北京市科委项目建议书度北京市防沙治沙相关技术研究项目建议书终稿.docx

1、北京市科委项目建议书度北京市防沙治沙相关技术研究项目建议书终稿北京市科技计划项目建 议 书项目名称： 北京市防沙治沙相关技术研究所属技术领域：社会发展建议单位： 北京市防沙治沙工程技术中心北京师范大学中国沙漠研究中心主管处室：北京市科学技术委员会 社会发展处项目建议书的组织方式：定向征集二二 年 八 月 十 日填 写 说 明1建议书各项内容应当实事求是，用钢笔填写或计算机打印填报（A4），字迹要工整清楚，页面保持整洁。2建议书中各栏大小可随内容调整。不够时，可以自行加页。3填写内容涉及到外文名称，要写清全称和缩写字母。4市科技经费是指市科委管理的财政经费；国家有关部委拨款是指国家有关部、委、局

2、所拨科技经费；经费预算中的“其他”一栏是指市科委以外的各级财政拨款和承担单位融资、集资、入股等各种形式的经费来源，本栏需具体填写。5经费支出明细中各项开支范围说明见北京市科技课题合同经费预算编制规定（试行）（文件下载网址：）。6项目建议书的组织方式分为：（1）公开征集；（2）定向征集。7本建议书中，凡无需填写的条款，就在该条款填写的空白处划（/）表示。8本建议书一式三份报送市科委。一、项目的目的、意义和必要性北京市郊区地表风蚀严重并有加剧趋势的事实，在20世纪80年代就已得到研究结果的证实。地表风蚀一方面损失大量的有机质，使土壤肥力下降，作物严重减产；另一方面风蚀过程释放的沙尘使大气颗粒污染物

3、大量增加，危害人体健康，降低能见度。北京市郊区的农田基本上都是沙质和沙质壤土，每年冬春季节地表风蚀剧烈，向大气中输入大量的颗粒物，北京居民深受沙尘天气之苦。因此，通过对不同地表起沙起尘强度、耕作制度、土地利用结构和农业生产结构调整的深入研究，建立完备的防治地表风蚀技术体系，有效抑制郊区起沙起尘和减少城区大气沙尘量是一项迫在眉睫的任务。为了保证在短时间内顺利完成研究任务，并为今后大规模开展防沙治沙技术开发提供高效率的研究手段，缩短技术开发周期，节省财力、物力和人力资源，建设风沙环境工程技术试验平台就显得尤为迫切。风沙环境工程技术试验平台由风沙环境工程风洞实验室和野外风沙综合观测试验场两部分组成，

4、它能够使实验模拟、野外观测与技术成果中试三者相互结合与补充，促进防沙治沙工程设计水平的提高，避免新技术成果在工程设计应用时的功能不稳定性，加快新成果的推广应用。建立完善的法律政策体系，是保障防沙治沙研究成果能够及时得到推广的必要条件。在国家防沙治沙法颁布的情况下，利用北京市具有的地方立法权，研究并发展出符合北京实际情况、切实有效的防沙治沙政策法规体系，建设在全国具有样板意义的绿色首都，是十分必要的。二、项目所属领域国内外研究开发现状和发展趋势开展防止地表风蚀技术研究较早的国家是美国和前苏联，分别始于20世纪30和40年代，至今已相继发展出防风林带、农田耕作技术和地表覆盖技术。这些技术可有效地抑

5、制地表风蚀、改善土壤理化性质、提高作物产量，推广后收到了显著效果。美国中西部平原土壤风蚀量从1930年以来出现了大幅度持续减少的趋势。我国直到1980年前后才开始重视对风蚀问题的研究和防治风蚀技术的开发。目前，仅实施了小范围带状耕作、轮作等简单的风蚀防治措施。防治风蚀技术的开发和集成，还处于空白状态，更没有整套技术的推广应用。因此，研究地表风蚀防治综合技术是北京市乃至全国实施防沙治沙工程的一项关键应用技术。美国和前苏联研究防治风蚀技术的重要手段就是风沙环境风洞。目前，国内外现有的风沙环境风洞主要是中小型的。国内同类实验室只有三座，最大横截面（宽高）仅1.2m1.2m，实际运行时的轴心风速不超过

