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1、1. 项目名称：灌区水盐运动规律与调控理论技术及其应用2. 推荐单位：教育部3. 项目简介：该项目属水利工程学科领域的应用基础研究。由我国农田水利和土壤盐碱化 研究领域的核心科研团队，依托国家“ 863 ”计划、自然科学基金、科技支撑计 划等50余项课题，历时三十年，通过理论研究、技术研发与工程应用相结合， 系统研究了土壤水盐运动机理的精确描述、运动过程的精细模拟、运动参数的精 准获取以及水盐动态的精量调控等关键科技问题，建立了涵盖微观、田间和区域 的土壤水盐多尺度精量调控理论与技术体系，取得了系列创新成果。（1）在理论层面，揭示了土壤微观结构对水盐运动的影响规律，精确描述了 水盐在复杂结构土
2、壤中的运动机理、控制方程和参数结构，提出了土壤水盐运动 由微观尺度向区域尺度提升的随机分析方法和灌区多尺度联合水盐均衡分析方 法，解决了不同尺度上土壤水盐运动精确描述的科学问题。（2）在技术层面，提出了水热盐耦合的精细模拟模型、多随机场的地下水- 土壤水盐随机数值模型和区域拟三维模拟模型，建立了土壤水盐运动精细模拟的 实用平台；提出了结构土壤饱和-非均匀水动力弥散系数直接测定技术和变异土 壤等效水动力参数反演技术，研发了土壤水盐运动参数测量系统、成像示踪装置 和四电极式原位土壤盐分测定设备，构建了土壤盐分多尺度快速、高精度监测系 统，填补了我国结构土壤水盐运动参数精准测定和动态监测领域的多项空
3、白。（3）在应用层面，提出了冻融地区节水秋浇淋盐制度、水肥盐协同精量调控 技术和盐分上移地表排新方法；研发了大棚水盐动态调控技术和控制排水设备； 发展了基于区域水盐均衡的干排水控盐技术和井渠结合技术，构建了干排水系统 设计方法和干旱区井渠结合模式，成功地解决了节水、控盐和生态相互协调的技 术难题，为灌溉土壤多尺度水盐精量调控提供了有效手段。该项目获批国家发明专利7项，软件著作权2项，发表研究论文200余篇。成 果总体达到国际领先水平，获得了 2012年度教育部科技进步一等奖和2011年度教 育部自然科学二等奖。在灌溉土壤水盐运动理论、参数测定、过程模拟、精量调 控等方面都取得了重要进展与突破，
4、显著提高了我国通过水利措施防治土壤盐渍 化的科技水平，对于保障我国农业可持续发展和粮食安全具有重要意义。4. 主要完成单位及其创新推广贡献：（1）武汉大学：建立了结构土壤的双重介质模型和活动性流场模型，提出了土壤水盐运 动尺度提升的随机模型和灌区多尺度水盐均衡模型； 提出了结构土壤水盐运动参数的测量方法，研发了变异土壤等效水动力 学参数反演技术和设备；发展了土壤水盐运动的随机数值模拟方法和拟三维区域饱和-非饱和水 盐模拟模型，建立了土壤水盐运动精细模拟平台；提出了大棚控盐的控制排水技术、水盐均衡调控的干排水技术和井渠结 合技术，并研发了控制排水设备；组织了研究成果的推广应用。(2) 中国水利水
5、电科学研究院：构建了干旱半干旱灌区土壤水盐监测预报模型和方法，实现了快捷、方 便、高效的土壤水盐信息实时监测； 提出了内陆干旱区农田土壤水盐定向迁移理论和农田水盐盐分上移 地表排的灌排新方法；基于分次放水逐步扩大水层覆盖面积的水量配置先进理念，提出了高效 节水的排水洗盐新技术；应用动态控制理念，采用模糊档次分级方法，建立了农田排水工程布局 设计方法。组织实施了研究成果在新疆、湖北、内蒙的应用。(3) 中国科学院南京土壤研究所：研发了四电极式原位土壤盐分测量方法和复合传感变送器，建立了田间 尺度土壤盐分磁感式快速探测与解译技术，形成了田间-区域多尺度联合高 精度监测技术；揭示了我国滨海地区盐渍土
