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本發(fā)明公開了一種控制砒砂巖小流域溝道泥沙輸移的植物治理方法，首次通過采用共生的灌草搭配模式并以特定形式的種植方式解決了一般植物谷坊無法攔截細沙且使用年限較短的缺陷，提高了固土固沙蓄水能力；本發(fā)明方法施工方便，成本低廉，且能極大提高植被的存活率，且不會對當?shù)匾研纬傻拇嗳跎鷳B(tài)環(huán)境造成威脅，適宜大面積推廣應用；本方法可以顯著減少溝道內(nèi)的水土流失和泥沙向下游的進一步輸移，同時減緩了水流沖刷，儲存了水分，改善了土壤，對溝道內(nèi)防止泥沙輸移、提高植物覆蓋率具有重要意義。

1 成果簡介我國山區(qū)河流眾多，許多河流的河床侵蝕下切，并以溯源沖刷方式傳播到上游溝谷，引起溝坡增大，岸坡失穩(wěn)和整個流域的土壤侵蝕，在汛期暴雨作用下，常常引發(fā)崩塌、滑坡和泥石流等自然災害。階梯深潭系統(tǒng)是山區(qū)河流中常見的一種河流地貌形態(tài)，由一段陡坡和一段緩坡相間組成，在縱剖面上呈階梯狀。天然階梯深潭系統(tǒng)是在水流沖刷過程中自然形成的，是一種增加河床阻力、消減水流能量、抑制河床侵蝕下切的健康河床結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)在自然界具有較大的穩(wěn)定性。然而，自然發(fā)育階梯-深潭系統(tǒng)往往需要經(jīng)過較長的時間，在具備一定條件的山區(qū)河流，模仿天然階梯深潭系統(tǒng)建造人工階梯深潭系統(tǒng)，也可以取得控制河流下切、避免或減少地質(zhì)災害的效果。自 2006 年開始，清華大學先后在云南、四川、甘肅等省，開展了人工階梯深潭系統(tǒng)在山區(qū)河流治理方面的野外試驗研究。研究成果顯示，人工階梯深潭系統(tǒng)不僅能夠有效地控制河流（溝谷）下切、改善河流生態(tài)環(huán)境，對于泥石流災害也具有明顯的防治作用。目前，對于階梯深潭系統(tǒng)發(fā)育程度（河床結(jié)構(gòu)強度）的研究正在進一步量化；同時研制了一批專用的測量工具，如用于測量河床結(jié)構(gòu)的“ 河床結(jié)構(gòu)測量排” 、用于階梯深潭系統(tǒng)流速場測量的“ 湍流脈動流速儀” 等；階梯深潭系統(tǒng)的消能減災機理研究正在不斷深入。通過對階梯深潭系統(tǒng)生物棲息地多樣性的定量研究，采用大型無脊椎底棲動物對山區(qū)河流的生態(tài)多樣性進行評價，為山區(qū)河流生態(tài)評價量化指標體系的建立奠定了基礎(chǔ)。  治理前                                              治理后生態(tài)條件改善，河床穩(wěn)定 圖 1 吊嘎河人工階梯深潭治理前后  修建前溝道內(nèi)碎石散亂                            修建后沙石沉積水沙分離，控制了泥石流發(fā)生 圖 2 建造人工階梯-深潭系統(tǒng)前后的文家溝  汛期前                                                  汛期后階梯深潭系統(tǒng)泥沙淤埋 圖 3 攔山溝人工階梯-深潭系統(tǒng)治理汛期前后2 應用說明實例 1：云南東川市吊嘎河（小江流域支流）人工階梯深潭方法試驗。近年來吊嘎河的河床下切迅速，同時帶來了一系列的地質(zhì)災害與生態(tài)環(huán)境問題。 2006 年，課題組在吊嘎河設(shè)立了試驗站，開展了人工階梯深潭方法試驗研究。試驗結(jié)果表明，試驗段水面面積有所增大，河床底質(zhì)、水深和流速多樣性也得到提升，河床侵蝕下切得到有效控制，維持了較為穩(wěn)定的河床環(huán)境。人工階梯和深潭段的河床底質(zhì)、流速和水深環(huán)境交替出現(xiàn)，在空間層次上塑造了富于變化和多樣性的水生動物棲息環(huán)境。對大型底棲無脊椎動物的采樣及評價結(jié)果顯示，人工階梯深潭布置后，隨著水生棲息地多樣性增加，單位面積底棲動物密度、物種豐度及生物群落多樣性指數(shù)均呈上升趨勢，水生生態(tài)得到改善。吊嘎河的試驗成果，還為 2009年以來采用人工階梯深潭方法治理泥石流奠定了基礎(chǔ)。 實例 2：四川省綿竹市清平鄉(xiāng)文家溝滑坡堆積體泥石流治理方法試驗。文家溝滑坡是汶川地震造成的第二大滑坡，滑坡堆積體總量達 8160 萬方，文家溝內(nèi)堆積體厚度達 20-180 米。2008 年暴雨在滑坡體上形成深達 50 米的 V 型沖溝，并引發(fā)了多次泥石流災害。暴雨使溝床不斷下切，兩岸坡度變陡而坍塌，碎屑物進入水流就形成泥石流。 2009 年，課題組在文家溝滑坡體上的沖溝內(nèi)建造了 33 級人工階梯深潭對泥石流進行治理，取得了良好的效果。所建造的人工階梯深潭試驗工程雖然十分簡易、單薄，但是工程造成的巨大阻力消減了水流能量，使沙石沉積、水沙分離，成功地控制了溝床下切，對于控制泥石流發(fā)揮了重要作用，避免了泥石流災害的發(fā)生。 實例 3：甘肅省禮縣攔山溝泥石流治理。長江上游白龍江、西漢水等流域是典型的干旱河谷，其特點是高原上深切寬闊河谷，河谷比周圍高原明顯干旱。區(qū)域內(nèi)植被覆蓋度低，由于長期干旱和風化，流域內(nèi)積累了大量的土石碎屑，遭遇突發(fā)暴雨時可能發(fā)生滑坡和特大泥石流，對城鎮(zhèn)和村莊造成極大威脅。甘肅武都地區(qū)禮縣的攔山溝是西漢水的支流，由于溝谷深切，侵蝕極為強烈，泥石流常常發(fā)生，據(jù)調(diào)查溝口泥石流堆積泥沙約 170 萬噸。 2009 年 6月課題組在攔山溝開展了泥石流治理試驗，建造了 17 級人工階梯深潭試驗工程。試驗結(jié)果表明，溝道在人工階梯深潭系統(tǒng)的保護下不再下切，維持了溝岸的穩(wěn)定，且階梯深潭系統(tǒng)消散水流能量，使得泥石流不能起動，當年 6、 7、 8 月降雨 196.8 mm，其中最大日降雨量達31.9 mm， 攔山溝僅有不足 100 噸泥沙物質(zhì)進入西漢水，達到了控制泥石流的目標。3 效益分析階梯深潭系統(tǒng)發(fā)育較好的山溪常常伴隨著良好的河流生態(tài)環(huán)境和優(yōu)美的溪流景觀，因此仿照天然的人工階梯深潭系統(tǒng)常用于河流的生態(tài)修復與景觀塑造，用于山溪森林公園建設(shè)可帶來額外的休閑旅游經(jīng)濟收益。4 合作方式技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)，商談。5 所屬行業(yè)領(lǐng)域能源環(huán)境。

