“扎根”蘭州60年

　　中國科學院寒區旱區環境與工程研究所是2016年組建的中科院西北研究院的一個重要“成員”，是根據國家的科研和戰略要求60年前在蘭州建所。中科院院士、西北研究院常務副院長賴遠明告訴記者，該所是按照中國科學院“知識創新工程試點”工作的戰略布局要求，由1959年建所的中國科學院原蘭州冰川凍土研究所、蘭州沙漠研究所和蘭州高原大氣物理研究所通過學科定位、機構調整、研究領域交叉融合，在保留原有的特色學科基礎上，凝練出優勢研究方向，于1999年6月整合而成，后進入知識創新工程試點的，并且成為首批進入中科院知識創新工程的單位之一。

　　當年，整合后的寒旱所以探索寒區旱區陸地表層系統過程、格局及其相互關系為基礎，開展區域環境與全球變化、重大工程及可持續發展研究。主要針對西部地區環境變化與生態建設、資源利用與重大工程建設和區域可持續發展所面臨的重大科學問題開展寒區旱區特殊自然環境和社會經濟條件下的基礎性、戰略性、前瞻性、綜合性研究。“寒旱所瞄準21世紀國家發展的戰略目標和學科發展的國際前沿，針對國家加快西部地區發展的重大決策和西北地區生態環境建設面臨的重大科學問題開展干旱、沙漠、高寒和極地特殊自然條件下環境與工程的基礎性、戰略性和前瞻性研究，為國家解決西北地區在資源、環境、重大工程和社會經濟等領域的重大問題提供科學依據，為西部地區可持續發展提供技術支撐。”賴遠明說。寒旱所已成為專門從事干旱沙漠、高寒、極地環境與工程研究的國家級研究機構，是西北資源環境與可持續發展研究基地。為我國社會進步、經濟發展、生態安全、區域發展作出了突出貢獻，特別是為我國青藏鐵路建設、西部沙漠化防治、水資源管理與利用等基礎性研究作出了原始性重大創新貢獻。

　　60年來，寒旱所經過幾代科學工作者的艱苦努力和開拓創新，創建和發展了中國的冰川、凍土、沙漠與沙漠化、高原大氣等學科，形成了具有鮮明區域特色的學科研究領域。“我們截至目前已承擔國家、部門和地方科研項目4000余項，取得了豐碩的科研成果，獲得國家及省部級獎勵180多項，其中國家科學技術進步特等獎3項和一等獎5項，國家自然科學一等獎3項，國家自然科學、科技進步和技術發明獎二等獎32項，省部級特等獎4項，一等獎59項、二等獎80余項。”賴遠明說。

　　解決青藏鐵路筑路核心難題

　　提到寒旱所就不能不說青藏鐵路，這條被稱為“天路”的鐵路是世界高溫凍土工程建設方法發展史上的重要里程碑。在多年凍土區修建這樣一條鐵路，難度可想而知。之所以能取得令人矚目的成就，寒旱所的科研人員功不可沒。

　　建國伊始，當時的國家把修筑進藏鐵路設計提上了議事日程，但是由于高溫凍土、高原缺氧、生態環境等難題一時尚無法攻克，青藏鐵路工程被迫幾次下馬。從青藏鐵路開始修建，寒旱所科研人員瞄準凍土研究方向進行攻關，經過多年的研究，破解了凍土區修建鐵路的世紀難題。他們指出，青藏鐵路成敗的關鍵在路基、路基成敗的關鍵在凍土。主要針對青藏鐵路工程建設和氣候變化共同作用下復雜的凍土問題，通過考察、室內外試驗與長期監測、數值模擬和綜合研究，為多年凍土區青藏鐵路設計、施工和運營提供了關鍵的科學依據與技術支持。以該所程國棟院士、馬巍和吳青柏研究員為主要學術帶頭人的科研團隊創造性的提出了在青藏鐵路建設中“主動冷卻路基”的設計和施工原則，并得到鐵路部門認可，目前凍土地區鐵路工程設計和施工均是以此為據而實施的。參加編制的《青藏鐵路多年凍土區工程勘察暫行規定》和《青藏鐵路多年凍土區工程設計暫行規定》，成為青藏鐵路勘察、設計、施工的主導設計原則和規范。在“主動冷卻路基”原則下獲得各種凍土工程具體措施，并完成了全長14公里的青藏鐵路北麓河示范工程建設，為青藏鐵路建設、運營、維護提供了樣板工程和技術支撐。與此同時，以“主動冷卻路基”思想為依據，針對具體的凍土工程問題，開展的塊石路基、通風管路基、塊石+碎石護坡、遮陽板護坡、邊坡防護、熱棒、保溫材料等筑路技術研究，為青藏鐵路建設提供了理論依據和設計參數。同時，該所科研人員也開創性地提出了凍土鐵路沿線生態環境保護的國際先例，走出了我國在高原多年凍土區修建公路和鐵路的一條具有多項自主知識產權的創新之路。此項研究技術保障了青藏鐵路和公路的良好運行，也打破了國外專家的斷言：按人類現有的科技水平，要讓鐵路橫穿昆侖山和唐古拉山，至少要在100年以后。

