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现代智能装备技术在草原荒漠化治理中的应用

更新时间:2009-03-28

草原沙漠化以风沙活动和风沙地貌为特征,是全世界重点关注的重大环境问题。呼伦贝尔沙地位于内蒙古东北部的呼伦贝尔高原,沙地面积近1万平方公里。由于近年来持续干旱,加之传统的生产生活方式,沙化土地组成结构不断恶化,流动、半固定沙地增加,造成呼伦贝尔草原退化、沙地活化,特别是三条典型的草原沙带的沙漠化进程加快。2004年,国家公布呼伦贝尔沙化土地总面积130.52万公顷,其中,流动和半流动沙地面积超过11.92 万公顷。与1999年全国沙漠化普查结果比较,沙漠化土地面积扩大了42.88 万公顷。呼伦贝尔沙地已上升为我国第四大沙地,而且是目前四大沙地中唯一仍在扩展的沙地。

党中央、国务院高度重视防沙治沙工作,党的十八大明确提出要继续治理荒漠化、石漠化和水土流失,全面推进生态文明建设。长期以来,在党中央、国务院的高度重视下,国家采取了一系列行之有效的防治措施,经过长期不懈的预防和治理,防沙治沙取得了显著成效,沙区生态状况有了明显改善。根据监测结果,全国沙化土地变化趋势由上世纪90 年代后期年均扩展3436平方公里转变为现在年均缩减1980平方公里,沙区生态状况得到了明显改善,为农牧民增收和经济社会发展起到了积极的作用。

但是,目前我国土地沙化问题仍然十分严重。全国共有沙化土地172.12 万平方公里,占国土面积的17.93%,局部地区沙化土地仍在继续扩展。全国还有30 万平方公里土地具有明显沙化趋势。我国沙化土地主要分布于“老、少、边、穷”地区,全国1/3的少数民族人口、1/3 的贫困县、1/3的贫困人口和8000 公里国境线都在沙区范围内。1300多公里铁路、3万多公里公路、5万多公里灌渠和数以千计的水库常年受到风沙危害。土地沙化问题不仅直接威胁到人类的生产、生活和生存,而且严重制约经济社会可持续发展,同时还关系到民族团结和社会稳定,是全面建设小康社会、实施“丝绸之路经济带”建设和推进生态文明建设的重要障碍,加快推进防沙治沙工作迫在眉睫。

共享经济是新时代经济下发展的产物,有利于对社会闲置服务和资源进行合理配置,是一种绿色的新型经济。它保障了供应者和需求者合作共赢,为社会提供最优化的服务。共享经济不但改变了人们的生活,而且改变了经济发展的模式,是推动中国经济发展的一股强大力量。

采用平均查准率的均值MAP(Mean Average Precision)作为检索评价指标.本文基准对比算法如下:

在草原荒漠化治理过程中,由于沙化地带地形及环境相对复杂,因此,需要不断实践、创新、完善,探索沙漠治理新模式、新方法。机械固沙即通过工程设施对风沙起到固、阻作用,是防风固沙的重要手段。选用专门的草方格铺设装备,利用机械化、信息化草沙障铺设手段,通过机械传动设备能实现牧草等作物的输送、铺设,结合横纵向刀组机构,实现不同规格草沙障的机械铺设,再运用测距、测速及激光雷达应用技术,对行驶车速、铺设高度、刀具距离、刀具方向、插入深度等参数进行实时监测。通过数据处理,可在不同地形地貌条件下实现行驶底盘与草沙障铺设装置的协同工作。采用路谱扫描及最佳路径规划策略,使行驶底盘的越障性能和地形适应性更强。结合风沙物理、植物环境、专家决策信息系统,调整插草、插条的作业选择和状态。解决荒漠化治理中的技术难题能够提高作业效率和质量,形成高质量、生态化、长寿命的治沙工程实施装备,实现高质高效、实用的防沙固沙新工艺。

