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长江中上游坡耕地双重水文过程及侵蚀产沙调控理论与实践
张平仓1; 丁文峰1; 魏朝富3; 熊东红2; 王天巍4; 刘洪鹄1; 胡波1; 严冬春2; 龙翼2; 任洪玉1; 唐文坚1; 张卫华1
2017
Subtype2017年度大禹水利科学技术奖
Award Level二等奖
Other Abstract
1.项目名称
长江中上游坡耕地双重水文过程及侵蚀产沙调控理论与实践
2.所属科学技术领域
本项目属水土保持科学技术领域。
3.主要内容及特点
针对长江中上游坡耕地水土流失严重与季节性干旱频发,基础设施配套不足,农机水平和劳动生产率低等问题,通过十多年研究,首次论证了壤中流普遍存在并从分析地表径流和壤中流双重水文过程影响下的坡面侵蚀产沙特征入手,阐明了壤中流在坡面侵蚀产沙中的作用;首创性提出了长江中上游地区水土保持原理,取得了区域水土保持学科理论上的突破;研发了能针对地表径流和壤中流调控的新型截排水沟技术;通过理论求解与实地调研,提出了坡耕地田间道路网布局与优化技术,填补了坡耕地田间道路网设计与优化空白;构建了以坡耕地径流梯级网络化调控体系和田间道路网为骨架的水土流失调控范式,丰富了区域水土保持技术体系。具体如下:
(1)从分析长江中上游地区土壤特性入手,提出并论证了壤中流普遍存在,揭示了壤中流形成和运动特征,建立了壤中流动力学模型。研究发现壤中流形成存在坡度(约15°)和雨强(约1.3mm/min)拐点。
(2)首次研究了壤中流在坡面侵蚀产沙中的作用,创新性提出并论证了长江中上游地区有别于黄土高原“保水保土”的“排水保土”理论。针对以往坡面径流调控忽视壤中流这一问题,研发了既能截、排地表径流,又能排、导壤中流的半透水型截排水沟新技术,该技术能提高坡面径流调控率12-15%,降低建造成本32%,节省耕地10%。
(3)基于细沟侵蚀临界坡长规律,提出了新型截排水沟布局技术,坡面径流调控效率提高10%以上,侵蚀产沙降低30%-90%。
(4)首次运用微分方程稳定性理论,提出了小流域坡耕地田间道路网密度设计方法,解决了田间道路网密度设计理论依据缺乏难题。
(5)结合农业机械化水平现状、农业生产条件和经济发展水平、本土建材特色,通过分析研究路面(基)控制、边坡防护等道路结构工程设计技术,构建了区域坡地农业机械化道路体系、布局和防护体系。
(6)以重庆忠县虾子岭小流域为中试,分析径流时空分布规律,构建了以细沟发育临界坡长为间隔布设半透水型截水沟,沿沟下缘配套田间道路,并配套排水沟、沉沙池、蓄水池等措施的径流、泥沙梯级网络化调控体系。实际观测表明,降雨径流利用率提高10%以上,季节性干旱问题得到有效缓解,坡面侵蚀产沙得到有效控制。
4.应用推广情况
依托项目成果,共获得专利17项(6项国家发明,11项实用新型);发表学术论文113篇(其中SCI、EI收录31篇);编写专著1部,参编专著3部;形成行业技术标准、省级规范3项,政府咨询报告2份。
上述研究成果已经在重庆、四川、湖北、湖南等地得到推广与应用,推广示范面积5.2万hm2,经济效益5000余万元,经济、社会效益显著。项目成果也相继被水利部、相关省市及科研设计十余家单位在规划、设计等实际工作中采纳。
2016年成果鉴定总体达到国际先进水平,其中截排水沟设计新技术方面达到国际领先水平,同年获长江水利委员会科学技术一等奖。
Language中文
Document Type成果
Identifierhttp://ir.imde.ac.cn/handle/131551/20732
Collection山地表生过程与生态调控重点实验室
山地灾害与地表过程重点实验室
Affiliation1.长江水利委员会长江科学院
2.中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所
3.西南大学
4.华中农业大学
Recommended Citation
GB/T 7714
张平仓,丁文峰,魏朝富,等. 长江中上游坡耕地双重水文过程及侵蚀产沙调控理论与实践. 2017年度大禹水利科学技术奖. 2017.
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