北麓河凍土工程觀測研究站簡介

青藏高原多年凍土區(qū)面積超過100 萬平方千米，是我國范圍最大的多年凍土區(qū)，在該區(qū)域建設(shè)有青藏鐵路、青藏公路等多個重大凍土工程。隨著工程運(yùn)營時間的增加和多年凍土退化的加劇，凍土工程病害頻發(fā)。在全球氣候、生態(tài)環(huán)境快速變化的背景下，凍土、氣候、生態(tài)和工程的耦合作用更加復(fù)雜，室內(nèi)試驗(yàn)由于周期短、考慮因素單一等問題，已難以支撐對凍土工程安全相關(guān)問題的深入研究，迫切需要開展野外長期定位觀測和試驗(yàn)研究。中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院（以下簡稱西北研究院）青海北麓河高原凍土工程安全國家野外科學(xué)觀測研究站（以下簡稱北麓河站）應(yīng)青藏鐵路、青藏公路等凍土工程建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)以及凍土科學(xué)研究的需要而建，圍繞凍土工程服役性能與安全的科學(xué)和技術(shù)問題，長期開展觀測、試驗(yàn)、研究及技術(shù)示范，為我國重大凍土工程、“一帶一路”倡議等國家戰(zhàn)略中凍土地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及安全運(yùn)營相關(guān)方面提供科技支撐。

1 歷史沿革

北麓河站位于青藏高原可可西里腹地，海拔4 628 m。北麓河站的科研工作始于1960 年的青藏公路沿線凍土考察，半定位監(jiān)測工作始于1979 年，長期定位監(jiān)測工作始于1995年。2002年，凍土工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室青藏高原研究基地建成。在中國科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所（現(xiàn)中國科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院）領(lǐng)導(dǎo)和有關(guān)部門的支持下，青藏高原北麓河凍土工程與環(huán)境綜合觀測研究站于2008 年1 月正式掛牌成立，并于2021 年10 月納入科技部國家野外科學(xué)觀測研究站建設(shè)序列。2023 年9 月，西北研究院與中國鐵路青藏集團(tuán)有限公司簽約共建北麓河站，為北麓河站深度參與青藏鐵路等凍土工程運(yùn)維提供保障。

2 基礎(chǔ)條件

北麓河站現(xiàn)有科研用地近2 000 畝，場地內(nèi)發(fā)育高寒草原、草甸和沼澤化草甸，高低溫凍土均有分布，覆蓋少冰、多冰、富冰、飽冰和含土冰層等全部凍土含冰類型。另外，在北麓河站周邊發(fā)育有大量熱喀斯特湖等冰緣現(xiàn)象，可為凍土、工程、氣象、水文、生態(tài)研究提供多樣化的試驗(yàn)觀測場地。

北麓河站的儀器設(shè)備包括：地溫監(jiān)測系統(tǒng)、活動層觀測系統(tǒng)、機(jī)器人全站儀、氣象設(shè)備、渦動通量系統(tǒng)、大口徑閃爍儀、多參數(shù)水文斷面監(jiān)測儀、直剪儀等設(shè)備400 余臺套，可開展凍土水熱、變形、氣象、大氣水-熱-碳通量、水文、常規(guī)土工參數(shù)等方面的觀測、調(diào)查和試驗(yàn)工作。

在野外監(jiān)測基礎(chǔ)設(shè)施方面，北麓河站有青藏鐵路北麓河厚層地下冰試驗(yàn)段等大型試驗(yàn)、示范工程3處，青藏鐵路、公路等實(shí)體工程監(jiān)測剖面200余處，綜合氣象站、活動層、生態(tài)、水文等凍土工程環(huán)境觀測場地40 余個，全面構(gòu)建了氣候-凍土-工程-水文-生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)，是我國青藏高原腹地唯一涵蓋鐵路、公路、電網(wǎng)、房屋等多個不同類型重大凍土工程和寒區(qū)環(huán)境的觀測、試驗(yàn)、研究、示范基地。依托上述監(jiān)測設(shè)施創(chuàng)建了25 個凍土工程與環(huán)境方面的數(shù)據(jù)集，是青藏高原地區(qū)凍土鉆孔最深、工程類型最全的凍土數(shù)據(jù)集。

北麓河站擁有較為完善的后勤保障條件和常規(guī)土工試驗(yàn)條件?，F(xiàn)有科研和生活用房2 000 余平方米，包括1 個常規(guī)土工實(shí)驗(yàn)室，并有會議室、多功能活動室、廚房、餐廳等。另有客房17間，可以接待客座人員近50人。北麓河站水、電、暖、電視、電話、網(wǎng)絡(luò)齊全，備有制氧機(jī)10 臺及工作用車4 臺。北麓河站毗鄰青藏公路，交通條件較為便利。

