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山洪灾害监测预警关键技术与集成示范研究构想和成果展望

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工程科学与技术 2018年第5期50卷 1-11页

作者：张平仓丁文峰王协康长江水利委员会长江科学院湖北武汉430010 水利部山洪地质灾害防治工程技术研究中心湖北武汉430010 四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室四川成都610065

中国山洪灾害点多面广,发生频繁,但因山洪灾害问题的多样性和复杂性,目前在主要关键技术领域的研究仍处于起步和技术探索阶段,不能适应当前防御山洪灾害的实际需要。如何精准预报局地强降雨,研发山洪监测技术体系,提炼山洪灾害动态多预... 详细信息

中国山洪灾害点多面广,发生频繁,但因山洪灾害问题的多样性和复杂性,目前在主要关键技术领域的研究仍处于起步和技术探索阶段,不能适应当前防御山洪灾害的实际需要。如何精准预报局地强降雨,研发山洪监测技术体系,提炼山洪灾害动态多预警指标,实现从注重灾后救助向灾前预防转变。如何研发因地制宜的山洪灾害预报模型,搭建风险评估平台,构建山洪灾害防御模式,提高山洪灾害预警和风险防范能力,是当前山洪灾害研究的前沿和热点问题,也是目前国家大力实施山洪灾害防治县级非工程措施项目建设必须要面对的现实问题。围绕上述问题,凝练如下3个关键研究目标:1)理清山洪灾害动力过程,建立山区局地暴雨预报模型和山洪动态模拟模型;2)研发构建山洪多要素立体监测技术与体系,实现山洪灾害预警与风险评估信息的实时动态传输与发布,解决山洪洪峰流量预报精度不高、预警期和应急抢险处置时效短等问题;3)构建多层次、多目标的山洪灾害动态预警与风险评估平台,提炼山洪灾害防灾减灾模式,并示范推广。通过研究实现以下创新:1)从揭示诱发山洪的中小尺度天气系统形成机理入手,研发山区短时临近暴雨预报技术,提高山区致灾洪水暴雨预报精度,有效延长山洪灾害预警期。2)通过研究多源遥感、雷达、微纳感知、智能识别等山区雨洪监测数据采集技术与适应、实用稳定的传统技术集成与融合,构建空天地一体化山洪多要素立体监测技术体系,实现技术创新,延长山洪预警期。3)通过解析山区暴雨洪水-灾变响应过程,阐明暴雨山洪形成过程及致灾动力机制,构建基于降雨预测和土壤含水量动态监测的山洪过程动态模拟模型,提高山洪灾害预警准确性与可靠性。4)以山区洪水的运移过程为切入点,建立山洪灾害多指标预警模型,研发山洪灾害实时动态分级预警技术,有效延长灾害预警期,提高应急抢险应对处置时效。基于以上内容,为目前实施的山洪灾害防治县级非工程措施改造升级完善布局建设,提升国家防灾减灾救灾能力,保障山丘区人民生命财产安全和社会经济可持续发展提供科技支撑。

关键词：山洪灾害立体监测动态预警监测预警信息平台

紫色土和红壤坡面径流分离速度与水动力学参数关系研究

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泥沙研究 2010年第6期35卷 16-22页

作者：丁文峰长江科学院水土保持研究所湖北武汉430010

土壤剥蚀是土壤侵蚀、搬运和沉积过程中的一个重要子过程,对其定量研究是建立具有明确物理意义侵蚀模型的理论基础。采用放水冲刷法,在3.0m长、1.0m宽的土槽上,通过4个不同坡度(5°、10°、15°、20°)、5个不同放水流量(1.3l/min、3.0l... 详细信息

土壤剥蚀是土壤侵蚀、搬运和沉积过程中的一个重要子过程,对其定量研究是建立具有明确物理意义侵蚀模型的理论基础。采用放水冲刷法,在3.0m长、1.0m宽的土槽上,通过4个不同坡度(5°、10°、15°、20°)、5个不同放水流量(1.3l/min、3.0l/min、5.5l/min、6.5l/min、8.5l/min)的组合实验,对红壤和紫色土坡面径流分离速度与径流剪切力、单位水流功率、水流功率、过水断面单位能量之间的关系进行了研究。结果表明:在一定的坡度条件下,分离速度随放水流量的增大而增大,而对于相同的放水流量,分离速度呈现出先增大后减小,然后趋于稳定的趋势,且有随放水流量的增大达到峰值的时间有提前趋势。径流剪切力、单位水流功率、过水断面单位能量及水流功率四个参数与分离速度均存在着明显的线性关系,但相对而言,水流功率更能准确反应坡面分离速度的变化情况。实验条件下,红壤坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.0083N/(m.s),紫色土坡面土壤剥蚀的临界水流功率值为0.062N/(m.s)。