6、水热盐迁移规律，集成了滨海区中重度盐渍 土耕层高效控盐技术；筛选了基于作物水分亏缺敏感指数的最优节水灌溉模式，集成节水灌溉、保墒抑盐、培肥改土、化学改良、高垄覆膜的水肥盐精量耦合调控技术；组织实施了研究成果在新疆、河南、江苏等地的推广应用。5. 推广应用情况该成果在内蒙古河套灌区、人民胜利渠灌区等30多个大中型灌区、武汉邴氏 设施农业基地及浙江省水利河口研究院等科研院所中得到了成功应用，解决了水 盐运动参数精准测定、盐渍化动态监测、水盐精量调控和盐渍化防治等多个难题， 产生了显著的经济效益与社会效益。多个应用单位提供了效益证明，据统计，每 年约节水8亿方，增产3亿斤，增收4亿元。6. 曾获科技
7、奖励情况：2012年度教育部科学技术进步一等奖2011年度教育部自然科学二等奖7. 主要知识产权证明目录：(1) 发明专利：杨劲松.原位土壤盐分含量传感变送器，ZL200710020347.2(2) 发明专利：杨劲松.四电极原位土壤盐分含量测量方法，ZL200710020348.7(3) 发明专利：杨劲松，姚荣江，赵秀芳.滩涂盐碱地种植作物的营养性土 壤控盐节水方法，ZL201010296242.1(4) 发明专利：李立，王康.用于测量土壤溶质迁移的成像示踪系统及方法， ZL201010179177.4(5) 发明专利：暗管控制排水装置.焦平金，胡亚琼，管孝艳，高黎辉，王少 丽，ZL20111
8、0121894.6(6) 发明专利：王少丽，瞿兴业，管孝艳，胡亚琼，陈皓锐盐碱地的排水洗 盐方法，ZL201110121725.2(7) 发明专利：管孝艳，吕烨，胡亚琼，高黎辉，王少丽测定土壤水分运动 与土壤结构的装置及其方法，ZL201110143215.5(8) 实用新型专利：孙怀卫，戴怀阔，王修贵，陈林.一种分层式农田排渍 控制管，ZL201020133730.6(9) 武汉大学(杨金忠，蔡树英，朱焱，查元源)，WSMS-Q3D区域饱和非饱 和拟三维水流运动和溶质运移数值模拟软件，软件著作权，2011SR071518(10) 武汉大学(杨金忠，蔡树英，查元源，朱焱)，USWM-Q3D区域
9、饱和 非饱和拟三维水流运动数值模拟软件，软件著作权，2011SR0715168. 主要完成人情况表：姓名排 名技术职称工作单位完成单位对本项目技术创造性贡献曾获国家科技奖励情况杨金忠1正高级武汉大学武汉大学1、提出了结构土壤水盐运动 双重介质模型和尺度提升的 随机模型，研发了运动参数 的精准测定方法和装置；2、提出了水盐运动随机数值 模拟技术，开发了区域水盐 运动的拟三维模型和软件；3、提出了区域水盐均衡的井 渠结合调控技术；4、组织实施了成果的推广应 用无杨劲松2正高级中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所1、研发了四电极式复合传感 变送器的土壤盐分传感器， 建立了田块一区域多尺度
10、联 合盐分高精度监测技术；2、揭示了我国滨海地区盐渍 土水热盐迁移规律，集成了 滨海中重度盐渍土耕层高效 控盐技术；3、筛选了基于作物水分亏 缺敏感指数的最优节水灌溉 模式，开发了水肥盐耦合调 控技术无王少丽3正高级中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院1、提出了内陆干旱区农田 土壤水盐定向迁移理论和 农田水盐盐分上移地表排 的灌排新方法；2、基于分次放水逐步扩大水 层覆盖面积的水量配置先进 理念，提出了高效节水的排无水洗盐新技术3、应用动态控制理念，采用 模糊档次分级方法，建立了 农田排水工程布局设计方 法。伍靖伟4正高级武汉大学武汉大学1、发展了多尺度灌区水盐均 衡理论和技术，建立了
