2010年, 第27卷, 第11期　
刊出日期：2010-11-01

  

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水土保持专辑
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  长江上游坡耕地降雨径流蓄集利用效果评价

  梁 川 ，侯小波 ，赵燮京 ，赵小蓉2

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 1-5.

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  通过建立反映坡面降雨径流调控工程技术措施、拦截季节性降水、补充作物需水高峰期用水效果的综合评价指标体系，利用模糊多因素层次评价数学模型，对坡面降雨径流调控技术及其降雨径流蓄集和利用状况进行评价分析。计算结果表明，在具有季节性干旱缺水的坡耕地灌溉区域，在不同设计代表年份的降雨情况下均表现出良好的降雨径流蓄集利用效果。因此，通过修建雨水蓄集工程，实施坡面径流调控和水系的合理配置是很有必要的，同时也能为长江上游坡耕地整治与坡地高效生态农业的可持续发展提供科学依据和决策支持。
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  坡面径流的快速测评技术研究

  王爱娟，张平仓，刘洪鹄，任洪玉

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 6-9.

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  长江上游地区土层薄，蓄水容量差，由于雨量集中，容易导致洪、旱灾害交替发生，进行坡面径流调控降低土壤含水量是流域治理的有效手段，坡面径流的快速测评可为径流调控提供数据支持。研究采用野外调查和取样分析的方法，得到长江上游不同土壤类型土层厚度和物理性质；统计分析长江上游不同地区 5 年一遇最大 24 h 降雨量，基于径流形成原理，计算得到长江上游地区径流系数为 0.53 ；不同地区壤中流占总径流量的比例均值为 30% ，研究结果可为坡面径流调控提供理论依据。
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  川中丘陵区节水栽培技术对冬小麦水分利用效率的影响

  赵小蓉，赵燮京，王昌桃

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 10-14.

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  水分不足是限制川中丘陵区冬小麦生长发育及产量的重要因子。通过不同节水栽培措施条件下耗水特性、潜在蒸散量与作物系数的研究成果，对冬小麦的产量与水分利用效率进行了分析。试验结果表明：①在冬小麦全生育期，常规灌溉（保证田间持水量75%）耗水量最高，达到421mm ；依赖于降雨耗水量最低，仅为348mm 。②川中丘陵区冬小麦生育期逐日的潜在蒸散量（ET₀）的平均值在0.93～3.81mm/d 幅度内变动，并呈现出前期平稳、中后期逐渐增加的特征。③在冬小麦全生育期，各处理措施的K_c值幅0.23～1.92之间，并呈现一抛物线特征。在拔节期达到最大值，成熟期达到最低值；且秸秆覆盖+常规灌溉栽培措施平均K_c值最大，对照平均K_c值最小。④冬小麦产量以秸秆覆盖+常规灌溉处理最高，达到 6 222.53 kg/hm²，而以对照（A）最低，仅为3 852.00kg/hm²；冬小麦的水分生产率与灌水生产率则均表现为秸秆覆盖+节水灌溉处理最高，分别达到0.55kg/m³和3.62kg/m³。
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  基于SWAT模型的忠县虾子岭流域地表径流特征浅析

  卢晓宁 ，韩建宁 ，熊东红 ，邓 伟 ，刘志红

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 15-20.

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  从重庆市忠县地理位置的典型性和敏感性，生态环境的脆弱性，水利设施布设的必要性和虾子岭流域研究前景的优越性出发，借助于SWAT模型，对忠县虾子岭流域地表径流特征进行时空分析，用于确定急需进行水量调控的区域，为区域径流调控体系的布设提供理论依据。研究发现，地表径流量多的东部区域已经布设了较多数量的蓄水工程，流域西部区域应成为未来调蓄水工程布设的重点考虑区域，但工程布设后调蓄水时间的选择不能仅仅依赖地表径流量的多少，而应进一步结合作物需水量的计算，最终确定合理而科学的拦蓄水时间。
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  不同分辨率 DEM 提取三峡库区地形参数的精度研究

  刘洪鹄 ，龙 翼，严冬春 ，胡 波

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 21-24.