与对照组比较,BV模型小鼠子宫中PGF2α及PGE2水平显著增高(P<0.01);给予不同剂量黄柏碱治疗后,PGF2α及PGE2水平下降。与模型组比较,黄柏碱(20、40 mg/kg)与加替沙星可明显减少PGF2α水平(P<0.05、0.01),同时黄柏碱(10、20、40 mg/kg)与加替沙星均可有效降低PGE2水平(P<0.05、0.01)。在PGF2α及PGE2水平抑制作用方面,以黄柏碱(40 mg/kg)作用强度最大。结果见表3。

生物工程治沙是机械式固沙的重要组成部分,二者相辅相成。生态恢复技术就是运用生态学原理和系统科学的方法,把现代化技术与传统方法通过合理的投入和时空的巧妙结合,使生态系统保持良性的物质、能量循环,从而探索出人与自然协调发展的恢复治理技术。生态恢复技术分为土壤改造技术、植被恢复与重建技术、防治土地退化技术、小流域综合整治技术、土地复垦技术五类。其中,对于沙地、荒漠化(沙漠化)土地的改造,主要是种植耐旱的草种或树种,使沙质土壤建立起新的良性生态系统,恢复土地生产力。植被恢复与重建的主要技术有保护天然林(特别是热带雨林)、封山育林、飞播造林种草、人工植树等。小流域综合整治技术包括高效立体种养技术、有机物多层次利用技术、生物防治植保技术、再生能源工程技术、农工相结合的配套生态工程技术等。

根据遥感影像数据可以提取土地荒漠化信息,通过遥感影像的不同信息,可以判断土地荒漠化的发生和发展程度等。利用中低分辨率的遥感数据,可以获取大范围、大尺度的土地荒漠化背景信息,并能够识别出土地荒漠化的重点区域;利用更高分辨率的遥感数据提取更详细的土地荒漠化信息,即开展不同尺度遥感数据的综合研究,增加水分、土壤等气候环境因子和高程、坡度等地形因子等数据,建立更好地展现土地荒漠化发生、发展的指数模型,能很好地反映土地荒漠化的状况。对各种情况下的沙化土地进行分类,并标记出不同程度的各种区域划分,即将沙化地带按不同的程度及当地环境、水文信息,划分为不同类型,并标记、上传数据,再结合大数据平台的数据参考,可以制订整体治理规划及不同类型、不同治理方法的局部治理方案,实现因地制宜的目标。

通过机械式铺设草沙障实现了固沙目标,同时,可利用生态恢复技术装备对沙地内已有绿色植被进行恢复,再利用现代林木植树机械、播种机械,种植树木和甘草、枸杞、梭梭林、肉苁蓉等适合当地气候条件的生物植被,如图1。充分利用机械化生态恢复与生物工程装备机械化、自动化程度高的优势,结合植物生长的特性,实现高效优质的植被恢复与种植作业。

一、机械化固沙装备

目前,国内外主要集中于荒漠化工程治理中草沙障的作用机理研究,如简化的草沙障内部沙面模型形态解析关系、草沙障方格的简化墙模型中高度和风力及方格尺寸对滞沙能力的研究等,但缺乏对稻草、芦苇等柔性物料组成的沙障对气流和风沙两相流的阻滞作用研究、草方格沙障的精确建模研究。

二、生态恢复技术与生物工程装备

同时,现有的防沙固沙工程缺乏区域性的整体规划,由于固沙地域情况不同,往往出现治理区域与非治理区域交叉并存的现象,造成整体区域性的防沙固沙效果不理想,需要采取更合理的措施,进行局部与整体结合推进的高效固沙布局和规划。

非公有制企业设置多套账的目的是为偷税、漏税以及操纵会计信息,为不同使用者提供“对口”账簿,导致非公有制企业会计信息严重失真。

(1)临沂城区道路灰尘中 Pb、Cd、Cu、Zn、Cr、Ni 6种重金属均呈现出明显的累积特征。与国内其他城市相比,临沂市道路灰尘重金属含量水平整体偏高。残渣态是其主要的赋存形态,各重金属生物可利用性顺序为Zn>Cu>Pb>Cd>Ni>Cr。

  