关键词：紫色土红壤坡面径流分离速度水动力学参数关系研究 red soil purple soil 单位水流功率放水流量径流剪切力坡面土壤过水断面单位能量剥蚀组合实验线性关系物理意义土壤侵蚀实验条件

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黄土高原植被破坏前后土壤团粒结构分形特征

地理研究 2002年第6期21卷 700-706页

作者：丁文峰丁登山南京大学城市与资源学系南京210093

应用分形理论的相关模型对黄土高原子午岭地区林地及不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形特征进行了研究。结果表明 :林地和不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形维在 2 .32～ 2 .91之间 ,表现为 >0 .2 5mm的团聚体含量越低 ,其结构的分... 详细信息

应用分形理论的相关模型对黄土高原子午岭地区林地及不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形特征进行了研究。结果表明 :林地和不同开垦年限的农地土壤团粒结构分形维在 2 .32～ 2 .91之间 ,表现为 >0 .2 5mm的团聚体含量越低 ,其结构的分形维越高。分形维与水稳性团聚体含量之间呈显著线性关系。林地和不同开垦年限农地表层土壤的物理性质随土壤团聚体的分形维变化而变化 ,即分形维越小 ,>0 .2 5mm的团粒含量越高 ,土壤容重也越小 ,土壤疏松 ,土壤通气度大 ,土壤涵蓄水分与供应作物生长所需水分的能力越好 ;分形维越大 ,>0 .2 5mm的团粒含量低 ,土壤容重也越大 ,土壤紧实 ,土壤通气度小 ,则土壤涵蓄水分与供应作物所需水分的能力越差。上述结果在一定程度上表明 ,植被遭到破坏、不合理的人为开垦 ,是土壤退化和生态环境恶化的主要原因 ;恢复和重建植被 ,增加地面覆盖 ,应为加速黄土高原综合治理的基本内容。

关键词：黄土高原植被破坏团粒结构分形特征土壤容重林地

完善农民专业合作社扶持政策的调查分析 ——以江西省南昌县为例

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完善农民专业合作社扶持政策的调查分析 ——以江西省南昌县为例

作者：丁文峰江西农业大学

学位级别：硕士

农民专业合作社是提高农业专业化水平、促进农业增收和农民增效的重要途径。为了支持农业专业合作社的发展，近年来有关法律法规及文件都提出了一些扶持政策，但普遍认为政策要求还比较宏观，具体扶持政策仍然不够。本文以江西省南昌县... 详细信息

农民专业合作社是提高农业专业化水平、促进农业增收和农民增效的重要途径。为了支持农业专业合作社的发展，近年来有关法律法规及文件都提出了一些扶持政策，但普遍认为政策要求还比较宏观，具体扶持政策仍然不够。本文以江西省南昌县的农民专业合作社的实际调查为例，全面了解基层农民专业合作社的发展状况及其存在的问题，提出完善扶持政策的建议。本文共分为六大部分。第一部分主要阐述选题背景、国内外研究现状、研究方法与研究内容及技术路线和研究意义;第二部分梳理支持农民专业合作社发展的相关理论基础;第三部分回顾我国农民专业合作社的发展历程以及合作社扶持政策的形成;第四部分对南昌县农民专业合作社的发展现状进行了分析，介绍了南昌县农民专业合作社发展的基本情况和合作社的类型，分析了南昌县农民专业合作社发展和扶持政策存在的主要问题;第五大部分简要分析美、日、德等发达国家支持农民专业合作社发展的经验及其启示;第六部分，提出完善农民专业合作社扶持政策措施的建议。本文通过对南昌县农民专业合作社的实地调查，发现农民专业合作社在发展中存在规模偏小、服务范围窄、运行机制和内部管理机制尚不健全、盈余分配方式不合理、缺乏人才和资金以及市场竞争环境加剧等问题;在现行扶持政策方面存在政府推动农民专业合作社联盟发展的主动性不够、扶持政策缺乏有效的管理运行机制、对农民专业合作社资金扶持没有落到实处等问题。针对以上问题，提出了以下建议：组建合作社联盟，提高市场竞争力;健全组织管理运行机制，提高规范化程度;拓宽融资渠道，解决资金困境;重视农村人才培养，提高农民素质;加大国家政策扶持力度，优化外部环境。

关键词：农民专业合作社扶持政策调查分析

放水冲刷条件下坡面植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响研究

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土壤学报 2011年第5期48卷 1103-1107页

作者：丁文峰李勉长江科学院水土保持研究所武汉430010 黄河水利科学研究院郑州467000

植被在有效防治水土流失、改善生态环境中具有不可替代的重要作用。研究表明,土壤表面没有植被的降雨侵蚀量是未扰动森林土壤的16倍[1]。Zheng在子午岭林区的研究也发现,当地表植被生长良好时,降雨、地形、坡度等因素对土壤侵蚀量的影... 详细信息

