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本發明公開了一種基于水力清除物源的泥石流治理方法，該方法的原理在于借助高壓水射流的能量沖刷構成泥石流物源的坡溝松散物，并在水力作用下將松散物沿泥石流沖溝搬運至溝底，通過清除物源的方法治理泥石流。本發明實現成本低廉、可操作性強和安全環保的泥石流治理效果。

1 成果簡介我國山區河流眾多，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，岸坡失穩和整個流域的土壤侵蝕，在汛期暴雨作用下，常常引發崩塌、滑坡和泥石流等自然災害。階梯深潭系統是山區河流中常見的一種河流地貌形態，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構，這種結構在自然界具有較大的穩定性。然而，自然發育階梯-深潭系統往往需要經過較長的時間，在具備一定條件的山區河流，模仿天然階梯深潭系統建造人工階梯深潭系統，也可以取得控制河流下切、避免或減少地質災害的效果。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在山區河流治理方面的野外試驗研究。研究成果顯示，人工階梯深潭系統不僅能夠有效地控制河流（溝谷）下切、改善河流生態環境，對于泥石流災害也具有明顯的防治作用。目前，對于階梯深潭系統發育程度（河床結構強度）的研究正在進一步量化；同時研制了一批專用的測量工具，如用于測量河床結構的“ 河床結構測量排” 、用于階梯深潭系統流速場測量的“ 湍流脈動流速儀” 等；階梯深潭系統的消能減災機理研究正在不斷深入。通過對階梯深潭系統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河流的生態多樣性進行評價，為山區河流生態評價量化指標體系的建立奠定了基礎。  治理前                                              治理后生態條件改善，河床穩定 圖 1 吊嘎河人工階梯深潭治理前后  修建前溝道內碎石散亂                            修建后沙石沉積水沙分離，控制了泥石流發生 圖 2 建造人工階梯-深潭系統前后的文家溝  汛期前                                                  汛期后階梯深潭系統泥沙淤埋 圖 3 攔山溝人工階梯-深潭系統治理汛期前后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災害與生態環境問題。 2006 年，課題組在吊嘎河設立了試驗站，開展了人工階梯深潭方法試驗研究。試驗結果表明，試驗段水面面積有所增大，河床底質、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，維持了較為穩定的河床環境。人工階梯和深潭段的河床底質、流速和水深環境交替出現，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境。對大型底棲無脊椎動物的采樣及評價結果顯示，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均呈上升趨勢，水生生態得到改善。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。 實例 2：四川省綿竹市清平鄉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，對于控制泥石流發揮了重要作用，避免了泥石流災害的發生。 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。區域內植被覆蓋度低，由于長期干旱和風化，流域內積累了大量的土石碎屑，遭遇突發暴雨時可能發生滑坡和特大泥石流，對城鎮和村莊造成極大威脅。甘肅武都地區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，泥石流常常發生，據調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。試驗結果表明，溝道在人工階梯深潭系統的保護下不再下切，維持了溝岸的穩定，且階梯深潭系統消散水流能量，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發育較好的山溪常常伴隨著良好的河流生態環境和優美的溪流景觀，因此仿照天然的人工階梯深潭系統常用于河流的生態修復與景觀塑造，用于山溪森林公園建設可帶來額外的休閑旅游經濟收益。4 合作方式技術轉讓或合作開發，商談。5 所屬行業領域能源環境。

泥石流在形成和運動過程中的聲發射信號中有次聲成分,這種次聲成份幾乎不衰減且約等于聲速340米/秒，遠大于泥石流運動速度（通常為10米/秒左右）。因而報警器能在泥石流到達之前率先捕捉到它的次聲信號，并在10公里以外的泥石流源區發生泥石流時發出警報。根據源地和流通區至溝口距離不同，提前量約為10分鐘到1小時以上，為防災減災贏得了寶貴的時間，有效避免重 大人身傷亡和經濟損失。 本項目研究泥石流次聲監測報警器，包括基于嵌入式平臺的高精度次聲采集系統的硬件設計，以及采用先進的時頻分析技

