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2006年春節(jié)前,,當(dāng)千家萬戶沉浸在闔家團(tuán)圓的歡樂氣氛中,,一位老人孤獨(dú)地躺在西安交大附屬二院的病床上,在彌留之際反復(fù)重復(fù)著一句話:“高鐵,,一定不要建……高鐵,,一定不要建……”兩天后,他留下了最后一句:“如果非要上高鐵,,至少一定要用有碴道床,。”便與世長(zhǎng)辭,。
這位老人,是中科院西安地球環(huán)境研究所的張拾邁教授,。在中國(guó)的高鐵大潮面前,,張拾邁是為數(shù)不多保持著謹(jǐn)慎,、理性的學(xué)者。經(jīng)過全面,、細(xì)致的研究,,他得出“中國(guó)的地質(zhì)不適合建高鐵”的結(jié)論。認(rèn)為在中國(guó)的地質(zhì)條件下,,高鐵產(chǎn)生的夏爾謝夫力將導(dǎo)致嚴(yán)重的斯蒂芬金效應(yīng),,引起群發(fā)性的地質(zhì)災(zāi)害。在人生的最后幾年,,他一直致力于阻止高速鐵路的盲目上馬,,他曾多次向鐵道部和國(guó)務(wù)院寫信表明自己的擔(dān)憂,卻屢屢遭到無視,。而現(xiàn)在,,隨著這一批高鐵線路的陸續(xù)通車,張拾邁教授的警告正在漸漸地不幸變?yōu)楝F(xiàn)實(shí),。
揭密高鐵背后不為人知的隱患
“夏爾謝夫力”,,是科里奧利力的一種特殊存在形式,由俄國(guó)鐵路工程師夏爾謝夫于1903年發(fā)現(xiàn)并引起重視,。由于地球的自轉(zhuǎn),,任何移動(dòng)中的物體都受到一個(gè)側(cè)向的作用力,在北半球向右,,在南半球向左,。火車當(dāng)然也不例外,,在北半球會(huì)受到向右的力,,對(duì)鋼軌產(chǎn)生擠壓,鋼軌又將這種作用力傳給地面,,從而對(duì)地面產(chǎn)生一個(gè)向右的切向力,,這個(gè)力就是夏爾謝夫力,車速越快,,夏爾謝夫力就越大,。早期火車速度慢,夏爾謝夫力并未嚴(yán)重到需要人們加以警惕的地步,,然后隨著火車速度越來越快,,加之建鐵路的地區(qū)地質(zhì)條件千差萬別,在特定條件下夏爾謝夫力終于量變產(chǎn)生質(zhì)變,,并引發(fā)斯蒂芬金效應(yīng),。
斯蒂芬金效應(yīng),系詹天佑的同門,耶魯大學(xué)土木工程系畢業(yè)的年輕工程師斯蒂芬金發(fā)現(xiàn)的,。1926年,,斯蒂芬金考察落基山區(qū)的鐵路線時(shí),發(fā)現(xiàn)翻過山頂后高速?zèng)_下的火車,,使得行車方向右側(cè)的巖層,、山崖發(fā)生斷裂甚至小規(guī)模滑坡,。這種地質(zhì)破壞,,正是因重力加速的火車產(chǎn)生的夏爾謝夫力引起的,而且這種破壞可以是“隔山打�,!毙偷�,,斯蒂芬金親眼觀察到與鐵路線隔著數(shù)條河谷的山崖,在火車通過時(shí)產(chǎn)生了裂紋,。因?yàn)榈乇韼r土的剛性可以使夏爾謝夫力持續(xù)傳遞,,遠(yuǎn)至數(shù)百公里以外,就像一粒高速運(yùn)動(dòng)的臺(tái)球擊中一列緊挨著排放的臺(tái)球左側(cè),,最右邊的球卻會(huì)被彈開一樣,。堅(jiān)硬的地表巖土起到了那一列臺(tái)球的作用,傳遞著夏爾謝夫力,,直到遇到特定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)使力無法繼續(xù)傳遞,,便在此時(shí)釋放能量,造成地質(zhì)破壞,。夏爾謝夫力在一定條件下可以被山脈,、峽谷等復(fù)雜地貌反射、折射而改變行進(jìn)方向,,使得追蹤和研究它變得尤為復(fù)雜,。