植被在有效防治水土流失、改善生态环境中具有不可替代的重要作用。研究表明,土壤表面没有植被的降雨侵蚀量是未扰动森林土壤的16倍[1]。Zheng在子午岭林区的研究也发现,当地表植被生长良好时,降雨、地形、坡度等因素对土壤侵蚀量的影响很小。而土壤表层一旦失去植被保护或根系的固结时,

关键词：植被空间分布格局坡沟系统侵蚀产沙

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黄土区坡面径流侵蚀动力过程试验研究

黄土区坡面径流侵蚀动力过程试验研究

作者：丁文峰西北农林科技大学

学位级别：硕士

本研究利用坡面放水冲刷试验和稀土元素示踪技术，针对黄土高原区坡面水蚀过程的核心问题，着重对坡面水流的流态及其动力、阻力变化规律;坡面径流能耗与水土界面土壤剥蚀率的关系，坡面沟蚀发生临界水动力条件及土壤抗冲性参数等问题... 详细信息

本研究利用坡面放水冲刷试验和稀土元素示踪技术，针对黄土高原区坡面水蚀过程的核心问题，着重对坡面水流的流态及其动力、阻力变化规律;坡面径流能耗与水土界面土壤剥蚀率的关系，坡面沟蚀发生临界水动力条件及土壤抗冲性参数等问题展开研究，得出如下主要结果： 1. 在试验的坡度和流量范围内，径流雷诺数的变化范围基本上属于层流到紊流的过渡流范围，在流量较大时其流态也进入紊流状态。细沟流阻力系数的大小与水流雷诺数有关，但其变化趋势受到坡度的影响。在坡度较缓时，阻力系数随雷诺数的增大而减小;在坡度较大时，阻力系数随雷诺数的增大而增大。径流流速随冲刷时间的延长和坡面冲刷形态的变化呈现出先减小后稍增大的趋势。 2. 径流冲刷条件下，坡面侵蚀产沙过程可分为三个明显的阶段，即面蚀向沟蚀转化阶段、细沟侵蚀剧烈阶段、细沟侵蚀衰退阶段。研究表明，在不同的试验流量和坡度下，坡面径流冲刷过程中各时段的产沙量所占总产沙量的比例都有随时间的延长先增大而后减小的趋势;在相同的试验流量下，随坡度的增大不同时段的产沙比例中的最大值有提前的趋势。坡面径流侵蚀过程中的细沟形成阶段（即试验开始后的3-7和7-11分钟）是侵蚀产沙的主要阶段，该阶段的径流侵蚀产沙量要占总侵蚀产沙量的52％－75%。 3. 径流冲刷条件下，坡面侵蚀产沙的空间变化规律为在坡度较小的情况下（6°和9°）不受产流过程及时间变化的制约，坡面各不同坡段的相对侵蚀量随坡长的变化趋势基本相似，即基本上在坡面中部的坡段侵蚀强度为最小，坡面最上端和最下端坡段的相对侵蚀量较大并呈现出有规律的变化趋势，坡面最下端段面的相对侵蚀量随放水流量的增大而依次减小，坡面最上端段面的相对侵蚀量随放水流量的增大而依次增大。在坡度较大而流量较小的情况下（坡度为12°，流量为2.5l/min和3.5l/min），坡面各坡段的相对侵蚀量随坡长的变化趋势与坡度较小的情况相似，当流量较大时，坡面相对侵蚀量随坡长的增大而减小。坡面侵蚀产沙随时间的变化规律为：离坡面出口最近的坡面最下端坡段的相对侵蚀量总是随着冲刷历时的延长而呈现出下降趋势，而其余各坡段的相对侵蚀量是缓慢波动式上升。坡面最下端段面的相对侵蚀量在相同坡度、不同流量情况下在冲刷初期所占总侵蚀量的比例随着放水流量的增大而呈现出下降的趋势。 4. 通过特定的试验研究发现，坡面径流是以滚波流的形式运动的，而并非是均匀流形式运动。研究表明，放水流量大小对坡面滚波数和坡面沿程滚波叠加有较大的影响作用，即放水流量越大，坡面滚波数以及滚波在流经坡面相同距离时所减少的个数就越多（滚波发生叠加）;而坡度大小对坡面滚波流上述特征的影响不明显，并用滚波叠加解释了坡面沟蚀的形成机制。 5. 在对坡面滚波流研究的基础上提出了以径流能耗作为坡面细沟侵蚀发生的新的临界参数，并用放水冲刷试验法得出试验条件下的细沟侵蚀发生临界能耗为7.3（J）。并由此提出了新的土壤抗冲性指标，结果表明用径流能耗来标定土壤的抗冲性较为合理。