6、30m/s，主要用于理论研究，从事工程设计方面的能力极为有限。国外有不少同类实验室，但只有日本农业环境技术研究所的环境风洞，横截面最大达到2.0m2.0m，主要被用于自然环境变化对农作物的影响研究。美国Big Spring的土壤风蚀风洞，实际上是一座简易风洞。印度拉贾斯坦的风沙环境风洞，横截面不足1.0m2，其影响力很小。前苏联的阿什哈巴德沙漠研究所的风沙环境风洞，目前已衰落，在风沙环境工程技术开发方面的工作很少。综观国内外同类实验室的功能和主要研究方向，目前还没有专门从事风沙环境工程技术的实验室，特别是将风沙环境工程风洞和野外风沙综合观测试验场结合起来进行有效的技术开发和集成。可以预见，“风

7、沙环境工程技术试验平台”的建成，将会极大地推动风沙环境工程技术开发的进展。防沙治沙法、水土保持法、土地管理法和水法等国家法律，原则性很强，可操作性相对较差。但它们为北京市制定防沙治沙地方政策法规提供了有力的法律依据。日本在20世纪70年代就发展出比较完善的首都及环首都圈的自然保护和绿地建设的政策体系，制定了首都圈近郊绿地保全法、关于整备近能圈保全地域的法律、自然环境保全法、都市绿地保全法和生产绿地法等。这些地方法规为我们制定北京市防沙治沙政策法律体系提供了可供参考的典范。 三、北京地区现有基础、特色和优势自1980年以来，项目组成员对我国土壤风蚀与沙质荒漠化防治做了大量研究工作，项目申报人与参

8、加人具有丰富的研究和经验积累，取得了丰硕的研究成果，曾多次获得国家级和省部级奖励。针对北京地区地表风蚀和风沙天气的研究，国家“八五”期间，北京市计委曾列专项研究，对北京地区的风沙天气过程和主要沙尘源地做出了初步的结论。2000年以来，由于北京地区沙尘天气出现的频率和强度突然增大，为了保证实现2008年的“科技奥运、人文奥运、绿色奥运”目标，国家科技部先后两次立项，对环北京地区的风沙源进行治理示范研究，并加大了环北京地区的地表风蚀防治研究力度。近两年多有关地表风蚀防治的研究，虽然取得了初步进展，并为本项目的顺利开展提供了可供参考的研究思路和工作经验，但其研究地域主要是北京以外的河北省和内蒙古自治

9、区，侧重于风沙源的治理研究，涉及到北京地区的研究内容很少。从总体上来看，关于北京地区风蚀防治技术研究仍很薄弱，远不能满足实际需要。按照本项目设计的“风沙环境工程技术试验平台”，其试验能力和应用广泛程度，不仅在北京地区，即使在世界范围内也是极少有的。它的建成将为进一步巩固和提高北京市防沙治沙工程技术中心在防沙治沙技术开发方面的国内甚至国际主导地位起到极大的推动作用。北京市是我国的首都，是北方城市的典型代表，它与其他北方城市一样经常遭受风沙天气的危害，而北京郊区地表风蚀产生的沙尘，恰恰是进入北京市区上空的主要来源之一。根据多年的观测研究，影响北京地区的风沙活动路径主要是华北路径和西北路径两条，发生

10、时间集中在冬春季节。产生地表风蚀和沙尘天气的动力因素，一是此时高空西风急流控制我国北方地区上空，同时西伯利亚反气旋活跃，冷暖气团交汇而频繁产生锋面；二是裸露地表使得北上的暖气团增温迅速，加剧了冷暖气团的温度梯度，使锋面附近的大气压力梯度大大增加，风速加大。由于北京郊区以种植业为主，冬春季节的裸地面积很大，特别是作物收获以后，地表受到人为的扰动而变得疏松，更容易发生风蚀。对于北京地区而言，居民的科学文化素养整体水平较高，为研究并推广科学的耕作技术，通过农业结构调整使土地利用结构合理化，达到防治地表风蚀的目的是完全能够实现的。在北京地区开展本项目研究的优势是十分明显的。首先，研究地表风蚀和风沙天气

11、的气象数据和资料记录历史长而且完善。北京是历史名城，在有现代气象观测仪器之前，关于风沙天气现象的文字记录相对完整；近百年的现代气象数据，更为研究地表风蚀过程提供了难得的基础资料。其次，关于农业发展的资料也很完善。解放前虽然没有标准统一的数据记录，但零星不断的历史记录仍然可以作为本项研究的重要参考；解放后的统计数据完善，为研究农业生产结构调整对抑制地表风蚀的作用，提供了宝贵的资料。第三，北京地区居民的科学文化素质普遍较高，他们能够很快接受新的知识和技术。在开展本项目研究过程中，相信能够得到郊区农民的支持和配合，研究成果容易得到推广应用。第四，在党中央和国务院的号召下，防沙治沙、保卫北京已成为各部