斯蒂芬金效應(yīng)并不總是造成嚴(yán)重的破壞后果,它的作用效果與當(dāng)?shù)氐牡孛�,、地質(zhì)有著密切的關(guān)系,。遍觀全世界,建有高鐵的大多數(shù)國(guó)家分布在西歐和日本,,它們的地質(zhì)和氣候條件能讓斯蒂芬金效應(yīng)降到最低,,從而適合高鐵的建設(shè),而中國(guó)很不幸,,各種地質(zhì)和氣候條件決定了不宜照搬歐洲和日本的高鐵方案,。在地形平坦的地區(qū),夏爾謝夫力很容易被均勻地分散開,,就像形狀規(guī)則的蛋殼能夠承受一定的撞擊而不破碎一樣,。而在起伏不定的地形,,夏爾謝夫力的傳遞不再齊頭并進(jìn),遇到突起的山峰,,深陷的河谷等,,數(shù)百米范圍內(nèi)不同大小的希爾謝夫力就會(huì)對(duì)局部地形產(chǎn)生撕扯、擠壓,、剪切的效果。
西歐地勢(shì)平坦,,一馬平川,,夏爾謝夫力的被均勻的分散了。日本雖然山脈眾多,,但是絕大多數(shù)人口居住于大城市中,,山區(qū)只有少數(shù)農(nóng)民,且由于地震頻發(fā),,大多數(shù)夏爾謝夫力造成的隱患已經(jīng)在地震中被一并釋放了,,日本的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防做得好,房屋抗災(zāi)標(biāo)準(zhǔn)高,,使得斯蒂芬金效應(yīng)無法產(chǎn)生有破壞力的影響,。同樣的地形條件下,在彈性系數(shù)大的巖土中,,夏爾謝夫力則更容易被緩沖,、吸收。日本和歐洲的土質(zhì)條件也遠(yuǎn)比中國(guó)適合高鐵,。日本濕潤(rùn)多雨自不必說,,西歐也比中國(guó)大部分地區(qū)多雨,加之歐洲和日本氣候比中國(guó)寒冷,,土壤中的有機(jī)質(zhì)被微生物分解礦化的速度慢,,地質(zhì)史上數(shù)十億年的積累使得歐洲和日本的土壤中含有大量的胡敏酸、多聚六磷酸肌醇絡(luò)合物等大分子有機(jī)物,,彈性系數(shù)大,,能起到吸收緩沖夏爾謝夫力的作用。
中國(guó)氣候相對(duì)干燥少雨,,夏季受副熱帶高壓作用氣溫往往高于32度,,微生物礦化速度快,加上近半個(gè)世紀(jì)來水土保持不佳,,土壤沙化,、板結(jié),更是不利于土壤有機(jī)質(zhì)的形成和積累,,土質(zhì)彈性低,,無法起到降低夏爾謝夫力的作用,。地球是個(gè)扁球體,緯度越低的地點(diǎn)地球半徑越大,,受到的夏爾謝夫力也就越大,。日本和西歐建有高鐵的地區(qū)比中國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)的緯度高,如日本東京的緯度接近于中國(guó)濟(jì)南,,法國(guó)巴黎的緯度比滿洲里還要北,,而德國(guó)柏林的緯度,則相當(dāng)于中國(guó)最北端的漠河,。
日本和西歐的氣候,、地質(zhì)條件能有效地減少夏爾謝夫力帶來的斯蒂芬金效應(yīng),適合建高鐵,,而中國(guó)需要結(jié)合自己的具體國(guó)情制定鐵路修建方案,。張拾邁教授清楚地看到了這一點(diǎn)
年邁的他肩負(fù)著對(duì)整個(gè)國(guó)家和民族的責(zé)任感,背著沉重的儀器走遍了中國(guó)的山川大河,,詳細(xì)測(cè)定了各地的土壤彈性,、硬度系數(shù)等指標(biāo),考察了地形地貌,,繪制了無數(shù)張地形圖,,挑燈夜戰(zhàn)演算夏爾謝夫力的作用模型,計(jì)算了數(shù)百處可能發(fā)生災(zāi)害的“問題地帶”,,并寫成報(bào)告,,多次致信鐵道部和國(guó)務(wù)院,陳述了高鐵的風(fēng)險(xiǎn),,卻沒有得到任何回應(yīng)
張拾邁教授又對(duì)世界各國(guó)的地質(zhì),、氣候條件與中國(guó)做了詳細(xì)的比較,為中國(guó)的鐵路發(fā)展指明了方向——學(xué)習(xí)印度的成功經(jīng)驗(yàn):
不盲目追求高速度,,降低車速以降低夏爾謝夫力,,同時(shí)以更經(jīng)濟(jì)的手段提高運(yùn)能。