本發(fā)明公開了一種直流偏磁多階段遞進式綜合治理評估方法，包括:步驟 1，收集接地極和接地站 點的相關(guān)資料;步驟 2，從接地極向土壤注入小電流，獲得接地站點的直流電流測試值;步驟 3，采用 直流電流仿真模型計算接地站點的直流電流仿真值;步驟 4，基于接地站點的直流電流測試值和直流電 流仿真值調(diào)整直流電流仿真模型，并進行第一階段直流偏磁治理;步驟 5，從接地極向土壤注入逐步增 大的小電流，觀察治理站治理設(shè)備動作情況，測量測試站直流電流，檢查觀察站的運行情況和噪聲;步 驟 6，采用直流電流仿真模型計算測試站的直流電流仿真值，調(diào)整直流電流仿真模型;并進行下一階段 直流偏磁治理。本發(fā)明計算簡單、準確度高、效率高、切實可行。

水生植物修復技術(shù)是一種成本少、耗能低、效果好的生物－生態(tài)新技術(shù)，即利用植物的吸收、吸附作用，富集導致水體富營養(yǎng)化的氮、磷，降解、富集其它有毒有害污染物，同時由于水生植物生長對藻類的抑制作用，使水體中藻類數(shù)量降低，提高水體透明度，達到化害為利、凈化水質(zhì)的目的，實現(xiàn)水域資源的可持續(xù)發(fā)展和利用。針對不同生態(tài)環(huán)境污染，從現(xiàn)場環(huán)境中篩選和構(gòu)建具有高效污染修復的水生植物- 微生物群落體系，更具有針對性強、適應性強、效率高、成本低和對原有生態(tài)環(huán)境沒有威脅等優(yōu)點。

