来源: 发布时间:2017-08-17
本刊记者 徐芳芳
斗转星移之间,地球自诞生至现在的46亿年间,不知经历了多少次板块迁移,山海变换。人类出现不过300万年,相比较地球的漫长历史只是短短一瞬。可就是在这瞬间中始终求存的人类,对地球展开了大规模的改造,以血肉之躯适应自然之力,创造了千年的灿烂文明。
人类科技发展至今,仍遭受着自然灾害的侵扰,洪水、地震、滑坡、泥石流如何防治这些自然灾害,尤其是地质灾害,建立科学合理的预测预警方法体系,最大限度保护人民的财产安全,是人类适应自然和社会可持续发展的重要课题。地质工程学博士、中国地质大学工程技术学院教授陈剑从古地质灾害的形成与演化入手,通过研究古堰塞湖、古滑坡、古泥石流等的分布、成因、演化过程及其与环境变化的关系,希望能为现代地质灾害的预测预警和风险评价提供科学依据。
以古论今,“古”有“新”意
《阿房宫赋》洋洋洒洒500余字,大篇幅描述了阿房宫之雄伟、之壮丽、之骄奢、之淫逸,却因秦二世而亡被楚人付之一炬的故事,而后短短100字点出了“论古”的原因,发出了“秦人不暇自哀,而后人哀之。后人哀之而不鉴之,亦使后人而复哀后人”的“以古论今”的慨叹,至今震耳发聩。
“以古论今”也是地质学的一种重要研究方法。由于地质灾害的成因复杂、灾害类型众多等原因,科研人员难以凭借短时间内发生的灾难得出全面严密的规律来指导未来的防灾减灾工作。所以长期以来,人类面对地质灾害多采取被动手段。
在地质灾害与环境研究领域,陈剑另辟蹊径,从地质地貌与环境变迁进行分析,研究古代地质灾害的发育演变规律以及与环境变化的关系,以此反演历史灾害的发生过程,为今后潜在地质灾害的预测预警和紧急避险提供依据和启示,对现代地质灾害防治具有重大的科研价值和重要现实意义。
十多年的科研生涯,陈剑孜孜以求不曾懈怠,踏实稳健地从现象研究深入到地质灾害机理,追本溯源,通过地貌学、沉积学、工程地质学和数值仿真学等多学科交叉的研究方法,对我国的地质环境复杂地区,尤其是西南地区开展古代和现代地质灾害的系统研究,包括青藏高原东南缘古滑坡的发育和演化、金沙江流域古堰塞湖沉积与环境、云贵高原红土滑坡的微观结构与工程力学特性等,为中国西南地区地质灾害的评价与防治做出巨大贡献。
古代地质灾害其事
地震诱发滑坡是地震引起地表震动最直接的证据。开展古地震滑坡的发育与演化研究可以为古地震研究提供丰富的地质信息,为查明现代地震地质灾害的发育规律与演变过程提供重要的理论依据。青藏高原东南缘巴塘地区新构造运动活跃,强烈地震频发,是古、今地震滑坡灾害的多发地区。金沙江巴塘—中咱河段,发育有众多的古滑坡堆积物、古滑坡坝残留体和古堰塞湖沉积物,沉积序列保留完好。项目以该区的古滑坡作为研究对象,对古滑坡的成因与古地震活动的关系及其演化特征展开研究。基于地貌结构、沉积序列、高精度年代控制和环境指标等深入分析,查明了研究区古滑坡的时空分布格局,研究结果表明了该区古滑坡的发育具有多期性特点,即金沙江巴塘—中咱河段大型古滑坡的发育受金沙江活动断裂带控制,古滑坡主要是由多期古地震活动诱发形成,为金沙江上游的水利水电工程选址与规划提供了科学依据。
堰塞湖的成因与演化是陈剑近年来研究的重点。在《金沙江上游雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积体的发现及其环境与灾害意义》中,陈剑通过研究西藏芒康县雪隆囊河谷一带约3.5km长的天然溃坝堆积体,对其存在证据进行详细报导,并对雪隆囊古滑坡堰塞湖溃坝堆积体的沉积特征及其古洪水事件进行分析和讨论。他采用水力学模型进行反演计算,确定雪隆囊古滑坡堰塞湖溃决洪水的最大洪峰流量。这对认识滑坡堰塞湖溃坝洪水的演进过程以及山地环境演变规律无疑具有重要的学术意义,同时也为现代重大地质灾害的预测预报和风险决策提供了重要依据。