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  数字高程模型（ Digital Elevation Model ， DEM ）能表达地形形态的起伏变化，从中提取的地形参数，可为径流预报提供一定的基础数据。但 DEM 数据是按照一定的分辨率对地表进行近似描述的，多种分辨率 DEM 数据的存在导致了尺度问题的产生。通过提取三峡库区内虾子岭小流域不同分辨率 DEM 的地形参数，分析了不同分辨率 DEM 对坡度和汇流网络精度的影响。研究结果表明：DEM 分辨率对坡度和汇流网络有较大影响，坡度和汇流网络的准确性和 DEM 的空间分辨率密切相关；1m DEM 能够准确反映当地的地形，从中提取的坡度与汇流网络接近于实际值，从 5m DEM 提取的坡度和汇流网络也能较为准确地反映实际值，而10m DEM 、25m DEM和 50m DEM 则不能准确地反映坡度和汇流网络。因此，在进行较为精确的径流预报时，建议采用至少 5m DEM 。在进行粗略估计或较大尺度的径流预报时，可采用 10m DEM 、 25m DEM 和 50m DEM 。
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  基于 GIS 的重庆丘陵山区农村道路网络特征研究

  杨馨越 ，魏朝富 ，邵景安，张平仓 ，丁文峰

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 25-32.

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  利用 GIS 空间分析功能，分析了重庆丘陵山区土地整理区农村道路网络特征变化及其影响因素。结果表明：①土地整理后，道路的总长度由54.58 km增加到73.27 km，总密度由55.12m/hm² 上升到74.00m/hm² ，而且由土质路面变为泥结碎石路面和水泥路面；道路密度的Moran's I系数由0.19 降为0.08 ，空间分布趋于均衡；道路网络的α指数、β指数、γ指数均有提高，网络结构得到明显优化。②从村级尺度看，农村道路网络特征主要受微地形和居民点分布的影响，在道路布局时应尽量增加居民点的通达性和节约建设成本。③网络分析方法能较好地反映农村道路特征变化。
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  丘陵山区农村道路路基稳定性及影响因素研究

  修维宁, 魏朝富, 张仕超 ，张平仓，丁文峰

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 33-39.

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  从土壤条件、工程地质条件和水文及水文地质条件3方面，阐述了道路路基稳定性及其影响因素。路基填土稳定性主要依赖土体粘聚力和内摩擦角，而承载力取决于填土含水量和压实度；道路沿线岩石的种类、风化程度和裂隙情况，岩石走向、倾向、倾角、层理和岩层厚度，有无夹层或遇水软化的夹层以及有无断层或其他不良地质现象等，都对路基稳定性有一定的影响；水的渗透不仅产生渗透力对土体造成破坏，更能降低土体的抗剪强度等。这些研究成果对丘陵山区农村道路的路基设计具有重要的理论价值。
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  小流域坡耕地田间道路网密度确定方法

  丁文峰，张 静 ，罗惠敏

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 40-43.

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  随着我国山丘区农业机械化水平的逐步提高，如何合理配置坡地田间道成为山丘区农业机械化发展的瓶颈之一。针对目前路网密度设计大多针对高等级公路进行，而很少涉及田间道等等外级道路的现状，通过数学模型手段，建立了合理确定小流域坡耕地田间道路网密度的理论方法，并根据微分方程稳定性理论给出了模型的解，最后以重庆忠县虾子岭小流域为例，给出了使劳动生产率最大和道路修建成本最小的田间道路网密度值，为三峡库区小流域田间道路网的设计提供了一定的理论依据。
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  重庆丘陵山区农业机械参数及机耕道路面研究

  花可可 ，魏朝富 ，邵景安 ，张平仓 ，丁文峰

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 44-48.

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  针对重庆丘陵山区农村机耕道 ( 田间道 ) 不适应农业机械化发展需要的问题，以重庆市合川区大石镇作为研究对象，运用荷载和温度疲劳理论对农村机耕道路路面进行设计优化。农业机械标准轴载为 145 次 /d ，标准轴载累计作用次数为 112.82 万次；当农村机耕道路水泥混凝土路面厚度为 0.18 m 时，荷载疲劳应力(σ_pr)和温度疲劳应力(σ_tr)值分别为 3.75 ，0.32 MPa ，r_r(σ_pr+ σ_t) 值为 4.36 MPa，小于普通混凝土面层的r弯拉强度标准值f_r(4.5MPa) 。当厚度为0.16 m时，r_r( σ_pr+ σ_tr) 值为4.86 MPa，大于普通混凝土面层的弯拉强度标准值f_r 。因此，农村机耕道路水泥混凝土路面面层最小设计厚度为0.18 m，最大厚度为 0.22 m ，基层采用 0.18 m 水泥稳定粒料、0.20 m 块石垫层，该路面结构可以有效承受设计基准期内农业机械荷载和温度疲劳应力的综合作用。
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  PAM 对扰动红壤水动力学过程的影响研究

  刘纪根，彭海峰，陈展鹏 ，张平仓

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 49-52.

