他们，唤醒九寨生态之美
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SKLGP
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实验室固定研究人员裴向军教授
及其项目研究组
长期深耕于地质灾害评价与防治
地质环境生态修复的研究
这一次
他们又斩获了新成果新收获
▲颁奖现场（左一为裴向军）
今年3月中旬，四川省科学技术奖励大会上公布了2021年度四川省科学技术奖获奖名单，由裴向军主持完成的“基于OUV的九寨沟震后地质环境调查评价与修复关键技术”项目获得四川省科技进步奖一等奖——“振冲碎石固基、糯米灰浆筑坝、竹锚加筋护坡、时变材料防渗、本土植物美化”这项绿色综合技术方案的提出，成为了九寨灾后重建的关键所在，也标志着裴向军团队在生态修复科研进程中的又一次进阶。
缘起：美与自然的争论
2021年，“世界自然遗产地火花海保护与培育实验性研究”项目得到了联合国教科文组织、世界遗产中心、世界自然保护联盟的认可，被世界自然保护联盟亚洲理事长评为“为世界自然遗产可持续发展提供了中国方案”。
▲世界自然保护联盟亚洲理事长评价
认可背后，是裴向军团队持续四年的科研攻坚。
火花海是进入九寨沟景区的第一个核心遗产点。“九寨沟像一条项链，火花海就是嵌在项链上的宝石坠子。”裴向军对火花海无不珍视，而是否要人为干涉火花海的震后重建，业界曾有一段关于“美与自然”的争论。
曾经，九寨沟因其OUV（突出普遍价值）入选世界自然遗产名录。而修复震后的九寨沟，其重要意义绝不仅仅是停留于“美”的层面。
阿重小科普：
“OUV”（Outstanding Universal Value）是指“某处自然或某类文化的价值极为罕见，超越了国家界限，对全人类的现在和未来均具有普遍的重要意义”，即九寨沟的美是不论任何种族、国家、阶层、贫富程度、文化程度的人都能够感受和欣赏的美。
2017年九寨“8.8”地震后，裴向军团队多次对震损区域进行现场勘察和科学论证，就“九寨沟是否需要被修复”给出了自己的答案。
反复考察论证后团队发现，在失去水体涵养的情况下，火花海残存的钙华堤坝未来将发生风化——特别是被降水溶蚀后，堤坝上的裂缝会持续蔓延加重，新的堤坝坍塌随时可能发生，后续次生灾害的破坏力难以估量，13000人的生命和财产安全被置于风险之中。
此外，裴向军告诉记者，堤坝坍塌还威胁着坝上315株红豆杉等其他珍稀物种。“科研团队要做的就是以尊重人的生命价值为前提，用科学的方式去探索科学本身。”
因此，九寨沟震后修复工作势在必行。
▲地震后的火花海
夯实：振冲碎石固基
“九层之台，起于累土”，打好坝体“地基”是火花海修复的当务之急。
基于喀斯特地貌，火花海底部是架空结构，相当一部分水体会从地底石块间的缝隙中流过；在火花海湖底4-8m厚的钙华层下,存在一层约0.3-0.4m厚的软弱淤泥层——难以着力的淤泥层会让坝基出现滑动、垮塌的风险，大大增加了生态保育的难度。
此外，“环境友好、影响最小和无新增影响”的保育原则始终贯穿在工程中。如此，加固坝基同样不能使用传统的钢筋混凝土桩或是利用水泥等现代建筑材料。
理论与现实之间的技术壁垒，一度令团队陷入短暂的沮丧。
在信息调研的过程中，裴向军团队偶然发现，南海填海造岛中使用的“振冲碎石固基”技术或许可以解决他们的“燃眉之急”。这项技术既可以保证坝体承载力，也可以维持上下游地下水循环，这使团队又为之振奋。
423根碎石桩，撑起了整个坝基。
碎石桩之间的间距设计需要格外精准。间距设计过大，地基承载力就满足不了设计要求；间距设计过小，又可能发生“串桩”现象。经过多次技术论证，裴向军团队最终将桩间距设计为1.8m。穿过淤泥层，团队成员将振冲器垂直贯入地层至设计深度，进行造孔、清孔排浆，随后从孔口向下填料，填料从孔壁间隙下落，边填边振，直至该段振实，如此往复。
“碎石桩与水泥桩不同，石头间的缝隙能保证在钙华的形成的过程中，地下水也处于流动交换的状态，这样才能保证水里的藻类、有机质的循环，否则就是一潭死水。”裴向军讲到。
▲自然资源部副部长凌月明
高度评价地质灾害生态化防治技术成果
▲时任四川省省长尹力（中）现场评价火花海修复成果
