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 |
针对长江中上游地区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,项目通过近20年的研究,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,揭示了壤中流形成和运动特征,建立了壤中流动力学模型,发现壤中流形成存在坡度(约15°)和雨强(约1.3mm/min)拐点;首创性提出了长江中上游地区水土保持“排水保土”原理,通过深入研究坡面土壤侵蚀机理,针对长江流域土壤入渗速度快,蓄水容量小的特点,提出应该实施以“排水保土”为核心的土壤侵蚀过程调控方略,其核心为排除多余径流,减少土壤入渗,加固坡面土体稳定,减少长江流域土壤侵蚀。即利用池、渠、沟(路)等坡面小型水利水保工程对坡地径流和壤中流进行调控,扼制产生水土流失的主要因素,达到能排、能蓄、能灌,控制水土流失的目的。基于此总结长江流域水土流失治理的24字方略为“径流截排池蓄,米粮下川上梯,果林上坡下沟,坊坝拦沙治岗”,取得了区域水土保持学科上的突破;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12-15%,建造成本降低32%,节省耕地10%;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调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。 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。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。获得专利17项,其中6项国家发明,11项实用新型;形成水利部行业标准《南方红壤丘陵区水土流失综合治理技术标准》(SL 657-2014)等规范3项,提交政府咨询报告2份,研究成果获2017年大禹二等奖,入选水利部2021年先进技术推广指导目录。 新型截排水沟布局图
坡耕地侵蚀产沙调控范式 |