图1 草沙障绿色植被

三、大数据与遥感技术的应用

1.运用大数据技术进行荒漠化治理

大数据是指运用各种软件对数据信息进行收集、整理、管理和分析的时间超过正常可容忍时间范围的特定数据集合,它是一个体量和数据类别都相当大的数据集合。运用大数据技术进行荒漠化治理需要突破传统的思维方式,创新荒漠化治理的数据资源挖掘方法,加大数据的集成分析和更新;协同荒漠化治理智能装备,在荒漠化治理过程中形成联动机制。使用大数据平台为制订整体性、大面积的荒漠化综合治理方案提供有效的数据平台,为整体推进高效的荒漠化治理服务。加快大数据平台和服务体系建设,创新荒漠化监管模式,完善大数据运行网络体系的检索、处理和维护。应用荒漠化灾害预测和预警机制,为荒漠化治理提供科学可靠的数据信息服务和技术支持。建立统一的荒漠化评价与监管模式,强化“3 S”、物联网、云计算、无人机、探测仪等技术和设备的应用。

2.根据遥感影像数据判断土地荒漠化的发生和发展程度

智能装备是具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备,它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。充分发挥我国智能制造装备的技术优势,解决草原荒漠化治理中存在的问题,运用现代化的智能技术装备实现防沙固沙,转变发展理念,积极探索创新理念和技术,形成整体规划。今后,集中处理、局部突破的防沙治沙新理念将是草原荒漠化治理新的研究和发展方向。

在草沙障方格铺设方面,我国宁夏中卫沙坡头采用铺设草沙障方式,成功固定了流沙,使沙漠变成绿洲。但目前国内一般采用人工作业模式,作业质量参差不齐,物料浪费大,草沙障铺设速度慢,尤其是沙障的高度、密度及定向性差,局部被风沙侵袭后,导致成片的草沙障失效,使草沙障不能达到较好的固沙效果,且整体投资加大、工程周期缩短,工程效益受到巨大影响。另外,受天气、食物、水的制约,对不同沙化地形的流场均采用统一尺寸形状法处理,对不同气候条件、风沙条件的沙丘也采用统一方向的简化施工方法,加上缺少植被恢复手段,导致每经过1~2年,需要重新实施治沙工程。随着沙化地区生态建设的加快、极端气候的增多,人工费用上升和工程快速高效高质的矛盾突出,大大降低了利用草沙障进行治沙的生态和经济效益,对防沙治沙工作的高效和可持续发展造成严重影响。

3.为机械固沙装备、生态恢复与生物工程装备提供数据支持

以遥感技术与大数据平台数据为依托,为机械装备制订本区域最佳行驶路径方案、最佳治理方案提供依据。

4.监测采集完成作业面及绿色植被生长状况

对治理过的沙地进行跟踪监测,为更加完善治理方案提供数据依据。同时,形成生态恢复植被,建立生长监测反馈体系。

四、风沙模拟试验

主要建设风沙模拟试验场、风沙环境模拟试验台、高精度可控制沙漠植物生长实验室,并配备水循环分析系统、碳循环分析系统和动态数据采集分析系统,通过模拟风沙环境,研究沙漠环境的演变、沙漠化过程,从根本上研究草原沙化形成的机理,为沙漠化防治提供理论依据和技术支持。

五、配备多种沙漠治理装备

如沙漠平整机、喷洒固沙机、种子成型机、沙漠种植机、光伏滴灌设备研发,技术路线如图2所示。

  

图2 机械化草原荒漠化治理技术路线

在草原荒漠化治理过程中,应用现代智能技术装备,能充分发挥装备的自动化、机械化程度高的优点,形成成熟的智能机械化固沙治沙、生物治沙与遥感、大数据平台相结合的生态建设体系,可加快实现“向沙地要效益,变沙地为宝地”的目标,为形成以发展绿色经济、循环经济、生态经济为特色的沙漠新经济产业集群、促进沙化地区发展提供有力的技术支撑。智能装备在草原荒漠化治理中的应用使规模化发展沙产业成为现实,对改善生态环境、实现精准扶贫、更好地服务我国“一带一路”发展战略具有深远的意义。

 
韩东涛
《内蒙古林业》 2018年第05期
《内蒙古林业》2018年第05期文献

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