虛擬設(shè)計與仿真、信息技術(shù)與機械工程的結(jié)合，是 21 世紀工程領(lǐng)域的重要發(fā)展方向 與戰(zhàn)略制高點。機械工業(yè)發(fā)展水平的最重要標志是機型的自主開發(fā)、設(shè)計與制造能力。 實際工程應用對仿真環(huán)境提出的挑戰(zhàn)，虛擬設(shè)計和仿真對計算機性能的要求十分苛刻。 一個典型的機械產(chǎn)品的裝配有成千上萬個零件裝配，一個機械性能的仿真更需要進行幾 十個工況每次若干小時的大量計算和接近實時的渲染。通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)動態(tài)特性等全方位 的分析仿真，可實現(xiàn)面向?qū)嶋H產(chǎn)品原理、結(jié)構(gòu)和性能的設(shè)計、分析、模擬和評測。運用 新技術(shù)，配合國家重大工程建設(shè)，完成了重大機械設(shè)備和施工裝備的開發(fā)。如節(jié)段施工 架橋機；900t 運梁車、提梁機機電液一體化整機開發(fā)；大型開閉式屋頂建筑機械及控制 成套技術(shù)等。 技術(shù)指標 幫助提高創(chuàng)新產(chǎn)品研發(fā)的研發(fā)能力。提供大型機電液一體化機械裝備全套技 術(shù)或開發(fā) 

成果的背景及主要用途：水利水電工程大都處于高山峽谷，所處地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復雜、地質(zhì)信息眾多，給地質(zhì)勘探、工程設(shè)計與施工等各方面帶來極大的困難。傳統(tǒng)二維、靜態(tài)的處理工程地質(zhì)資料、分析地質(zhì)問題的方式，已難以滿足工程地質(zhì)、設(shè)計人員的實際需求。因此，深入研究水利水電工程地質(zhì)三維建模與分析的關(guān)鍵技術(shù)，可為分析解決水利水電工程勘測、設(shè)計與施工中復雜的地質(zhì)問題提供科學的理論方法和先進的技術(shù)手段。 技術(shù)原理與工藝流程簡介：在為水利水電工程建設(shè)服務的前提下，針對多源地質(zhì)數(shù)據(jù)的耦合分析、地質(zhì)體的復雜性、信息存儲量大、分析速度慢、地質(zhì)構(gòu)造的動態(tài)性、模型的可靠性及其快速更新修改等難點，融合水利水電工程科學、工程地質(zhì)學、數(shù)學地質(zhì)學和計算機科學等多個交叉學科的先進理論技術(shù)，提出了實現(xiàn)水利水電工程地質(zhì)三維建模與分析的理論方法和關(guān)鍵技術(shù)。針對復雜地質(zhì)體信息量大的特點與水利水電工程地質(zhì)的分析要求，研究面向水利水電工程地質(zhì)的三維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，提出了以 NURBS 為主、結(jié)合 TIN 和 BRep 的混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；進而通過以面向?qū)ο蠹夹g(shù)、地質(zhì)實體 NURBS 構(gòu)造技術(shù)、改進的地質(zhì)趨勢面分析技術(shù)和三維對象集合運算技術(shù)等多種先進技術(shù)手段，提供了可供選擇的建模機制，對各類地質(zhì)對象和人工對象進行擬合構(gòu)造與幾何建模，實現(xiàn)了水利水電工程地質(zhì)三維統(tǒng)一模型的建立，并對模型的可靠性進行分析驗證，提供模型的快速反饋更新機制。基于三維統(tǒng)一模型，針對實際需求研究水利水電工程地質(zhì)分析應用技術(shù)，設(shè)計了豐富的分析算法。根據(jù)所提出的理論方法和技術(shù)，緊密結(jié)合實踐應用，研制開發(fā)通用的水利水電工程地質(zhì)建模與分析軟件系統(tǒng)，為水利水電工程地質(zhì)分析提供有力的技術(shù)平臺。 技術(shù)水平及專利與獲獎情況：該成果總體上達到國際先進水平，在水利水電工程地質(zhì) NURBS 混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建模方法與應用方面達到了國際領(lǐng)先水平。應用前景分析及效益預測：該成果可直接推廣應用于各項大中型水利水電工程前期規(guī)劃、地質(zhì)勘測、工程設(shè)計和施工等不同階段的工程地質(zhì)分析中，可通過鉆孔平硐優(yōu)化布置節(jié)約地質(zhì)勘探費用，輔助地下工程施工及其管理可提前工期，降低造價，直接經(jīng)濟效益較大；提高工程地質(zhì)分析、工程設(shè)計和施工的水平與效率，為實際遇到的地質(zhì)問題提供科學的解決途徑和先進的技術(shù)手段，社會效益顯著。在水利水電工程等領(lǐng)域有廣闊的應用前景。 應用領(lǐng)域：水利水電工程地質(zhì)建模與分析技術(shù)主要應用領(lǐng)域為水利水電工程地質(zhì)勘測、設(shè)計和施工領(lǐng)域。 合作方式及條件：企業(yè)合作。

