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移动水土流失实验室

  由长江科学院水土保持研究所设计,宝鸡宝石车辆加工厂加工制作的移动水土流失实验室日前运抵武汉并通过调试。该设备属于财政部中央级科学事业单位修缮购置项目——移动水土流失实验室的部分内容,是继长江科学院水土保持研究所2006年引进瑞士徕卡HDS-3000三维激光扫描仪、可移动液压自动升降坡面侵蚀槽后的又一大型设备。
  移动水土流失实验室是为水土流失野外实验调查和观测需要而设计的移动实验装置,它主要由可变坡度承土试验槽、人工模拟降雨设备、坡面径流侵蚀测定装置、供电照明、给排水装置、电脑数据处理系统、支撑调平装置等系统组成,同时配有发电机、仪器柜等设施。
  移动水土流失实验室的研制成功是坡面水土流失实验观测的一次革命,它克服了传统实验土槽不能移动、不能随意调整坡度、数据采集慢等缺陷,坡度可以在0°-30°之间任意调整。加快了数据采集速度,缩短了实验周期。另外,在此次设备设计加工过程中,针对长江流域土壤侵蚀特点对传统的实验土槽进行了改进,增加了壤中流收集装置,使得坡面侵蚀实验装置更趋合理。利用该设备能满足开展坡面土壤侵蚀产流、产沙规律、坡面流水动力学特征等方面的研究工作,还可以进行开发建设项目水土保持监测,无需在现场布设水土保持监测土建设施,可以节省大量人力、物力和财力,同时还可大幅度提高水土保持监测精度,特别是通过不同类型扰动和原状土壤降雨侵蚀试验可以直接获得扰动土壤加速侵蚀系数,以及原状土壤的侵蚀背景值,对于水土保持方案编制过程中的水土流失预测提供直接依据。
  水土流失实验传统方法是在野外建立不同坡度、不同植被覆盖的径流小区,利用天然降雨对坡面土壤侵蚀过程进行观测,这种方法为水土流失科学研究提供了大量的科学数据。然而,这种利用天然降雨的观测方法不能快速获取地表土壤侵蚀过程数据,使得土壤侵蚀研究的周期长、花费高,限制了土壤侵蚀学科的快速发展。为了快速地研究土壤侵蚀过程,缩短研究周期,美国、日本等一些科技先进强国于上世纪开始研究如何将野外开展径流小区的试验移入实验室内,消除由于自然天气条件限制而不能开展试验的问题,研制了多种形式的人工模拟降雨装置。鉴于这种情况,我国于上世纪八十年代开始引进相关技术和设备,开展土壤侵蚀规律研究,如中国科学院水土保持研究所于上世纪80年代中期引进美国人工模拟降雨装置,后为解决降雨水源,又购置改装后的消防车,利用消防供水压力大的特点进行人工降雨模拟实验。这种方法很快在土壤侵蚀研究中得到了应用,中国科学院成都山地所于2004年研制了车载可变坡度的土壤侵蚀槽,又独立配置一台专用供水车(也为消防车改装)和独立的下喷式人工降雨器,但由于这几种装置均是体积庞大,都得用车载(同时需要三台车)转运,在野外做人工降雨侵蚀实验耗时费力,还需要很大的场地,极不方便。
  鉴于此,长江科学院水土保持研究所自成立以来,一直努力加强基础研究,2006年成功申请财政部中央级科学事业单位修缮购置项目——移动水土流失实验室,旨在通过该项目从长江中上游地区土壤侵蚀机制和过程实验研究做起,以坡面水土流失过程实验数据采集为切入点,建设现代化的水土流失过程实验采集系统,通过该项目实施,将人工模拟降雨装置、可变坡侵蚀、高压供水装置、土壤理化性质测试装置等一体化,真正实现了移动、模拟实验一体化。移动水土流失实验室的研制不仅对于开展长江流域水土流失机理,评价开发建设项目造成的新增水土流失等具有重要的推动作用,而且对准确理解健康长江的科学内涵,正确分析评价水土保持生态建设在健康长江中的作用意义重大。还可为全面进行长江流域水土保持生态建设规划和措施布局以及综合效应评价提供科学依据,必将产生巨大的社会效益、生态效益和经济效益。

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