模型黄土高原建设的关键技术问题

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模型黄土高原建设是一项前无古人的项目,涉及水土保持学、水文学、水力学、土壤学、植物学,以及物理学、化学、数学等学科,有大量尚未解决、需要探索的技术问题。

模型建设总体结构为:

通过三种方式:实体模型、比尺模型、原型小流域观测;

建立四类模型:物理模型、数学模型、图表模型、言辞模型;

研究三大问题:水土流失规律问题、水土保持治理模式问题、水土保持三大效益问题。

目前涉及的前期建设关键技术问题主要有:

1.1实体模型建设问题

实体模型是试图通过对自然状态下的小流域进行人工降雨试验,研究探索水土流失规律和水土保持治理问题。由于此项试验没有成功经验和前人成果,因此如何实施,需要论证和研究。

1.2人工降雨设备选型

当前在试验中应用的人工降雨装置有侧喷式、下喷式、摆动式等。这些装置一般只有100m2左右的降雨面积。实体模型的水平面积将在10000m2以上。对于在大范围进行人工降雨试验应当选用何种降雨装置,也是一个关键问题,它涉及未来试验研究的开展。

1.3传感器选型

作为水文测验仪器的传感器,种类繁多,测量原理不同,测量范围各异,测量精度不同。对于模型黄土高原,研究对象的空间尺度、坡面和沟道水流状况等均有很大的特殊性,选择什么类型的传感器,使之能够适合研究需要,也是一个关键问题。

1.4人工降雨小区建设

人工降雨径流小区是研究水土流失规律的关键部分,设置什么样的小区,设置多少小区,以及如何进行试验等都是需要解决的问题。

1.5水土流失规律研究

水土流失规律是一个已经研究多年的课题,多年来在黄委水保站的研究课题申报表上都是名列第一位的项目;同时国内外科研机构对此课题也是给予高度重视,并且完成了大量的研究工作,提出了许多各具特点的研究成果。但是在实际应用中,特别是在黄土高原治理中,可以应用的此类成果却极少,例如,到目前仍然没有能够比较客观准确反映黄土高原水土流失的土壤侵蚀模型(方程)。因此,模型黄土高原如何解答这一问题是最大的关键技术。

1.6模型群的构建问题

作为模型黄土高原最终成果的组成部分,上述四类模型如何构建是贯穿整个研究过程的关键技术问题之一。到目前为止,形形色色的单变量、多变量,线性、非线性的统计模型、经验公式大量涌现,但其多数都没有经过系统研究、成因分析,只是将一些水文、气象观测数据采用数理统计方法计算后获得。模型黄土高原在经过大量野外试验后,将如何构建四类模型,是一个从现在就需要重视,并研究的技术关键问题。

以上问题,仅是在模型黄土高原建设初期需要考虑和解决的主要关键技术问题。对于这些问题,将在以后的介绍中具体讨论。

2模型黄土高原建设场地的选择

3模型黄土高原建设场地的初步布设

4实体模型建设问题

5人工降雨小区建设

6人工降雨设备选型

7传感器选型

8水土流失规律研究

9模型群构建问题概述