本發明公開了一種基于單純形法的泥石流次聲定位方法，采用（1）放置泥石流次聲檢測裝置；（2）設定信息空間，確定信息空間各未知量類型，這些未知量為：泥石流發生地點坐標（，，）；泥石流發生時間；次聲波傳播速度，組成五維信息空間（，，，，）。再經（3）初始化頂點、（4）計算頂點誤差、（5）頂點排序；（6）執行單純形操作步驟。實現泥石流發生地點的定位，經過有限次數的單純形操作之后，將誤差最小的那個頂點坐標作為泥石流發生地點的位置，從而實現泥石流的定位。本發明非線性定位，定位精度高，且基于單純形操作，實現容易，計算量小。可以滿足實時泥石流定位的需要。

        技術成熟度：技術突破         目前的潮流能發電機組以直驅液壓變槳及帶變速箱的液壓變槳為主，其發電機和變速箱均采取機械動密封方式進行密封防水處理，海洋環境下，機械動密封的可靠性和運行效率往往沖突，密封層級多運行阻力大，效率低，密封層級少，密封可靠性差，機組的運行可靠性大大降低。光伏、波浪、海流一體化集成發電，波浪能與海流能水輪機對轉并通過磁力耦合驅動發電機增速，具有多能互補、高效獲能、轉換效率高、結構簡單、運行可靠等特點，為規模化海洋能開發提供創新型設計。         意向開展成果轉化的前提條件：中試放大及產業化工藝開發資金支持

本發明成果采用工業廢料赤泥制備出高強度耐腐蝕的固體材料，可提供從材料制備到相關產品工業化生產設備的全套技術。已申報國家發明專利，正在公開審查中。

與高速飛行的飛機不同，微小型無人機體積小，重量輕，飛行速度低，更容易受到環境湍流的影響，需要高靈敏度的小型氣流傳感器提供全面的空氣動力學信息。如何讓微小型無人機像鳥類一樣感知和操縱氣流一直是航空和傳感器領域的難題。 面向微小型無人機的飛行參數測量，北航研發團隊研制出一種基于氧化釩的高靈敏度柔性流速傳感器，實現了0.11 mm/s和0.1°的超高流速和角度分辨力，實驗驗證了攻角、側滑角和空速的多參數感知能力，并完成了微小型無人機飛行速度以及機翼微振動的測量，為微小型無人機提供了低成本、高精度的大氣參數傳感方案。 該傳感器基于量熱式原理，由中心微加熱器產生恒定溫差，四周的熱敏電阻陣列測量溫度分布，根據熱敏電阻陣列測得的溫度差準確反映流速大小及方向。采用懸空型隔熱結構以及高電阻溫度系數材料氧化釩作為熱敏電阻以增大傳感器的測量靈敏度。在聚酰亞胺基底上通過MEMS工藝加工了總厚度90μm的超薄柔性流速傳感器，實現了微小型無人機的曲面貼附功能。經風洞測試，流速傳感器的理論分辨力達0.11 mm/s,流速測量重復精度約為測量值的0.5%，響應時間約為20ms。在10 m/s時，流速傳感器的最大角度靈敏度為36.7 mV/deg，噪音水平為1.78 mV，根據2σ準則計算出其理論角度分辨力為0.1°。 研究團隊已經完成流速傳感器工程化樣品的制備，并將兩個流速傳感器裝載到一個微小型無人機平臺上進行飛行參數感知應用。結果表明平均飛行速度的估計誤差低于0.2 m/s。由于流速傳感器的高靈敏度特性，它甚至捕捉到了機翼的微振動信息，并與外置IMU模塊顯示了相同的機翼振動頻率。這項研究展示了一種柔性高靈敏度流速傳感器，拓寬了流場感知在微小型無人機姿態檢測、空速估計以及飛行安全監測方面的應用，為無人機的飛行參數測量提供了創新的設計思路與發展前景。

環境治理