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  为比较施加 PAM 后坡面水动力学过程的差异，采用人工模拟降雨试验，分析了不同雨强、不同坡度、不同土壤处理后的径流剪切力、水流功率和水流动能与坡面输沙率之间的关系。结果表明 : 土壤分离速率与径流剪切力、水流功率和水流动能 3 个水力参数之间均具有良好的线性正相关关系；施加 PAM 后红壤扰动土临界剪切力由 0.77Pa 增加到1.47 Pa ，临界水流功率由 0.182 4N/(m·s) 增加到 0.367 6N/(m·s) ，临界水流动能由 0.301 8 J 增加到 1.115 5 J ；水流功率是其中描述土壤分离速率的最好参数，其复相关系数明显好于径流剪切力、水流动能与土壤分离速率的关系。
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  南水北调中线水源区植被恢复的产流产沙效应初步研究

  李亚龙 , 赵 健 , 丁文峰

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 53-57.

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  选择南水北调水源区典型小流域，在坡耕地、经果林、退化矮林、荒草地和马尾松林 5 种土地利用类型上建立径流小区，观测不同土地利用类型产流产沙规律及其受不同坡度的影响。研究结果初步表明：高强度、短历时降雨过程是南水北调中线水源区水土流失的主要动力；在 5 种土地利用类型中，经果林和坡耕地产流产沙量最大，因此，除了加强坡耕地治理外，控制经果林水土流失也是南水北调中线水源区植被恢复的重点。
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  三峡库区紫色土坡耕地细沟发生的临界坡长

  严冬春 ，文安邦 ，史忠林，巨 莉 ，贺秀斌

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 58-61.

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  采用人工暴雨试验发现：相同土壤含水量条件下，10 °,15 °,20 °,25 °紫色土小区在 130 mm/h 雨强降雨下细沟发生的临界坡长平均值分别为 6.13, 4.12, 2.72, 1.55 m ，细沟发生的临界坡长与坡度呈二次抛物线关系；土壤含水量变幅为 16 ％～ 26 ％条件下细沟发生临界坡长先增长后变短。据此总结了采用地埂防治坡耕地细沟侵蚀的治理模式，针对不同坡度地块细沟发生的临界坡长，采用地埂或者分割地块，并在地埂上种植经济效益高的植物篱，既控制了细沟的发生，又弥补了地埂占地导致的农业减产；同时在旱季和雨季分别调整边沟的尺寸，调整地块土壤含水量从而控制细沟因含水量变化导致的细沟发生临界坡长缩短。
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  汶川地震前后重灾区水土流失变化特征初步分析

  胡 波，熊明彪 ，赵 健 ，张平仓，胡 恒

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 62-66.

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   5.12 汶川地震诱发大量的崩塌、滑坡、泥石流等新生水土流失问题，具有扰动强度大、影响范围广、破坏程度高等显著特点，水土流失状况加剧，已严重威胁震区社会经济与生态环境的可持续发展。通过采用统计分析方法，探讨地震前后不同生态系统类型的水土流失变化特征。结果显示，震后重灾区轻度水土流失面积比重呈降低趋势，中度和重度水土流失面积比重呈增加趋势。究其原因，震后重灾区农田、草地、森林生态系统的不同等级水土流失面积间存在一种动态转化关系，即轻度水土流失类型向中度和重度水土流失类型转化；相较于震区水土流失面积变化幅度而言，震后水土流失的程度和强度显著增加。
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  冲刷试验下土工织物袋物理力学性质变化规律

  张 静，丁金华

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 67-70.

