长江科学院-获奖成果详情长江委科学技术奖

获奖名称: 移动式坡面水土流失高精度快速测评系统关键技术研究

获奖等级: 一等奖

获奖类别: 长江委科学技术奖

授奖单位: 长江水利委员会

完成单位: 长江水利委员会长江科学院

获奖年度: 2011

获奖人员: 张平仓、丁文峰、王一峰、刘纪根、师哲、任洪玉、李飞、唐文坚、李昊洁、张静、孙厚才、赵健、高强、刘晓路、岑奕

成果简介:项目背景情况项目“移动式坡面水土流失高精度快速测评系统关键技术研究”，历时五年，在财政部中央级科学事业单位修缮购置专项“可移动水土流失实验系统”、水利部引进国际先进水利科学技术（948）项目“水土流失过程与数据集成实验研究系统技术”等资助下，设计出坡面壤中流收集系统以及野外可变坡土壤侵蚀实验装置，构建了一套以三维激光扫描技术为基础的高精度、快速坡面水土流失测评系统，研发出国内首个移动水土流失实验室，解决了山丘区无水无电且多风等复杂环境下的野外水土流失实验难题。主要技术创新（1）针对南方地区壤中流普遍存在的特点，首次创新性的在可变坡（0-30°无级变坡）侵蚀槽中增设了壤中流收集系统，该收集系统可准确测定实验过程中的壤中流流量过程，对描述壤中流在坡面产流产沙过程中的地位和作用提供了依据，使坡面土壤侵蚀实验观测系统更具针对性。（2）首次实现了将引进的三维激光扫描技术与自创的可移动水土流失实验系统有机结合，通过实验后期数据处理，可生成各种高精度DEM，细致刻画地表微形态变化，清晰再现坡面各不同部位侵蚀、沉积信息，可从土壤侵蚀微形态变化过程角度揭示坡面土壤侵蚀量的空间变化规律。（3）该系统实现了模拟实验、数据采集及处理的系统化和自动化，具有操作方便、测控精度高等优点。经与传统方法比较，精度较以往传统测量方法提高9-18%，工作效率较传统的地形测针板法、REE示踪法等提高了100%以上，数据采集密度较传统方法提高了上万倍，与现代高精度GPS测量法相比，结果表明，高精度GPS测量法精度范围介于0.81-17.19%，平均为7.38%；本系统测量精度介于1.08-6.67%，平均为4.56%，无论是与传统方法比，还是现代技术相比，本系统均具有其它测量手段与方法无可比拟的高精度。（4）该系统省时省力、观测精度高，能够刻画地表微形态变化，填补了国内土壤侵蚀实验研究中高精度微观监测手段的空白。且能清晰再现坡面各不同部位侵蚀、沉积信息，通过与移动式水土流失实验系统配合使用，有望取代传统水土流失监测手段。推广应用情况依托项目，已获得国家发明专利1项、实用新型专利3项。发表论文10篇，其中，EI检索论文2篇。据不完全统计，中文论文被他人引用35次。从2008年本系统研发成功正式投入运用到2010年，据不完全统计，国内共有18家电视台、报纸、网站报道本技术的应用情况。其中，中国网以“我国首个水土流失移动实验室研发成功”标题介绍了移动式坡面水土流失高精度快速测评系统及应用情况。本项目取得的技术成果，已在科技部“973”计划相关课题、“十一五”科技支撑项目、国家自然科学基金项目、水利部公益性行业科研专项、湖北咸宁核电厂一期工程、湖北堵河潘口水电站、南水北调中线一期工程等水土流失监测项目实践中得到应用，取得了显著的社会和经济效益。