治沙基础理论研究、应用技术研发以及人才培养基地。