11、多尺 度水盐均衡的概念性数学模 型和具体计算方法；2、提出了干排水系统的设计 理论框架和设计方法；3、优化了冻融地区节水秋浇 淋盐制度，积极推广了研究 成果的实际工程应用。无黄介生5正高级武汉大学武汉大学1. 发展了多尺度水盐均衡 理论模型，优化了冻融地区 节水秋浇淋盐制度，提出了 井渠结合和干排水等区域 水盐调控技术；2. 组织推广了研究成果在 内蒙古河套灌区等地的应 用。无史良胜6正高级武汉大学武汉大学1、分析了随机参数对溶质对 流和弥散行为的影响，用于 宏观弥散度的确定；2、建立了地下水和溶质运移 的KLME方法和随机配点方 法；3、协助建立了区域饱和-非 饱和土壤水盐运动模型。无王康7
12、正高级武汉大学武汉大学1、发展了活动性流场理论， 构建了土壤局部流动的本构 关系，建立了基于活动性流 场理论的水盐运动模型；2、提出了一套集成显色示 踪、流动模式识别、基质流 分析的变异土壤等效水动力 参数反演技术，研发了 测量溶质迁移的成像示踪装 置。无姚荣江8副高级中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所1、建立了基于大地电导率仪 和地质统计学理论的田间尺 度土壤盐分磁感式快速探测无与解译技术，开发了田块-区域盐分多尺度联合 监测技术；2、揭示了我国滨海地区盐渍 土水热盐迁移规律，集成了 滨海中重度盐渍土耕层高效 控盐技术。管孝艳9副高级中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院
13、1、基于多重分形理论，建立 了农田土壤水盐空间变异性 及其尺度效应定量表征方 法；2、揭示了不同灌水定额和灌 水模式下盐渍化农田土壤水 盐迁移转化的规律，研发了 测定盐渍化农田土壤水分运 动与土壤结构分析系统；无王修贵10正高级武汉大学武汉大学1、提出了实用性强的大棚作 物腾发量计算方法，建立了 大棚水盐动态精量调模式和 控制排水方法，开 发了控制排水设备；2、组织实施了大棚控盐技术 在武汉、上海等地设施农业 区的推广应用。无韩松俊11副高级中国水利水电科学研究院中国水利水电科学研究院1、构建了快捷、方便、高效 的土壤水盐信息实时监测方 法；2、开展了盐碱化农田土壤水 盐监测技术的推广应用。无
14、刘广明12副高级中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所1、建立了土壤盐分磁感式 快速探测与解译技术，开发 了基于遥感光谱指数和回归 克里格方法的田块一区 域尺度融合技术；2、筛选了基于作物水分亏 缺敏感指数的最优节水灌溉 模式，开发了水肥盐耦合调 控技术。无朱焱13中级武汉大学武汉大学1. 研究了饱和-非饱和拟 三维区域水盐运动模型2. 开发了水盐运动模拟软 件无陈皓锐14副高级中国水利水电科学中国水利水电科学研究1、构建了干旱半干旱灌区土 壤水盐监测预报模型；无研究院院2、开展了干旱区盐渍化农田 土壤水盐精确监测方法的推 广应用。余世鹏15中级中国科学院南京土壤研究所中国科学院南京土壤研究所1、建立了水盐动态的时间序 列预测理论模型，筛选了基 于作物水分亏缺敏感指数的 最优节水灌溉模式，开发了水肥盐耦合调控技 术；2、参与成果在河南封丘沿 黄灌区的推广应用。无
项目名称灌区水盐运动规律与调控理论技术及其应用