在優(yōu)化卸壓開采抽采瓦斯技 術(shù)基礎(chǔ)上，確定卸壓巷道高位抽 放的合理方式和布置參數(shù)，實現(xiàn) 采動裂隙帶瓦斯高效抽采，有效 解決高瓦斯綜放工作面高產(chǎn)高效 安全生產(chǎn)；根據(jù)首采區(qū)生產(chǎn)時瓦 斯涌出情況，研究并建立一種適 應范圍廣、預測結(jié)果可靠的礦井 瓦斯涌出量預測新方法。

超臨界水氧化技術(shù)是用于高濃度難降解有毒有機廢水深度處理的一種高效技術(shù)。所用的氧化劑可以是純氧氣、空氣或過氧化氫等。其工藝流程如圖所示。用高壓泵將廢水打入熱交換器，廢水從換熱器內(nèi)管束中通過，之后進入緩沖罐內(nèi)，同時啟動氧氣壓縮機，將氧氣打入氧氣緩沖罐內(nèi)。廢水與氧氣在管道內(nèi)混合之后進入反應器，在超臨界條件下，廢水中的碳氫化合物被氧化分解成無害的CO2、H2O；含氮化合物被分解成N2等無害氣體；S、P等元素則生成無機鹽。由于氣體在超臨界水中的溶解度極高，在反應器中成為均一相，從反應器頂部排出；無機鹽等固體顆粒在超臨界水中的溶解度極低，沉淀于反應器底部。超臨界水與氣體的混合流體通過熱交換器冷卻后進入氣液分離器進行分離。與常規(guī)的水處理技術(shù)相比，本技術(shù)具有明顯的優(yōu)越性：（1）氧化效率高，處理徹底，水溶液中有機物的去除率可達99.99%以上；（2）反應在密閉容器中進行，密封條件極好，有利于有毒、有害物質(zhì)的氧化處理；（3）不產(chǎn)生二次污染，處理后的水直接排放或完全回用，節(jié)約了資源和能源；（4）應用范圍廣，幾乎對所有有機污染物均可進行氧分分解；（6）由于均相反應停留時間短，反應器結(jié)構(gòu)簡單，使用較小體積的反應器就可處理較大流量的有機污染物，有利于工業(yè)運行。應用本技術(shù)時，需消耗一定的能量以加熱廢水及驅(qū)動高壓泵，但廢水中的含能物質(zhì)COD在超臨界狀態(tài)下發(fā)生氧化反應時會放出一定的熱量，為了降低過程的運行成本，本技術(shù)的應用與否取決于廢水的COD濃度。研究表明，如果廢水的COD小于30000 mg/L時，應用本技術(shù)時的運行成本較高，將達到150元/噸廢水左右；如果廢水的COD濃度為30000~45000 mg/L時，考慮到熱量回收，其運行成本接近零；如果廢水的COD濃度高于50000 mg/L時，考慮熱量回收的價值，此時的運行成本將為“負值”，即在盈利狀態(tài)下運行。這也是本技術(shù)與傳統(tǒng)廢水處理技術(shù)的最大區(qū)別：傳統(tǒng)技術(shù)要求廢水的污染越低越好，而本技術(shù)恰好相反，廢水越污越好。采用本技術(shù)存在的最大問題在于過程中產(chǎn)生的腐蝕與鹽堵問題。針對這種情況，我們進行了新型反應器的開發(fā)并申報了國家發(fā)明專利。目前，本技術(shù)已申請國家發(fā)明專利5項，獲授權(quán)一項。本技術(shù)適用于高濃度難降解有毒有機工業(yè)廢水，可廣泛應用于化工、石油煉制、紡織印染、造紙、醫(yī)藥等行業(yè)。

針對隧道施工中頻發(fā)的突水災害預測與控制難題，提出了隧道前方含水量 定性定量識別方法，研發(fā)了復合激電儀預報設(shè)備，建立了地質(zhì)綜合超前預報體 系。攻克了突涌水治理中導水通道高分辨率探查技術(shù)難題，研發(fā)了高早強富水 破碎巖體注漿加固堵水材料與硅膠注漿材料，針對富水斷層破碎帶、節(jié)理裂隙、 巖溶管道及孔隙微裂隙涌水，提出了 4 種關(guān)鍵治理技術(shù)及新工藝；建立了以物 探為先導，新型材料與特種工藝為手段，圍巖安全控制為目標的突涌水綜合治 理實用技術(shù)體系，成果獲得國家科技進步二等獎和省科技進步一等獎。 該技術(shù)先后在在青島膠州灣海底隧道、湖北滬蓉西高速公路、宜萬鐵路、 北京地鐵奧運支線、大慶至廣州高速公路、三峽翻壩公路、宜巴高速公路、山 西靈山高速公路及江邊電站引水隧洞等工程中得到了應用，取得了顯著經(jīng)濟社 會效益。