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  通过定水头冲刷模拟试验，对土工织物的物理、水力学、力学参数进行了分析。研究结果表明，对于充砾或充砂的土工织物袋，冲刷会使填料中的细粒嵌入土工织物孔隙，导致织物的单位面积质量及厚度增加，等效孔径O₉₅降低。在流速3.1～4.1 m/s条件下，充砾土工织物袋在冲刷3h内不会引起强度的明显衰减，冲刷24 h后袋体易产生局部破坏，强度可能降低20%左右，但填料的粗骨架仍可维持袋体的整体性。而充砂土工织物袋强度及延伸率变化不大，袋体局部受损情况要好于充砾土工袋，但在冲刷 10h后织物产生不均匀变形，在模型槽末端流速为2.0m/s的部位，未见袋体明显破损。通过对比分析冲刷前后土工袋物理、水力学、力学参数的变化，发现物理性参数难以反映冲刷对材料特性的影响，选用拉伸强度等力学性质参数作为材料抗冲刷性能的反映指标较合理。
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  近10年丹江流域土地利用时空动态演变

  丁文峰 ，李欣欣 ，岑 奕

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 71-74.

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  根据 1990,2001 年 2 期 TM 卫星影像资料，通过 3S 技术手段，获取了丹江流域 20 世纪 90 年代的土地利用变化时空数据。结果表明：丹江流域土地利用类型以林地、草灌和耕地为主，林地、草灌和耕地在 1990 年和2001年2个时期占研究区面积比例分别为 71.73%,14.12%,9.15% 和 76.29%,10.57%,7.49% 。 1990-2001 年间，丹江流域土地利用年变化率最大的是林地，达到 34.73 ％，其次是草灌地，为-27.01% ；未利用地和水域的年变化率较小，分别为 0.24% 和 -0.32% 。园地的空间动态度最大，其次是未利用地，说明这二者的空间转化相对比较频繁，尤其是近期园地的转化。这主要与土地利用程度下降，耕地减少，园地、林地、建设用地等的比重增加有关。
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  在陕南利用本土树种进行人工造林研究介绍 （英文）

  Jorg Summa , Hany El Kateb , Bernhard Felbermeier , 张平仓 , Reinhard Mosandl

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 75-80.

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  在陕南秦岭山区的在摞荒地，用本土树种进行人工造林研究。在田间实验中，通过在2个地点（一个清除植被，一个没有清除植被）比较4个树种（中国杉、栓皮栎、山东槭树、中国榛树）的优劣程度，并在种植后一年，用树种存活量和高度来评价实验是否成功。结果显示，所有调查树种的成活率是令人满意的，然后高度不十分理想。由于中国杉种植在好的母质上，它的高度是非常合理的，然而栓皮栎和山东槭树很矮。另一方面，由于中国榛树嫩枝枯死，导致它的嫩枝数量呈减少趋势。竞争植被的砍伐对存活量和高度没有重要影响。长时期的调查将为用本土树种进行人工造林提供可靠的数据支持。
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  三峡库区消落带植被生态学特征分析

  胡 波，张平仓，任红玉，罗慧敏，岑 奕

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 81-85.

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  以重庆忠县石宝寨三峡库区消落带为典型案例区，探讨了库区消落带生物多样性指数沿坡面的梯级分布格局，并通过典范对应分析探讨消落带植被生态学特征与环境要素的关联，界定三峡大坝低水位阶段影响消落带植被生态学特征与恢复能力的关键环境因子。相关研究结果表明：库区消落带植被的生物多样性指数随坡面高程变化呈现一定的空间异质性；消落带植被的分布与土壤物性、河边距以及海拔等环境要素具有一定的关联。
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  假俭草生态学特性及在水利工程中的应用研究

  高 强 ，颜学恭

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 86-88.

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  在收集不同地区野生假俭草的基础上，进行田间种植试验并对其生物学特性和生态学特性进行综合评价。试验表明，假俭草“涵宇一号”具有绿期长、成坪速度快、抗逆性强，根系发达、维护简便等优点。该品种利用根茎繁殖、植生带、液压喷播等技术在水库、堤防等水利工程中得到了广泛的应用，是防治水土流失和改善环境的理想植物材料。
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  输油气管道工程建设生态环境影响与水土保持防治初步分析

  魏红军 ，胡 波 ，朱绍平

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 89-93.

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  油气长输管道敷设作为典型的线性工程建设，在管线建设与运营过程中会对区域自然生态及社会环境造成一定的扰动，尤其是加重了管道沿线区域水土流失，影响了区域可持续发展。基于此，以输油气管道工程建设的生态环境影响为切入点，根据输油气管道的工程建设特点，分析了输油气管道建设水土流失的典型特征，并进一步探讨了输油气管道的水土流失防治策略和方法，相关结果为输油气管道工程建设的水土流失综合防治提供了一定的科学借鉴。
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  长江流域水土保持生态补偿机制探讨

  唐文坚，程冬兵

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 94-97.

