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2023-08-23
气候变化对青藏铁路的影响与解决方案
【摘要】：2006年7月1日，世界上海拔最高的青藏铁路全线建成通车。青藏铁路建成后，气候变化对青藏铁路工程安全运行的影响引起普遍关注。在气候变化的影响下，青藏高原多年冻土温度呈现出升温趋势。[9]由此可见，青藏铁路沿线气温的持续升高和多年冻土温度的不断上升已造成青藏铁路沿线多年冻土普遍退化，导致青藏铁路一般路基的稳定性受到不利影响。这种影响随着未来的气候变暖将越来越大，严重威胁青藏铁路的安全运营。
2006年7月1日，世界上海拔最高的青藏铁路全线建成通车。青藏铁路不是一般的民用交通设施，而是重大的国防和战略工程。
青藏铁路格尔木至拉萨段，全长1138公里，其中多年冻土[1]区长度为632公里，大片连续多年冻土区长度约550公里，岛状不连续多年冻土区长度82公里，全线海拔4000米以上地段长度约为965公里。在冻土区筑路遇到的主要问题是冻胀和融沉。过去几十年来，由于冻胀和融沉破坏，青藏公路、东北冻土区铁路破坏率在30%以上，青藏公路已经进行了多次全线性大规模的整修。[2]青藏高原多年冻土大多为高温、高含冰量冻土，年平均地温高于-1℃。青藏铁路高温冻土路段长约275公里，高含冰量冻土路段长约231公里。其中高温高含冰量重叠路段约134公里。[3]高温高含冰量冻土极易受工程和气候变化的影响而产生融化下沉。
青藏铁路建成后，气候变化对青藏铁路工程安全运行的影响引起普遍关注。冻土是气候变化的灵敏感应器，气候变化将引起冻土地区环境和冻土工程特性的显著变化，引起多年冻土热状态和空间分布变化。气候变化对冻土的直接影响表现为活动层厚度增加，地下冰融化，多年冻土温度升高、多年冻土退化等。而这些变化会直接影响青藏铁路路基的稳定性，进而影响青藏铁路的安全运营。
在气候变化的影响下，青藏高原多年冻土温度呈现出升温趋势。从20世纪70年代至90年代，多年冻土年平均地温升高0.1℃～0.3℃，年平均地温为0℃～0.5℃的高温多年冻土正在快速升温并且变薄。[4]伴随着多年冻土温度的上升，活动层厚度也在增加。1995—2004年近10年青藏高原低温冻土区活动层厚度年增量为3.1厘米/年，高温多年冻土区活动层厚度增量为8.43厘米/年。[5]
青藏铁路沿线气候变暖较为显著。40年来，气温升高在1℃以上，地面温度（除沱沱河）升高1.1℃～1.5℃。[6]据预估，至2050年，青藏高原的气温可能上升2.2℃～2.6℃。[7]如果50年气温升高1℃～2℃后，年平均地温高于-0.5℃多年冻土将退化为季节冻土，多年冻土融区范围将由原来的102平方公里扩大到302平方公里。[8]根据多年冻土年平均地温与变形速率间的关系，路基变形随年平均地温升高而增大。如果50年气温升高1℃，那么年平均地温高于-0.5℃多年冻土区的路基在50年内产生的沉降变形将达到30厘米。[9]
由此可见，青藏铁路沿线气温的持续升高和多年冻土温度的不断上升已造成青藏铁路沿线多年冻土普遍退化，导致青藏铁路一般路基的稳定性受到不利影响。这种影响随着未来的气候变暖将越来越大，严重威胁青藏铁路的安全运营。[10]
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