坡地高效生态农业的基础设施配套技术研究
获奖名称: 坡地高效生态农业的基础设施配套技术研究
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: 、中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所、西南大学、华中农业大学
获奖年度: 2016
获奖人员: 张平仓、郭熙灵、廖纯艳、丁文峰、魏朝富、熊东红、王天巍、刘洪鹄、胡波、严冬春、张卫华、龙翼、刘窑军、任洪玉、程冬兵
成果简介: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；首创性提出了长江中上游地区水土保持原理,实现了区域水土保持学科上的突破；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的空白；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。主要技术特点为： （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侵蚀产沙中的作用，创新性的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，研发设计了既能截、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%。 （3）基于细沟侵蚀临界坡长理论，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，坡面侵蚀产沙降低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缺乏理论依据难题。 （5）结合农业机械化水平现状、农业生产条件、耕作制度和经济发展水平、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层次工程设计技术，构建了区域坡地特色农业机械化道路体系、布局和防护技术。 （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，设计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，以及排水沟、沉沙池、蓄水池，构建了坡面径流、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。 依托托项目成果，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4部；形成行业技术标准、省级规范3项，政府咨询建议书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5.2万公顷，取得了显著的经济效益与社会效益。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年获长江水利委员会科学技术奖一等奖，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。
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