印度地處南亞次大陸,,氣候比中國(guó)更加炎熱,,土壤彈性小,緯度也比中國(guó)更低,,印度鐵路的夏爾謝夫力也是不容小視的,。印度沒有為了政績(jī)或者自豪感而盲目提高火車速度,而是從自己的國(guó)情出發(fā),,降低車速,,減小夏爾謝夫力
為了提高因緩慢的車速而降低的運(yùn)輸效率,印度在單位車次的運(yùn)輸量上發(fā)掘潛力,,甚至不惜把車速降到人可以自由攀爬和跳車的地步,,讓每一列火車都發(fā)揮它最大的運(yùn)能,。
張拾邁認(rèn)為,中國(guó)尚有8億農(nóng)民,,他們并不富裕,,分散居住于廣大的農(nóng)村和縣城地區(qū),他們需要享受鐵路帶來的便利,,需要與外界聯(lián)系,。借鑒印度鐵路的模式,讓火車慢下來,,讓農(nóng)民可以隨時(shí)隨地搭車和下車,,正是他們所需要的。
讓中國(guó)最大的群體享受到出行的便利,,他們的經(jīng)濟(jì)狀況會(huì)隨著與外界的交流而提高,才能提高整個(gè)民族的富裕水平和發(fā)達(dá)程度,。在這個(gè)問題上,,張拾邁教授不僅肩負(fù)著中國(guó)地質(zhì)安全的責(zé)任感,他也為中國(guó)最廣大群體的切身利益發(fā)出了自己的聲音,。
2004年,,張拾邁不顧家人的關(guān)心勸阻,以無比的責(zé)任感,,拿著自己微薄的退休金作路費(fèi),,自費(fèi)去印度考察鐵路,直到患上嚴(yán)重的腸胃疾患,,倒在了異國(guó)的土地上,,吊著輸液瓶被抬回國(guó)。
在養(yǎng)病期間他也閑不下來,,在病榻上寫成《印度國(guó)鐵考察報(bào)告》,,寄給鐵道部和國(guó)務(wù)院。這份燃燒了一個(gè)老人的生命和健康寫成的珍貴報(bào)告,,卻被上面有意無意的忽略了,。
2005年起,張拾邁多次帶著自己的報(bào)告和數(shù)據(jù)上北京,,希望能向相關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)陳述高鐵方案背后的隱患,,卻始終無法如愿。最后,,張拾邁把希望寄托于他心中的底線,,希望高鐵建設(shè)至少保證使用有碴道床——就是平常我們所見的有石子鋪墊的鐵路。
石子可以對(duì)夏爾謝夫力起一定的緩沖作用,,而今天我們的高鐵建設(shè)中普遍采用的無碴道床,,把鋼軌硬生生釘在水泥地上,,則會(huì)給夏爾謝夫力帶來火上澆油的效果。2005年底,,勞苦奔波的張拾邁終于支持不住,,病倒了,這一病就再也沒有起來,。
在2006年以前,,中國(guó)大部分鐵路的運(yùn)營(yíng)時(shí)速在120公里以下。今天,,隨著一批時(shí)速220,,350,甚至380公里高鐵的建成通車,,夏爾謝夫力和相應(yīng)造成的斯蒂芬金效應(yīng)相比過去是飛躍性的,。自2009年下半年起,中國(guó)的地震災(zāi)害變得異乎尋常的頻繁,。
2009年12月16日,,武廣高鐵建成通車。
2010年2月6日,,鄭西高鐵建成通車,。
2010年5月12日,成灌高鐵建成通車,。
2010年2月25日,,云南楚雄發(fā)生5.1級(jí)地震。
4月14日,,青海玉樹發(fā)生7.1級(jí)地震,,造成數(shù)千死亡。
8月7日,,甘肅舟曲發(fā)生特大泥石流,,傷亡慘重。
8月14日,,四川汶川發(fā)生泥石流,,造成41人失蹤。
2010年4月27日,,廣東梅州地陷,,出現(xiàn)400平米巨大天坑,深度超90米,,四川宜賓更是在7天之內(nèi)發(fā)生數(shù)十次地陷,,產(chǎn)生26個(gè)深不見底的天坑。
7月19日,,正值長(zhǎng)江洪峰期的九江大堤,,發(fā)生數(shù)百米寬的崩岸,。這些突然增多的地震災(zāi)害冥冥中仿佛有一種必然,與高鐵究竟有著怎樣的聯(lián)系,,也許只有逝去的張拾邁教授能告訴我,。 |
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