青藏科考

如何体验这条神奇的绿色天路?

文章来源 :

2019-11-12 16:05

从2006年7月1日开始,

人们终于可以从北京坐着火车去拉萨了。

从北京西站出发,

抵达西藏自治区首府拉萨,

这趟列车驶完全程需要40小时45分钟。

1.出发啦!图源:第二次青藏科考队

从华北大平原向西南奔去,穿过巍巍太行爬上中国地貌第二阶梯,绕道古城太原,驶过鄂尔多斯高原,在宁夏中卫和甘肃兰州歇脚,海拔高度逐渐升高。

2.北京到拉萨铁路沿途海拔高度变化,图源:第二次青藏科考队

出发19个小时后,列车抵达青海省西宁市。从这里开始,列车将踏上中国地貌的第一阶梯,青藏高原。一段属于雪域高原的梦想和科技之旅,就此启程。从这里开始,青藏高原就在车轮下不断被丈量。

3. 西宁火车站,图源:第二次青藏科考队



01

百年梦想



最早提出在青藏高原修铁路的人,是伟大的革命先行者孙中山先生。100年前的1919年,孙中山先生所著《建国方略》正式发行,在该书的《实业计划》篇中,他第一次提出要建成从拉萨辐射出16条线路的高原铁路网,其中便包含从兰州经西宁至拉萨的路段。

4.一百年前,孙中山先生提出的高原铁路系统设想略图,图源:第二次青藏科考队

然而,以彼时中国积贫积弱、科技落后的状态,修建这样一条高原铁路可谓天方夜谭。



新中国成立以后,经过48年的光阴和几代人的努力,青藏铁路完全建成!

5.青藏铁路沿线站点图,图源:第二次青藏科考队



6.青藏铁路沿线如千里画廊,高原图景徐徐呈现,图源:第二次青藏科考队

1958年,青藏铁路西宁至格尔木段正式动工,直至1984年建成通车。然而,从海拔2300米的西宁到2800米的格尔木需要克服的只是柴达木盆地的戈壁沙漠,和三座海拔不足4000米的山脉,大通山、青海南山和大柴旦山。真正的困难,来自格尔木南边的昆仑山,和昆仑山背后真正的雪域高原。

7.列车驶过昆仑山口,图源:罗春晓

在高原修铁路究竟有多难?

入藏难,在青藏高原修铁路更难。高海拔为铁路修建带来三大世界级难题分别是多年冻土、脆弱生态以及高寒缺氧。
青藏高原拥有世界上中低纬度厚度最大、面积最广的多年冻土区,与中国东北及俄罗斯西伯利亚、北美高纬度多年冻土相比,青藏高原冻土纬度低、日照强、海拔高,稳定性低,对气候变化的响应极为敏感。

8.青藏高原冻土,图源:第二次青藏科考队

俄罗斯、加拿大、北欧等国
都有在冻土区修筑铁路的经历,没有一个国家很好解决冻土区铁路工程的相关技术问题。而且在气候还将进一步变暖的趋势下, 高原铁路的修建还必须考虑未来50年~100年的气候变化, 成败的关键在于能否保护多年冻土,使其不融化。 纵然挑战重重,但经过几十年的论证和设计后,中国的科学家、工程师和建设者用5年的时间建成了格尔木至拉萨段铁路。从2006年建成通车到现在,已经安全运行了10多年。他们是如何办到的?

9.绿色的巨龙驰骋在广袤的青藏高原上,图源:VCG



02

科技筑梦



为了解决铁路修建中的种种难题,

中国的建设者们使用了六种法宝,

使青藏铁路成为一条科技含量极高的铁路。

法宝一 主动冷路基保冻土

 