　　“加拿大著名凍土學家哈里斯評價說，青藏鐵路工程讓全世界得到了在多年凍土區建設鐵路的成功經驗，會對在極端環境下各國工程設計人員在工程設計和施工的開展上產生深遠影響。”賴遠明告訴記者。

　　保護環境鎖住“沙魔”

　　除了在凍土科學和凍土工程方面，寒旱所在治理沙患方面也有著國際先進的技術。這其中最典型的要算是包蘭鐵路的建設，在騰格里沙漠南緣高大流沙區首創了“以固為主，固阻結合、機械固沙和生物固沙并舉”的流沙固定基本模式，創造性地建立了包蘭鐵路防沙體系和沙漠人工生態系統，于1988年榮獲國家科技進步獎特等獎。這一研究成果也廣泛地應用于我國其他沙漠與沙漠化地區，如蘭新鐵路玉門戈壁風沙鐵路沙害的研究與治理項目1993年獲得國家科技進步獎二等獎，塔克拉瑪干沙漠石油公路防護體系的建立獲1996年國家科技進步獎一等獎。

　　針對我國北方沙漠化嚴重、沙塵暴頻繁發生的現實，寒旱所科研人員在此方面付出了很大的努力，值得一提的是，該所屈建軍研究員和他的科研團隊經過25年的工作，在長期面臨風沙危害的敦煌市、阿克塞哈薩克族自治縣等地開展了系統研究和工程實踐，基本解除了敦煌莫高窟、鳴沙山月牙泉的風沙危害，以及阿克塞縣城搬遷面臨的科學難題等。屈建軍告訴記者，風沙問題是甘肅省河西走廊西端極端干旱區面臨的嚴重環境問題，也威脅到古絲綢之路上的文化古跡和自然遺產的安全保存。自1989年起，他和他的科研團隊就采取一系列措施開展世界文化遺產敦煌莫高窟風沙危害防治研究，包括莫高窟風沙危害沙源確定、危害方式及防治方法，先后在莫高窟頂建立了“A”字形防沙網并提出了以阻為主、固輸結合的“六帶一體”風沙危害防治體系，有效減少了莫高窟的風沙危害。

　　同時，針對國家級風景名勝區鳴沙山月牙泉面臨被沙山夾擊的趨勢，屈建軍及其科研團隊開展了沙山移動特征的研究，最終發現沙山移動規律，并提出解決方案，遏制了月牙泉被沙山夾擊的趨勢，基本解除了敦煌莫高窟、鳴沙山月牙泉的風沙危害，以及阿克塞縣城搬遷和敦煌-格爾木鐵路改線穿越庫姆塔格沙漠經過阿克塞縣城面臨的科學難題。“這些所應用的技術方法和模式不僅適用于特定地區，而且對中國干旱、半干旱地區交通線路、建筑、工礦企業、文物古跡的風沙危害防治都具有重要的指導意義。下一步，科研人員還會繼續研發更多新材料，將抗‘沙魔’進行到底。”屈建軍說。

　　整合院所緊跟國家發展

　　面對國家新一輪西部大開發、生態文明建設和“一帶一路”等重大戰略部署，西北地區的經濟社會發展、重大科技創新和資源利用等需求也在不斷匯聚和碰撞。如何讓整個西北地區的科研機構擰成一股繩，形成合力，已成          為中科院西北各研究所需要思考的課題。于是，在新形勢、新目標和新要求下，中科院寒區旱區環境與工程研究所、蘭州油氣資源研究中心、蘭州文獻情報中心以及西北高原生物研究所、青海鹽湖研究所合并成為中科院西北生態環境資源研究院。“組建后的西北研究院是我國專門從事高寒干旱地區生態環境、自然資源和重大工程研究的國家級研究機構，其主要研究領域(如冰川、凍土、沙漠、高原生態、鹽湖、油氣地質和資源環境信息等)均處于國內引領地位，與中科院內其他研究單元沒有重復。中科院以3個特色研究所體量和每年2000萬的基本科研經費作為增量給予支持，并在科學院主持的科研、人才、平臺等項目中給予政策傾斜支持。”中科院西北研究院一位負責人告訴記者。