3 科研工作

長期以來，北麓河站主動融入國家戰(zhàn)略，服務(wù)地方建設(shè)，積極承擔(dān)國家、部門和地方科學(xué)研究任務(wù)，為攻克青藏鐵路建設(shè)中三大難題之一的“凍土路基問題”發(fā)揮了不可替代的作用，有力支撐了青藏鐵路等多項(xiàng)重大凍土工程的建設(shè)和維護(hù)，先后獲得1項(xiàng)國家科技進(jìn)步獎特等獎、2項(xiàng)國家科技進(jìn)步獎一等獎以及其他國家和省部級獎勵20余項(xiàng)。

2008—2022 年，北麓河站累計承擔(dān)國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等各項(xiàng)研究任務(wù)212項(xiàng)，參與GTN-P 國際科學(xué)監(jiān)測計劃2 項(xiàng)；累計發(fā)表論文623 篇，其中SCI、EI 論文407 篇；授權(quán)發(fā)明專利21項(xiàng)、軟件著作權(quán)10 項(xiàng)；培養(yǎng)碩士研究生47 名，博士研究生97名，出站博士后10名。

4 開放合作

在場地、設(shè)備共享合作方面，近5年來北麓河站先后與清華大學(xué)、蘭州大學(xué)、四川大學(xué)、俄羅斯梅爾尼科夫凍土研究所、中國地質(zhì)調(diào)查局軍民地質(zhì)調(diào)查中心、中國地震局、中國科學(xué)院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所、青海師范大學(xué)、中國鐵路青藏集團(tuán)有限公司等單位合作共建野外觀測場地20 余處。在科學(xué)數(shù)據(jù)共享方面，北麓河站建立了數(shù)據(jù)管理與開放平臺以及科學(xué)數(shù)據(jù)共享制度，并將相關(guān)數(shù)據(jù)提交至國家冰川凍土沙漠科學(xué)數(shù)據(jù)中心、國家青藏高原科學(xué)數(shù)據(jù)中心等科學(xué)數(shù)據(jù)管理平臺予以發(fā)布。此外，還借助網(wǎng)站（http：//www. beiluhe. ac. cn/）和微信公眾號等新媒體手段，有力拓展了北麓河站對外開放合作的途徑。

5 發(fā)展規(guī)劃

為促進(jìn)研究站的長期健康發(fā)展，北麓河站成立了以賴遠(yuǎn)明院士為主任委員、馮起院士為副主任委員的學(xué)術(shù)委員會，并于2023 年9 月在青海省格爾木市召開了第一屆學(xué)術(shù)委員會第一次會議。會上，包括各位委員在內(nèi)的近百名與會人員聽取了工作報告，討論、完善了北麓河站的發(fā)展規(guī)劃。

未來，北麓河站將在現(xiàn)有工作基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開展以下幾個方面的工作：

（1）顯著增強(qiáng)觀測能力，完善觀測體系、更新老舊設(shè)備、維護(hù)已有場地、研發(fā)新型設(shè)備，大力推進(jìn)觀測工作的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，提高觀測技術(shù)的信息化程度，拓展凍土變化的觀測內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)凍土工程與環(huán)境的多源綜合觀測。

（2）大力改善平臺條件，包括重大科研設(shè)施、后勤保障條件，如北麓河站格爾木試驗(yàn)基地、中國科學(xué)院野外站重點(diǎn)科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目“高原多年凍土區(qū)長期荷載試驗(yàn)基樁群”等。

（3）努力加強(qiáng)人才引進(jìn)和培養(yǎng)，提升研究水平，增強(qiáng)承擔(dān)國家任務(wù)、服務(wù)國家需求的能力，為青藏公路提質(zhì)改造、青藏鐵路應(yīng)對氣候變暖挑戰(zhàn)提供理論支撐和技術(shù)儲備。

（4）進(jìn)一步擴(kuò)大開放合作，積極吸引國內(nèi)外優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)和專家來站開展工作，增加共享數(shù)據(jù)的種類和數(shù)量，共同促進(jìn)高原凍土研究，為青藏高原生態(tài)保護(hù)、國防交通安全等國家需求提供科技支撐。

圖1 北麓河站觀測網(wǎng)絡(luò)

圖2 北麓河站第一屆學(xué)術(shù)委員會野外考察合影