[01195898]土壤侵蚀过程监测关键技术设备及应用

本项目以土壤侵蚀学科与自动控制技术、计算机视觉识别等现代先进技术的交叉、融合为途径,创新土壤侵蚀过程监测技术、评价方法,研制新型仪器设备,推动土壤侵蚀学科发展和水土流失防治。通过多个国家级、省部级和单位自选项目的资助,历时20年,由高校和企业联合完成。针对土壤侵蚀过程监测技术和设备现状,集中突破模拟实验设备缺乏、过程监测缺失、自动化和信息化等现代先进技术应用程度低等技术瓶颈,通过原始创新和集成创新,形成了系统性的土壤侵蚀过程监测技术、评价方法和仪器设备。主要发明点如下： 发明点1：研发了径流泥沙过程实时自动监测技术,研制了径流泥沙实时自动监测仪器。设计了定体积测量、连续流离散化处理、消减泥沙粘附与沉积的技术。该技术及其对应的仪器设备将延续百余年来径流泥沙监测以人工监测为主推向了仪器自动监测的新阶段。 发明点2： 提出了风蚀圈监测理论与技术,研制了风蚀自动监测仪器。根据风沙流的连续原理和风向的不确定性,按上下断面测量风沙通量;根据风沙平衡原理,拟定了圆形小区单位面积风蚀量的测量技术,破解了无法将风沙通量和地面土壤侵蚀/沉积关联的难题。 发明点3：研发了土壤侵蚀模拟实验技术,建立了降雨-侵蚀-径流模拟和过程观测综合实验平台。提出了变步长反馈控制模拟降雨算法和大流量高含沙水流模拟技术,设计了雨滴测量的视场、光场和雨滴物理特性参数提取算法,突破了多相机同步监测降雨过程中地表形态变化的瓶颈,建立了降雨模拟-坡面侵蚀模拟-径流模拟及其过程观测综合实验平台。 本项目获得发明专利10件、实用新型专利9件、外观设计专利1件,计算机软件著作权2项,发表学术论文31篇,其中SCI收录11篇,EI收录7篇,CSCD收录13篇。形成了一支从事水土保持仪器设备研发的人才队伍,推动了水土保持学科和水土保持事业的发展。 本项目研制的土壤侵蚀模拟实验设备已经成为土壤侵蚀研究重要的平台,已为37项科研项目提供了实验条件,依托该实验条件发表科技论文200余篇。径流泥沙等监测仪器得到行业主管部门和省市水土保持监测机构和广大用户的认可,已经在全国14省45个监测站安装147台,模拟降雨技术输出到国内5家单位,各类应用证明31份。 土壤侵蚀模拟试验设备产生了巨大的社会效益,先后接待江泽民、胡锦涛、朱镕基、温家宝、孙春兰等多位国家领导人视察,成为我国水土保持与生态环境建设政策重要的策源地和传播渠道,同时也成为我国水土保持科学研究对外交流的窗口。并被中国科协授予“全国科普教育基地”,被中国科学院、共青团中央、全国少工委授予“全国青少年走进科学世界科技活动示范基地”。