（图片来源于网络）
创新：改性糯米灰浆
基于九寨沟世界自然遗产保护恢复的特殊性，联合国教科文组织和世界遗产中心明确要求保育工作不得使用含有水泥、钢筋等与环境不和谐的材料。
如何找到强度高、抗冲刷、无毒无污染物释放的环保材料？裴向军团队从古人的智慧中找到了钥匙：糯米浆。
然而，用糯米修复建筑，只有口口相传的经验，缺乏科学系统的数据，对糯米浆材料各项性能的检测指标更无先例可循。
如何把糯米用于水体环境中，亦是一次大胆的尝试，需要一次跨越式的改良。
修复世界文化遗产，必须优先考虑同质化，也就是说修复所用材料，要与火花海地质结构的成分尽量一致。团队主研人员周立宏教授告诉记者，“我们团队的改性糯米灰浆以钙质成分为主，这就与火花海钙化堤坝达到了高度适配。”她进一步解释道：“糯米粉的支链淀粉在形成结石体的过程中，与钙离子发生了一定的化学反应，所以才表现出比较优异的力学性能。”
团队在传统糯米灰浆材料的基础上解决了水硬性和耐久性的问题，同时实现了材料在动水下速凝，不会污染工作区水体。实验证明，在后期的水质监测中，改性糯米灰浆材料在净水中浸泡24小时后，水质仍然符合二类水标准，可达到适宜水体动物，如鱼、虾等动物生存的水质标准。
在攻克糯米灰浆的改性难题后，极寒气温则是另一重考验。九寨沟地处青藏高原周缘，山势隆升剧烈，温差变化也较大，修复材料必须经得住漫长冬天的考验，才能在冬季冻融循环的恶劣条件下保证强度。为此，周立宏前期在国重实验室内就开始着手解决测试糯米灰浆的冻融稳定性问题。
2018年3月，周立宏带领学生前往九寨沟珍珠滩现场，开始了对珍珠滩裂缝的试点修复，“九寨沟管理局的工作人员都非常负责，他们全程都驻守在施工现场，确认每一道修复工序、所有修复材料都达到了环保标准。”
经过反复的冻融实验，团队成功利用改性糯米灰浆堵上了40米的决口，“这可以说是突破了千年来的技术瓶颈。”裴向军兴奋地介绍道。
▲裴向军团队科技成果评价会
还原：植被生态保育
九寨沟震后，为拦挡崩塌滚石，当地曾采用了传统的治理方案，包括修建桩板拦石墙、主动防护网、被动防护网等，崩塌灾害治理工程在防灾减灾中起到了至关重要的作用，暂时缓解了防护区域的安全问题。然而，这些防灾混凝土墙造型死板、颜色突兀，与周围环境极不和谐，造成大量“白色污染”，破坏了沿线景观协调性。被当地村民戏称为“山体的白腰带”，同时也对游客视觉及心理产生了不良影响。
▲“山体白腰带”
裴向军团队创造性地提出了“结构补强-生态固土-生物调控-植物演替”一体化的硬质陡立面全过程植生层重构技术，这是九寨沟修复工程中的重要一环。
“钢筋混凝土也能种花？”面对记者的疑问，裴向军介绍道：“我们设计的加筋复合网片结构，可以促进土壤在混凝土墙上附着，再采用改性糯米基生态材料、凹凸缓释肥功能材料加固和改良土壤，使用乔灌草复配植生，就可以实现混凝土桩板拦石墙的绿化美化效果。”
▲混凝土桩板拦石墙硬质景观生态修复效果对比
2020年国庆前夕，经历三年修复的九寨沟火花海景点重新对外开放。在裴向军团队的努力下，火花海的修复任务也得到社会各界广泛认可。
九寨沟树正寨的村长和村民在看到修复好的火花海时，村长猛然眼眶湿润，眼泪止不住地流下来，“以前的火花海又回来了！”他握着村民的手激动地说道。
裴向军坦言：“成果是阶段性的，我们会持续观测研究。”
该团队提出的“灾后重建闭环控制理论”，通过建成自组织、大数据实时传输与处理的综合监测体系，形成了对火花海生态“监测感知、实时传输、及时分析、精准判断、持续改进”的闭环控制。
目前，火花海坝体上已完成安装40多个监测传感器开展在线实时监测，这为遗产地科学管理提供了重要的数据支撑。
如今
裴向军仍常去火花海实地考察
密切关注火花海的恢复
“没有调查就没有发言权。”
裴向军表示
团队将持续关注
生态化地灾防治工作的长效性
为震损区地灾防治与环境保护
提供理论与技术支撑
针对川藏铁路等重大工程
建设过程中的环境保护和生态修复需求
继续研发新型工程材料和关键技术
推动科研团队更好地实现成果转化和服务社会
▲修复后的火花海
阿重说
相信在未来，裴向军团队也将继续他们的使命——将科研成果服务于人民福祉和国家发展，不断践行人与自然和合共生的价值追求。