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青藏高原是13條亞洲大江大河的主要發(fā)源地，是我國重要的生態(tài)安全屏障和國家安全屏障，被稱為“亞洲水塔”。2021年5月15日，第二次青藏科考團(tuán)隊(duì)在西藏山南市乃東區(qū)的羊村水文站，首次對雅魯藏布江展開坐底仿生水沙觀測實(shí)驗(yàn)和無人機(jī)遙控震源技術(shù)實(shí)驗(yàn)，用于評估青藏高原生態(tài)環(huán)境變化、災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)等。

此次實(shí)驗(yàn)由中國地質(zhì)大學(xué)（北京）、四川大學(xué)、中科院青藏高原研究所與西藏科技廳、水利廳、區(qū)水文水資源勘測局等單位聯(lián)合展開。在雅魯藏布江中游河段，來自四川大學(xué)的科考隊(duì)員投放了自主研發(fā)的“坐底仿生水沙觀測系統(tǒng)”，這是我國第一套專門用于強(qiáng)水動(dòng)力山區(qū)河流環(huán)境的原位河床觀測系統(tǒng)。從5月11日到15日，科考隊(duì)員多次成功利用這套設(shè)備對雅魯藏布江流速最湍急的區(qū)域，從江面到江底對水里的流沙進(jìn)行垂線流速分布的自動(dòng)觀測和采樣，獲取了近日一個(gè)漲水增沙的全過程數(shù)據(jù)，標(biāo)志著我國山區(qū)河流水沙監(jiān)測進(jìn)入了高時(shí)間分辨率多要素全過程監(jiān)測的新階段。

四川大學(xué)研究員黃爾：仿生是我們這個(gè)（系統(tǒng)）形狀像一條魚，就是它能夠匍匐在很急的水流的卵石頭上。這個(gè)系統(tǒng)在山區(qū)河流里面全世界都沒有的，這種叫坐底的觀測主要是在海里面，它的流速很低，是在一種弱的水動(dòng)力條件下。

記者：你們這個(gè)觀測系統(tǒng)能達(dá)成什么樣的作用和效果呢？

四川大學(xué)研究員黃爾：我們是想得到一個(gè)連續(xù)的觀測的效果，以前那個(gè)采沙可能是幾天一個(gè)樣，甚至是一個(gè)月一個(gè)樣，這么低的頻率，但是我們這個(gè)就可以達(dá)到連續(xù)分鐘級別的觀測。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授、中科院院士王成善：我們的仿生坐底水沙觀測儀可以實(shí)時(shí)地觀測到河流中的泥沙的搬運(yùn)的變化，而這個(gè)搬運(yùn)的變化就像測我們?nèi)说拿}搏和我們的血壓一樣，只有了解這種小時(shí)到天的變化我們才能了解它整個(gè)年度的變化，我們了解了年度變化才能夠提出我們對它的應(yīng)對措施。

雅魯藏布江是西藏最主要的河流，是中國海拔最高的河流，它發(fā)源于喜馬拉雅山脈北麓、阿里地區(qū)的杰瑪央宗冰川，水能蘊(yùn)藏豐富，全長2000多公里，目前有4個(gè)水文觀測站。雅魯藏布江流域也是西藏最重要的經(jīng)濟(jì)區(qū)，通過新的自動(dòng)觀測系統(tǒng)，科學(xué)家可以對雅魯藏布江的沉積物來源、組成以及搬運(yùn)動(dòng)力過程等開展定量化研究，有助于了解洪峰、泥石流及滑坡等極端事件下河流的水土流失情況，提升抵御自然災(zāi)害的能力，從而為政策和應(yīng)對措施的制定提供科學(xué)依據(jù)。

中國地質(zhì)大學(xué)（北京）教授、中科院院士王成善：我們講亞洲的水塔變化，它不僅僅應(yīng)該包括水的變化、冰川的變化、湖泊的變化、河流的變化，還很重要包括了泥沙的變化，也就是說我要了解有多少的物質(zhì)從青藏高原侵蝕下來，搬運(yùn)出去，沉積到我們四周的盆地中。而這種泥沙的變化對我們研究重大的科學(xué)問題，比如說青藏高原隆起有密切關(guān)系，同時(shí)也對我們的國計(jì)民生，比如說我們水電站的修建，比如說我們的生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，也比如說我們的地質(zhì)災(zāi)害等等。

在雅魯藏布江邊，中國地質(zhì)大學(xué)（北京）分隊(duì)科研人員利用國際首創(chuàng)的無人機(jī)遙控震源技術(shù)，對現(xiàn)代河床形態(tài)進(jìn)行監(jiān)測勘探。無人機(jī)遙感震源主要是依靠無人機(jī)攜帶一個(gè)沖擊物體，飛行到幾百米高空后將其投放，是一種復(fù)雜環(huán)境全新地震勘探震源解決方案。它攻克了青藏高原地球物理探測交通不便、大型設(shè)備運(yùn)輸困難、地表?xiàng)l件復(fù)雜等困難。

位于地球第三極的青藏高原，自然地理環(huán)境特殊，土壤發(fā)育差、成土速率低、土層薄，如果一旦水土流失嚴(yán)重，將加劇區(qū)域生態(tài)環(huán)境的脆弱性。因此，與第一次青藏科考不同，第二次青藏科考將河流輸沙量及其變化的研究納入重點(diǎn)，成為科考十大任務(wù)之一，用于評估土地退化和土壤資源減少，同時(shí)也是指示人類對生態(tài)系統(tǒng)影響的重要指標(biāo)。

第二次青藏科考隊(duì)隊(duì)長、中科院院士姚檀棟：它就是亞洲水塔這個(gè)變化里面我們很關(guān)心的河流沉積這個(gè)過程，因?yàn)橐郧拔覀儗@個(gè)研究很少很少的，雖然個(gè)別水文站有一點(diǎn)沉積量的這種水樣的觀測，但是這個(gè)不足以能把整個(gè)河流的沉積過程解釋清楚。那么王成善他們這個(gè)團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過了兩年多的努力。他能夠把整個(gè)河流斷面上的這個(gè)沙的沉積過程，大的斷面，能夠有先進(jìn)技術(shù)揭示出來。所以從科學(xué)家的角度，就是要把亞洲水塔變化的特點(diǎn)、影響它的各種機(jī)理和繼續(xù)變暖可能產(chǎn)生的這種潛在的威脅，要有一個(gè)前瞻性的判斷，這樣的話以后國家建設(shè)青藏高原生態(tài)文明高地的時(shí)候就會(huì)有科學(xué)的基本的依據(jù)。

在座談會(huì)上，專家們還就第二次青藏科考進(jìn)展、觀測系統(tǒng)和設(shè)備原理、科考成果轉(zhuǎn)化、如何更好地服務(wù)地方等內(nèi)容進(jìn)行了深入交流。

（總臺(tái)央視記者 陳琴 汪成健 李旭）