接下来,陈剑将对我国三江源区域的古洪水和古泥石流开展深入调查和研究。三江源地区位于我国的西部、青海省南部,平均海拔3500~4800米,是世界屋脊——青藏高原的腹地,为孕育中华民族悠久文明历史的世界著名江河即长江、黄河和澜沧江的源头汇水区,被誉为“中华水塔”。特殊的地理位置和丰富的水利资源使三江源地区成为地质工作的重要研究地区。陈剑的未来研究计划将对这一地区的古洪水、古泥石流等古代地质灾害进行深入研究,为三江源的地质环境评价与区域可持续发展提供地质数据。
科研教学的苦与甘
由于科研领域的特殊性,陈剑经常要进行野外考察,行到之处往往人迹罕至,工作环境有时候会比较艰苦。他经常早出晚归,有时甚至一天要徒步80多里,还要不停地填图、采样和记录。对于这种辛苦,陈剑态度是积极的:“这是我们工作的一部分,虽然辛苦,但必须面对。科研工作需要我们亲自观测各种地质地貌现象,只有这样才能保证获取到第一手重要资料。有时候虽然累,但每当我们完成一次野外调查、一个课题研究,成就感就会弥补了科研中的辛苦。再说,哪有搞科研是不需要吃苦的。”
作为一名优秀的导师,他对学生关心备至,在鼓励学生钻于科研的同时不忘为他们建立正确的价值观。在野外考察中,陈剑对学生一直强调工作必须要有安全意识。“科研工作可以反复,但生命宝贵不能重来,人身安全一定是第一位的。”他鼓励学生平时多参加体育锻炼,不仅是为了提高学生的身体素质,更是为了培养学生坚韧不拔的意志力。“科研工作是需要下功夫的,失败和反复是非常正常的。仅仅因为一次或多次失败而放弃,是无法胜任科研工作的。要有坚定的目标、坚韧不拔的意志力和吃苦耐劳的精神,做好充分的准备工作和决心,才能在科研的道路上越走越远。”陈剑在回忆中说起了一次野外经历:“有一天我和学生们出去野外考察,因为没有做好情况的充分预估,水带少了,不到一半的路程就喝完了。当时天气十分炎热,没有水源供给,当地附近也没有可以寻求帮助的老百姓。每个人都非常疲惫,情况十分危险。幸亏路途遇见了一个工程地质勘探队及时得到了补给,最终才得以在晚上十点顺利到达目的地。最后我们坚持采完了需要的实验样品,完成了预期野外工作任务。还是觉得挺值得,这就是地质人的苦与乐。”
在艰苦的科研道路上,陈剑从未动摇。他喜爱野外工作,虽然辛苦,却能看到更多风景。他用眼睛、用相机、用大脑、用思想记录下了祖国大好山河的壮美:玉龙雪山、哈巴雪山、千湖山、九寨沟、碧塔海原始森林、冰川湖泊、荒漠草原。“风景常在于险远而人迹罕至”,陈剑如是感慨。而正是靠着勇于涉险和矢志不渝的精神,陈剑在地质灾害与环境的研究中取得了卓越的成就,为国家的工程建设提供了大量详实的基础资料和地质数据,为公众的防灾减灾、工程安全和地质灾害风险评价做出了贡献。
除了地质学家和老师的身份,陈剑还身兼土木工程实验室主任。他秉持民主管理的作风,所有事情共商共策。他认为想把实验室建好,不仅要在资金和硬件上能够获得足够支持,更要激励大家在一起团结协作,共同发展。“我们的实验室不仅为开展科研实验提供服务,为学生的创新研究提供实验平台,并为日常教学提供观摩实验场所,为企业的生产提供试验数据。我认为实验室开放度越大,实际作用和意义也越大,这才是科研的最终目的。”
“欲渡黄河冰塞川,将登太行雪满山。”在陈剑心中,塞川之冰和满山白雪终将随着科研的脚步散去,变成通向国家富强、社会进步和人民安居的坦途。