为了减缓全球变暖导致的冻土加速退化,

和人类工程活动产生的冻土扰动,

在青藏铁路的设计中,

科学家提出了主动冷却路基的创新思路。




主动冷路基的第一种技术是热棒工程措施,

这种被称为“热量传输的半导体”的装置,

通过使多年冻土路基在冷季的温度降的更低,

确保冻土在暖季不被融化。

冷季,

管内温度较高的液态介质气化上升

把热量带到地表之上。

暖季,

管内上高下低的稳定层节

极大减少管内气体的上下循环。

热棒技术由此被称为



用电的“冰箱”和冷却冻土的“魔棒”。

 10.多年冻土区的热棒实验路基,图源:罗春晓

主动冷路基的第二种技术是碎石路基工程措施,

填充在路基下和路基两侧的多孔碎石堆砌物,

同样发挥着“热量传输半导体”的功能。

不规则碎石之间较大空隙,

保证了孔内与孔外空气的联通。

气温高于地温时,

空隙内相对低温的气体稳定不动,

气温低于地温时,

空隙内向上运动带走热量。

人为空气对流模式加强了路堤热量的散失,

达到了降低路基基底温度的目的,

就像给冻土层安装了一个天然的“空调”。

 11.多年冻土区的碎石路基,图源:第二次青藏科考队

主动冷路基的第三种技术是通风管路基工程措施,

也就是在路基下部埋设一排或者多排通风管道。

由于在寒冷季节冷空气有较大的密度,

在自重和风的作用下,

会将埋置于路基土体通风管中的热空气挤出,

并不断将周围土体中的热量带走。

同时通风管极大增加了冻土路基与空气的接触面积,

进一步提升了路基与空气的换热效率,

从而达到为冻土路基降温的目的,

相当于给路基下部加装了天然的“风扇”。

 12.多年冻土区的通风管路基,图源:第二次青藏科考队

主动冷路基的第四种技术是遮阳板路基工程措施,在路基的边坡和坡面上架设一层用于遮挡太阳辐射的板材,有效削弱太阳有效辐射对路基的加热作用,同时通过昼夜坡面与空气的对流换热,还可以使夜间冷能在路基表面附近的作用期延长,冻土路基因此而更为稳定。可以说是为冻土路基披上一层隔热的“外衣”。▼

 13.多年冻土区的遮阳板路基,图源:第二次青藏科考队

工程建设不可避免的破坏了铁路沿线的原生植被,在建设中,人们使用了第二种法宝。

法宝二  草皮回植保绿色


铁路沿线分布有可可西里、三江源等多个国家级自然保护区。为了保障绿色铁路的原生态环境,在施工中必须破土的工程段,最有效的技术就是采用草皮回植方式恢复植被原貌。
在青藏铁路全线,草皮移植面积80万平方米、回铺利用45万平方米,相当于175个足球场。为提高植被恢复成功率,科研人员开展了高原植被恢复与再造研究,植物试种成活率达70%以上,获得了比自然成活率提高了一倍多的可喜成果。使得这条天路始终绿色相伴。

14.绿色列车奔驰在边坡植被恢复的绿色天路上,图源:VCG

法宝三  动物通道保自由

 青藏铁路沿线区域栖息着多种我国特有珍稀野生动物。为保护这些野生动物的迁徙,在铁路桥梁和隧道的设计中,充分考虑了野生动物如何穿越铁路的自由之路和生命之路。 依据不同的生态系统类型、地形地貌,结合野生动物种类、分布规律、生活习性等特征,设置了33处总长逾58公里的野生动物自由通道。这是我国首次在道路建设中设置动物专用通道,保证了藏羚羊等野生动物顺利通过青藏铁路。

 15.当火车呼啸而过的时候,藏羚羊从容穿过迁徙通道,图源:第二次青藏科考队

野驴、牦牛等野生动物生性粗野,奔跑不定,防止他们横穿铁路是一大问题。为了解决这一问题,青藏铁路很多路段都建成全封闭式栅栏,防止了野生动物闯入误伤。

 16.防止野生动物穿越铁路的栅栏,图源:VCG

跟踪监测和管理数据表明,青藏铁路动物通道成为高原珍稀野生动物的自由迁徙之路,加之生物多样性保护力度加大,野生动物通道的使用率从2004年的56.6%上升到2011年的100%。  沿着这条绿色天路,除了藏羚羊,高原标志牦牛,是比较常见的动物。如果你是一个幸运的游客,你还可以看到野驴、天鹤、棕熊……

 17.青藏铁路沿线可见的主要野生动物,图源:第二次青藏科考队

在保护好青藏铁路沿线的动植物之外,为列车里的旅客提供安全保障,是更为重要的事情。 

法宝四  增压增氧保健康

 青藏铁路沿线自然条件恶劣、高寒缺氧,保证建设者和旅客的身体健康是头等大事。而且在高寒缺氧的条件下,非但人体不适,内燃机的燃烧效率也会降低,导致列车的牵引力下降。 青藏铁路沿线建设了由“卫生所或保健站-工地医院-救治中心”组成的三级医疗卫生保障体系,沿途还建立了25个高压氧舱和17座制氧站,

确保高山反应人员能在10分钟内得到救治。



青藏铁路运营期间,

为解决旅客吸氧问题,

专门研发了密封增压增氧列车,

车厢里配备了专门的供氧系统,

一路运行。

 18.列车上专用供氧插座,图源:罗春晓

增压增氧后的列车车厢内

相当于比车外的海拔高度降低了约1 000 米,列车平均氧浓度达22.8 %以上,且氧浓度总体分布比较均匀,能够满足大部分乘客的生理需要。80%以上的旅客基本无高原反应,供氧系统为旅客提供了安全、舒适的乘车环境。 这是高原天路的一项重大人文关怀。但青藏铁路为旅客提供的远不止这些,沿途各具特色的车站同样是一道别致的风景线。