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  水土保持生态补偿是解决目前人类经济社会发展与水土流失矛盾，拓宽水土保持投资渠道，推动水土保持工作全面开展的有效方法。建立长江流域水土保持生态补偿机制 ,是加快长江流域水土流失治理速度 , 解决该流域水土保持投入不足 , 提高全流域保护水土资源和生态环境意识的需要。依据长江流域水土流失发生发展特点、形态、相关群体利益关系和防治对策的不同，提出长江流域水土保持生态补偿机制构想及建议。
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  南方红壤丘陵区水土流失综合治理技术体系研究

  程冬兵，廖纯艳，张平仓 ，赵 健

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 98-101.

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  南方红壤丘陵区是我国水土流失最严重的区域之一。通过回顾 20 多年南方红壤丘陵区水土保持工作历程及成效，综合分析该区域水土流失综合治理技术体系，指出目前治理技术体系存在缺乏针对南方红壤丘陵区相关技术规范和标准、具体实施标准不一等问题，建议尽快制定南方红壤丘陵区水土流失综合治理技术标准及建立相关机制。
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  4% 螺威粉剂（TDS）植物灭螺剂对环境生物安全性研究

  孙厚才 , 刘晓路 , 刘瑞华

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 102-104.

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  采用室内试验测试植物灭螺剂“螺威”对斑马鱼、日本鹌鹑和青虾的毒性，评价其对环境的影响。试验前按正式试验条件先预试，求出植物灭螺剂“螺威”对斑马鱼、日本鹌鹑和青虾的毒性影响范围。正式试验时在此范围内按一定的比例级差设置若干处理浓度，每个浓度设3个重复，并设一组空白对照。4% 螺威粉剂（TDS）植物灭螺剂使用浓度高于LC₅₀值，对鸟类和虾类为中毒，对鸟的实际危害影响不大，对鱼类风险较大。
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  植物灭螺剂“螺威”杀灭湖北钉螺药效试验研究

  唐文坚， 孙厚才 ， 刘瑞华

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 105-108.

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  采用室内和现场试验评价植物灭螺剂“螺威”杀灭湖北钉螺药效。室内采用泥盘喷洒、烧杯浸杀法，用敲击法鉴定钉螺死亡数和存活数，观察不同浓度植物灭螺剂“螺威”对湖北钉螺的杀灭效果。结果表明：7.5，5.0，2.5g/m³ 3个浓度的4%螺威粉剂（TDS）室内浸杀湖北钉螺48h死亡率为100% ；室内喷洒试验 7.5，5.0，2.5g/m³ 3个试验浓度中7.5 ，5.0g/m³ 浓度组均达到死亡率95%以上，浓度为 2.5g/m³ 的4%螺威粉剂（TDS）现场浸杀湖北螺钉72h死亡率为100%；喷洒湖北螺钉360h死亡率为 90.03%。4%螺威粉剂（TDS）室内浸杀、喷洒试验和现场浸杀、喷洒试验对湖北钉螺药效均达到合格指标。
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  滑坡泥石流整体防御结构体系研究

  刘晓路，张平仓，师 哲，胡 波

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 109-114.

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  滑坡泥石流由于具有突发性强、历时短、成灾快、破坏性强等特点，易造成巨大的财产损失，严重影响局部区域人民生命和生产安全，已经成为区域社会与生态环境可持续发展的重要制约因素之一。基于系统论理论及 DPSIR 模式，以全过程分析为主体设计思路，针对滑坡泥石流灾害特征，构建了一套包含监测站点、信息传输、评估预测、综合管理为一体的滑坡泥石流整体防御结构体系。
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  泥石流监测预报预警系统研究

  师 哲， 张平仓 ， 舒安平

  长江科学院院报. 2010, 27(11): 115-119.

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  泥石流是一种常见的山地灾害，具有发生突然、历时短暂、来势凶猛和破坏力强等特点。沟谷型泥石流由上而下可分为形成区、流通区和堆积区 3 个区段。基于泥石流产生、运动、危害的各个阶段的特点，采用雨量遥测、地声遥测、泥位遥测以及有线泥位、冲击力和摄像监测等子系统和综控中心组成泥石流自动化监测系统。系统的各监测站均可自带动力和自动控制，仪器设备集成度高，便于进行各种工况下的野外监测。系统可以快速、准确地监测泥石流灾害，有效降低泥石流的危害性。