“扎根”兰州60年

　　中国科学院寒区旱区环境与工程研究所是2016年组建的中科院西北研究院的一个重要“成员”，是根据国家的科研和战略要求60年前在兰州建所。中科院院士、西北研究院常务副院长赖远明告诉记者，该所是按照中国科学院“知识创新工程试点”工作的战略布局要求，由1959年建所的中国科学院原兰州冰川冻土研究所、兰州沙漠研究所和兰州高原大气物理研究所通过学科定位、机构调整、研究领域交叉融合，在保留原有的特色学科基础上，凝练出优势研究方向，于1999年6月整合而成，后进入知识创新工程试点的，并且成为首批进入中科院知识创新工程的单位之一。

　　当年，整合后的寒旱所以探索寒区旱区陆地表层系统过程、格局及其相互关系为基础，开展区域环境与全球变化、重大工程及可持续发展研究。主要针对西部地区环境变化与生态建设、资源利用与重大工程建设和区域可持续发展所面临的重大科学问题开展寒区旱区特殊自然环境和社会经济条件下的基础性、战略性、前瞻性、综合性研究。“寒旱所瞄准21世纪国家发展的战略目标和学科发展的国际前沿，针对国家加快西部地区发展的重大决策和西北地区生态环境建设面临的重大科学问题开展干旱、沙漠、高寒和极地特殊自然条件下环境与工程的基础性、战略性和前瞻性研究，为国家解决西北地区在资源、环境、重大工程和社会经济等领域的重大问题提供科学依据，为西部地区可持续发展提供技术支撑。”赖远明说。寒旱所已成为专门从事干旱沙漠、高寒、极地环境与工程研究的国家级研究机构，是西北资源环境与可持续发展研究基地。为我国社会进步、经济发展、生态安全、区域发展作出了突出贡献，特别是为我国青藏铁路建设、西部沙漠化防治、水资源管理与利用等基础性研究作出了原始性重大创新贡献。

　　60年来，寒旱所经过几代科学工作者的艰苦努力和开拓创新，创建和发展了中国的冰川、冻土、沙漠与沙漠化、高原大气等学科，形成了具有鲜明区域特色的学科研究领域。“我们截至目前已承担国家、部门和地方科研项目4000余项，取得了丰硕的科研成果，获得国家及省部级奖励180多项，其中国家科学技术进步特等奖3项和一等奖5项，国家自然科学一等奖3项，国家自然科学、科技进步和技术发明奖二等奖32项，省部级特等奖4项，一等奖59项、二等奖80余项。”赖远明说。

　　解决青藏铁路筑路核心难题

　　提到寒旱所就不能不说青藏铁路，这条被称为“天路”的铁路是世界高温冻土工程建设方法发展史上的重要里程碑。在多年冻土区修建这样一条铁路，难度可想而知。之所以能取得令人瞩目的成就，寒旱所的科研人员功不可没。

　　建国伊始，当时的国家把修筑进藏铁路设计提上了议事日程，但是由于高温冻土、高原缺氧、生态环境等难题一时尚无法攻克，青藏铁路工程被迫几次下马。从青藏铁路开始修建，寒旱所科研人员瞄准冻土研究方向进行攻关，经过多年的研究，破解了冻土区修建铁路的世纪难题。他们指出，青藏铁路成败的关键在路基、路基成败的关键在冻土。主要针对青藏铁路工程建设和气候变化共同作用下复杂的冻土问题，通过考察、室内外试验与长期监测、数值模拟和综合研究，为多年冻土区青藏铁路设计、施工和运营提供了关键的科学依据与技术支持。以该所程国栋院士、马巍和吴青柏研究员为主要学术带头人的科研团队创造性的提出了在青藏铁路建设中“主动冷却路基”的设计和施工原则，并得到铁路部门认可，目前冻土地区铁路工程设计和施工均是以此为据而实施的。参加编制的《青藏铁路多年冻土区工程勘察暂行规定》和《青藏铁路多年冻土区工程设计暂行规定》，成为青藏铁路勘察、设计、施工的主导设计原则和规范。在“主动冷却路基”原则下获得各种冻土工程具体措施，并完成了全长14公里的青藏铁路北麓河示范工程建设，为青藏铁路建设、运营、维护提供了样板工程和技术支撑。与此同时，以“主动冷却路基”思想为依据，针对具体的冻土工程问题，开展的块石路基、通风管路基、块石+碎石护坡、遮阳板护坡、边坡防护、热棒、保温材料等筑路技术研究，为青藏铁路建设提供了理论依据和设计参数。同时，该所科研人员也开创性地提出了冻土铁路沿线生态环境保护的国际先例，走出了我国在高原多年冻土区修建公路和铁路的一条具有多项自主知识产权的创新之路。此项研究技术保障了青藏铁路和公路的良好运行，也打破了国外专家的断言：按人类现有的科技水平，要让铁路横穿昆仑山和唐古拉山，至少要在100年以后。