法宝五  特色驿站保景观

 青藏铁路格拉段新建45座车站,38座是无人值守车站。一站一景,地域传统风格与现代时尚完美结合,形成了特色化的车站建筑群,构成了青藏高原新的景观长廊。

 19.在唐古拉山口,铁路最高海拔为5072米,为世界铁路海拔之最高,图源:第二次青藏科考队

途径这些车站

对旅客视觉和体验带来的冲击,一定程度避免了旅途中因高原辽阔、人烟稀少而产生视觉和审美疲劳。终点拉萨站通过抽象化变形,将藏式建筑特有的檐口、斜墙、碉楼、柱式、门窗饰边、布幔等特色化元素融合到车站建筑中,展示着布达拉的雄姿。

20.蓝天白云下,融合了多种藏式建筑特有元素的拉萨火车站迎接着八方远客来到雪域高原,

图源:第二次青藏科考队

特色驿站体现了高原绿色发展的环保理念,这一环保理念,同样体现在列车废弃物的处理技术上。

法宝六  垃圾处理保净土

 青藏高原和南极北极一样,是地球上最干净的地方之一。 为了保护好这一方净土,青藏铁路上的列车与普通列车不同,列车厕所采用真空集便装置,废物废水都有专门的回收设备,不向车外沿途排放。

 

铁路部门对列车垃圾、站区垃圾、沿线垃圾等

采取不同方式进行收集和处理,

满足减量化、资源化、无害化的垃圾处理要求,

也确保了固体废物对环境的影响在可控制范围内。

 格尔木至拉萨段建设的2个污水处理点和14座污水处理站的运行,保证了车体内生活污水污物零排放和沿途固体废物处理的无害化。水质监测表明,青藏铁路运营十余年来,沿途河流水质无明显变化。充分说明青藏铁路的环境友好性,称为绿色天路恰如其分。

 

实际上绿色天路也确实拥有绿皮的车体,

具有防紫外线、抗风沙、耐温差的性能;

绿色的列车、绿色的驿站和绿色环保的铁路

共同铸就了中国西部的绿色天路。

圆了中国人一个世纪的梦想。



03

世纪梦圆



中国的科学家、工程师和建设者们

创造了青藏铁路的奇迹。

《自然》杂志将其称之为“工程奇迹”,

《科学》杂志将其称之为“绿色铁路”。

联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)

在2007年和2014年两次评估报告中,

将青藏铁路作为

应对全球气候变化的两个典范工程之一。

 

现在,

从兰州、成都、重庆、北京、上海、广州等多个城市,

都可登上直达拉萨的绿色列车。

21.现全国通往拉萨的铁路网略图,图源:第二次青藏科考队

如果对北京-拉萨之旅不过瘾,那你还可以接着走:拉萨-日喀则的铁路已经开通了!

22.日喀则火车站,图源:VCG

如果还不过瘾,那就等着马上开通的拉萨-林芝铁路吧!正在建设中的拉萨-林芝铁路,预计2021年通车!
如果又双叒叕不过瘾,那就等着将要建设的川藏铁路吧!那将是第二条天路!在森林峡谷中穿越,这是一条必须绿色的天路呀! 如果你还还还是不过瘾,那就再等等吧!从日喀则延伸540公里经过我国边境口岸吉隆至尼泊尔的铁路计划也提上了日程。再者,随着“一带一路”倡议的发展,从拉萨到喀什的铁路也不是遥不可及的。那将是第三条天路!那也一定是一条绿色天路!

23.西藏铁路建设展望略图,图源:第二次青藏科考队

向前展望,纵横西藏的铁路网,将很快实现。拉萨至昆明的铁路,也不会是遥远的将来。北京至拉萨绿色天路建设的科学技术,将为这些铁路的建设,安装新的绿色引擎。  在可以预见的未来,这些铁路穿梭在雪域高原的四面八方,身披绿装的火车将驶遍高原。它们将会驶过高原冻土、高寒荒漠,它们将会驶过宽阔河谷里的村庄和田野,它们将在高山与深谷间穿行,在隧道与高桥间若隐若现。  它们承载了孙中山先生实业救国的梦想承载了高原各族人民便捷出行的梦想承载了中国人一个世纪向前进取的梦想它们将和中国其他地区的众多铁路一起将一个地区、一个高原、一个国家引向更灿烂的明天。

24.青藏高原铁路,图源:VCG


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创作团队



策划 |姚檀栋、安宝晟、欧阳华、刘勇勤、      姚汝桢、王伟财、周蕾蕾、陈文锋、戴玉凤撰文 | 张镱锂、姚檀栋、姚汝桢、赵  林、      卢  玲、王兆锋、周蕾蕾,陈 翀审核 | 姚檀栋、安宝晟、张镱锂、刘勇勤编辑 | 戴玉凤、姚汝桢、周蕾蕾





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