关键词：坡面水动力学特性产沙径流能耗沟蚀发生临界条件滚波流抗冲性

四川中部丘陵地区不同种植模式下旱地土壤水分变化规律

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干旱地区农业研究 2001年第1期19卷 87-92页

作者：崔灵周李占斌丁文峰中国科学院水利部水土保持研究所陕西杨凌712100

利用定位观测数据 ,对四川中部丘陵地区不同种植模式下旱地土壤水分变化规律进行了初步研究。结果表明 ,各种植模式土壤水分的季节变化具有明显差别 ,依据其变化特征可划分为 3种类型 ;垂直梯度变化基本表现为增长型 ,标准差和变异系数... 详细信息

利用定位观测数据 ,对四川中部丘陵地区不同种植模式下旱地土壤水分变化规律进行了初步研究。结果表明 ,各种植模式土壤水分的季节变化具有明显差别 ,依据其变化特征可划分为 3种类型 ;垂直梯度变化基本表现为增长型 ,标准差和变异系数可用于对其变化特征的描述和层次划分 ,据此划分出了速变层 ( 0 cm～ 2 0 cm)和弱变层 ( 2 0 cm～ 50 cm) 2个差异明显的土壤水分垂直变化层。最后依据土壤水分的高效利用。

关键词：四川中部丘陵地区种植模式土壤水分旱地

不同坡面植被空间布局对坡沟系统产流产沙影响的实验

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地理研究 2010年第10期29卷 1870-1878页

作者：丁文峰李勉长江科学院水土保持研究所武汉430010 黄河水利科学研究院水土保持研究所郑州467000

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min... 详细信息

植被在有效控制水土流失、改善生态环境中具有重要作用。为探讨坡面不同植被覆盖度、不同植被空间布局对坡沟系统侵蚀产沙的影响,以4 m长坡面(坡度为20°)和3 m长沟坡(坡度为50°)组成的坡沟系统为研究对象,采用不同放水流量(3.2 L/min、5.2 L/min)的放水冲刷实验,研究了不同放水流量、不同植被覆盖度、不同植被布设部位对坡-沟系统及沟坡侵蚀产沙的影响。结果表明,在实验条件下,不同植被布设部位在相同放水流量、相同植被覆盖度条件下对坡沟系统侵蚀产沙有明显影响,而对产流量无明显影响;沟坡部分侵蚀产沙量不随坡面植被覆盖度的增大而减小,相反呈增大趋势。说明在实验条件下,对坡沟系统而言,仅在坡面部分布设植被,尽管能在一定程度上减少坡沟系统侵蚀产沙,但并不能有效减小沟坡部分的侵蚀产沙,甚至引起沟坡部分侵蚀产沙的增大。因此,水土流失治理过程中采取有效措施进行坡沟兼治将是减少水土流失的有效手段。

关键词：植被空间分布格局坡沟系统产流产沙

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黄土坡面细沟侵蚀过程的REE示踪

地理学报 2002年第2期57卷 218-223页

作者：李勉李占斌丁文峰刘普灵中国科学院水利部水土保持研究所黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室陕西杨凌712100 南京大学城市与资源学系南京210093

利用ＲＥＥ示踪技术探讨了坡面细沟侵蚀的发育过程。试验结果表明：在细沟发育过程中，各坡段细沟侵蚀量呈动态变化趋势；细沟发育过程可以分为起始、发展、稳定３个阶段，在不同阶段，侵蚀方式、发育特征迥异。总的看来，在坡顶部、上... 详细信息

利用ＲＥＥ示踪技术探讨了坡面细沟侵蚀的发育过程。试验结果表明：在细沟发育过程中，各坡段细沟侵蚀量呈动态变化趋势；细沟发育过程可以分为起始、发展、稳定３个阶段，在不同阶段，侵蚀方式、发育特征迥异。总的看来，在坡顶部、上部、中部、下部４个坡段上，细沟发育过程中，坡面下部的侵蚀量较大。但随着放水流量的增加，坡面上部侵蚀量的比重增加。由于溯源侵蚀，最下部坡段的相对侵蚀量从９２％减少到３７％，呈显著下降趋势，其它３个坡段则分别从４．７％、０．２５％、２．１４％增加到２９％、１７％和２３％。试验结果还表明，ＲＥＥ示踪法不仅可定量测定不同坡位的侵蚀量，还可以揭示冲刷过程中各坡位相对侵蚀量的变化趋势。

关键词：黄土坡面细沟侵蚀过程 REE示踪法侵蚀方式冲刷试验