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第二次青藏科考首次在雅鲁藏布江展开坐底仿生水沙观测实验

西藏自治区科学技术厅: sti.xizang.gov.cn 2021年05月17日 来源:央视新闻客户端 作者:

青藏高原是13条亚洲大江大河的主要发源地,是我国重要的生态安全屏障和国家安全屏障,被称为“亚洲水塔”。2021年5月15日,第二次青藏科考团队在西藏山南市乃东区的羊村水文站,首次对雅鲁藏布江展开坐底仿生水沙观测实验和无人机遥控震源技术实验,用于评估青藏高原生态环境变化、灾害风险等。

此次实验由中国地质大学(北京)、四川大学、中科院青藏高原研究所与西藏科技厅、水利厅、区水文水资源勘测局等单位联合展开。在雅鲁藏布江中游河段,来自四川大学的科考队员投放了自主研发的“坐底仿生水沙观测系统”,这是我国第一套专门用于强水动力山区河流环境的原位河床观测系统。从5月11日到15日,科考队员多次成功利用这套设备对雅鲁藏布江流速最湍急的区域,从江面到江底对水里的流沙进行垂线流速分布的自动观测和采样,获取了近日一个涨水增沙的全过程数据,标志着我国山区河流水沙监测进入了高时间分辨率多要素全过程监测的新阶段。

四川大学研究员 黄尔:仿生是我们这个(系统)形状像一条鱼,就是它能够匍匐在很急的水流的卵石头上。这个系统在山区河流里面全世界都没有的,这种叫坐底的观测主要是在海里面,它的流速很低,是在一种弱的水动力条件下。

记者:你们这个观测系统能达成什么样的作用和效果呢?

四川大学研究员 黄尔:我们是想得到一个连续的观测的效果,以前那个采沙可能是几天一个样,甚至是一个月一个样,这么低的频率,但是我们这个就可以达到连续分钟级别的观测。

中国地质大学(北京)教授、中科院院士 王成善:我们的仿生坐底水沙观测仪可以实时地观测到河流中的泥沙的搬运的变化,而这个搬运的变化就像测我们人的脉搏和我们的血压一样,只有了解这种小时到天的变化我们才能了解它整个年度的变化,我们了解了年度变化才能够提出我们对它的应对措施。

雅鲁藏布江是西藏最主要的河流,是中国海拔最高的河流,它发源于喜马拉雅山脉北麓、阿里地区的杰玛央宗冰川,水能蕴藏丰富,全长2000多公里,目前有4个水文观测站。雅鲁藏布江流域也是西藏最重要的经济区,通过新的自动观测系统,科学家可以对雅鲁藏布江的沉积物来源、组成以及搬运动力过程等开展定量化研究,有助于了解洪峰、泥石流及滑坡等极端事件下河流的水土流失情况,提升抵御自然灾害的能力,从而为政策和应对措施的制定提供科学依据。

中国地质大学(北京)教授、中科院院士 王成善:我们讲亚洲的水塔变化,它不仅仅应该包括水的变化、冰川的变化、湖泊的变化、河流的变化,还很重要包括了泥沙的变化,也就是说我要了解有多少的物质从青藏高原侵蚀下来,搬运出去,沉积到我们四周的盆地中。而这种泥沙的变化对我们研究重大的科学问题,比如说青藏高原隆起有密切关系,同时也对我们的国计民生,比如说我们水电站的修建,比如说我们的生态环境的保护,也比如说我们的地质灾害等等。

在雅鲁藏布江边,中国地质大学(北京)分队科研人员利用国际首创的无人机遥控震源技术,对现代河床形态进行监测勘探。无人机遥感震源主要是依靠无人机携带一个冲击物体,飞行到几百米高空后将其投放,是一种复杂环境全新地震勘探震源解决方案。它攻克了青藏高原地球物理探测交通不便、大型设备运输困难、地表条件复杂等困难。

位于地球第三极的青藏高原,自然地理环境特殊,土壤发育差、成土速率低、土层薄,如果一旦水土流失严重,将加剧区域生态环境的脆弱性。因此,与第一次青藏科考不同,第二次青藏科考将河流输沙量及其变化的研究纳入重点,成为科考十大任务之一,用于评估土地退化和土壤资源减少,同时也是指示人类对生态系统影响的重要指标。

第二次青藏科考队队长、中科院院士 姚檀栋:它就是亚洲水塔这个变化里面我们很关心的河流沉积这个过程,因为以前我们对这个研究很少很少的,虽然个别水文站有一点沉积量的这种水样的观测,但是这个不足以能把整个河流的沉积过程解释清楚。那么王成善他们这个团队,经过了两年多的努力。他能够把整个河流断面上的这个沙的沉积过程,大的断面,能够有先进技术揭示出来。所以从科学家的角度,就是要把亚洲水塔变化的特点、影响它的各种机理和继续变暖可能产生的这种潜在的威胁,要有一个前瞻性的判断,这样的话以后国家建设青藏高原生态文明高地的时候就会有科学的基本的依据。

在座谈会上,专家们还就第二次青藏科考进展、观测系统和设备原理、科考成果转化、如何更好地服务地方等内容进行了深入交流。

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