　　“加拿大著名冻土学家哈里斯评价说，青藏铁路工程让全世界得到了在多年冻土区建设铁路的成功经验，会对在极端环境下各国工程设计人员在工程设计和施工的开展上产生深远影响。”赖远明告诉记者。

　　保护环境锁住“沙魔”

　　除了在冻土科学和冻土工程方面，寒旱所在治理沙患方面也有着国际先进的技术。这其中最典型的要算是包兰铁路的建设，在腾格里沙漠南缘高大流沙区首创了“以固为主，固阻结合、机械固沙和生物固沙并举”的流沙固定基本模式，创造性地建立了包兰铁路防沙体系和沙漠人工生态系统，于1988年荣获国家科技进步奖特等奖。这一研究成果也广泛地应用于我国其他沙漠与沙漠化地区，如兰新铁路玉门戈壁风沙铁路沙害的研究与治理项目1993年获得国家科技进步奖二等奖，塔克拉玛干沙漠石油公路防护体系的建立获1996年国家科技进步奖一等奖。

　　针对我国北方沙漠化严重、沙尘暴频繁发生的现实，寒旱所科研人员在此方面付出了很大的努力，值得一提的是，该所屈建军研究员和他的科研团队经过25年的工作，在长期面临风沙危害的敦煌市、阿克塞哈萨克族自治县等地开展了系统研究和工程实践，基本解除了敦煌莫高窟、鸣沙山月牙泉的风沙危害，以及阿克塞县城搬迁面临的科学难题等。屈建军告诉记者，风沙问题是甘肃省河西走廊西端极端干旱区面临的严重环境问题，也威胁到古丝绸之路上的文化古迹和自然遗产的安全保存。自1989年起，他和他的科研团队就采取一系列措施开展世界文化遗产敦煌莫高窟风沙危害防治研究，包括莫高窟风沙危害沙源确定、危害方式及防治方法，先后在莫高窟顶建立了“A”字形防沙网并提出了以阻为主、固输结合的“六带一体”风沙危害防治体系，有效减少了莫高窟的风沙危害。

　　同时，针对国家级风景名胜区鸣沙山月牙泉面临被沙山夹击的趋势，屈建军及其科研团队开展了沙山移动特征的研究，最终发现沙山移动规律，并提出解决方案，遏制了月牙泉被沙山夹击的趋势，基本解除了敦煌莫高窟、鸣沙山月牙泉的风沙危害，以及阿克塞县城搬迁和敦煌-格尔木铁路改线穿越库姆塔格沙漠经过阿克塞县城面临的科学难题。“这些所应用的技术方法和模式不仅适用于特定地区，而且对中国干旱、半干旱地区交通线路、建筑、工矿企业、文物古迹的风沙危害防治都具有重要的指导意义。下一步，科研人员还会继续研发更多新材料，将抗‘沙魔’进行到底。”屈建军说。

　　整合院所紧跟国家发展

　　面对国家新一轮西部大开发、生态文明建设和“一带一路”等重大战略部署，西北地区的经济社会发展、重大科技创新和资源利用等需求也在不断汇聚和碰撞。如何让整个西北地区的科研机构拧成一股绳，形成合力，已成          为中科院西北各研究所需要思考的课题。于是，在新形势、新目标和新要求下，中科院寒区旱区环境与工程研究所、兰州油气资源研究中心、兰州文献情报中心以及西北高原生物研究所、青海盐湖研究所合并成为中科院西北生态环境资源研究院。“组建后的西北研究院是我国专门从事高寒干旱地区生态环境、自然资源和重大工程研究的国家级研究机构，其主要研究领域(如冰川、冻土、沙漠、高原生态、盐湖、油气地质和资源环境信息等)均处于国内引领地位，与中科院内其他研究单元没有重复。中科院以3个特色研究所体量和每年2000万的基本科研经费作为增量给予支持，并在科学院主持的科研、人才、平台等项目中给予政策倾斜支持。”中科院西北研究院一位负责人告诉记者。