12、门和北京市各级政府的重要任务，相信本项目的开展能够得到广泛的支持和协作。在保卫首都、办好奥运的背景下，国家和北京市都十分重视北京地区的防沙治沙工作。为了将防沙治沙技术成果及时推广应用，发展完善北京市防沙治沙政策法规体系是必不可少的，相信国家和北京市人大一定会大力支持颁布有关北京市的防沙治沙地方法规。 四、总体目标、考核指标（具有明确的可考核性）、主要研究开发内容（包括 要解决的主要问题、解决方案、技术关键、创新点） 1. 总体目标(1) 开发出一套能够在郊区推广的、环境保护和农业可持续发展相结合的最佳风蚀防治技术体系，为北京市防沙治沙工程的实施提供强有力的技术保障。(2) 建成总体工作能力达到

13、亚洲最强大，世界第一流水平，完全满足北京市乃至国内风沙环境工程的技术开发和集成需要的“风沙环境工程技术试验平台”。野外风沙综合观测试验场，将成为防沙治沙应用技术试验基地。它可以独立进行推广防沙治沙工程技术的中试，也可以与风沙环境工程风洞配套使用，相互提供技术支撑，为开发新技术提供试验平台。(3) 提出符合北京市实际情况的防沙治沙地方法规政策体系，为北京市各级政府和相关部门制定和执行防沙治沙、生态环境保护政策提供法规依据。 2. 考核指标(1) 用本项目研究成果，在郊区建立3处农田（种植业用地）、1处经济林和1处草地的防治风蚀示范地，每处20亩。(2) 从防治地表风蚀的角度，研究出北京郊区最佳土

14、地利用结构，以及农业结构调整的最佳方案。(3) 确定市区起尘量地域等级分布；研究出针对不同类型尘源地，可采取的有效防治措施。(4) 按预期成果，建成“风沙环境工程技术试验平台”。(5) 完成北京市防沙治沙政策法规文字报告。上述指标将分别以实物（指标1、4）、文字报告和相关图件（指标2、3、5）的形式考核。 3. 主要研究开发内容(1) 田间覆盖技术。包括：农田留茬技术，作物覆盖技术，生物地膜技术。(2) 耕作与管理技术。包括：草田轮作技术，带状间作技术，畦垄配置技术。(3) 农田防风技术。包括：农田防护林配置技术，植物风障配置技术，抗风作物种植技术。(4) 土地利用结构优化配置技术。包括：种植

15、结构与功能优化技术，草、田、林比例与空间配置技术，田园景观设计技术。(5) 市区裸地起尘防治技术。包括：工地起尘防治技术，街道路面起尘量测算与防治技术，其他裸地二次起尘量测算与防治技术。(6) “风沙环境工程技术试验平台”建设。(7) 发展完善北京市防沙治沙政策法规体系。 4. 需要解决的主要问题、解决方案和技术关键完成上述研究开发内容需要解决的主要问题，是确定适合北京郊区防治地表风蚀的耕作技术体系，以及“风沙环境工程技术试验平台”建设。具体解决方案如下：(1) 地表风蚀综合防治技术体系选择草田轮作地、倒茬地、留茬地和新耕地作为试验地，检验增加地表残留物、提高表面粗糙度和保持根系层水分等耕作、

16、管理技术对起尘量的控制效果，在此基础上总结并开发出有效的、具有推广价值的最佳风蚀防治技术。在风蚀最为剧烈的冬春季节，通过小区和大田试验，开发生物地膜、表面固化和抗风作物等防风蚀应急技术，确定农田防风林网的最佳林种结构、合理密度和优化配置。通过实地调查、田间试验和模拟，对不同作物品种组合、不同土地覆被结构的经济效益和生态防护功能进行比较，确定合理的草、田、林比例。并通过种植结构优化、景观生态设计使农业生产、生态和田园景观达到完美结合。用已经购置的测尘仪测量、确定市区各种裸地的起尘量，以及市区起尘量地域等级分布；针对工地、街道路面、其他可发生二次起尘裸地的具体起尘特点，研究出有效、便捷、低成本的防

17、起尘技术。(2) “风沙环境工程技术试验平台”建设室内模拟与野外观测设备主要包括风沙环境工程风洞和野外风沙综合观测试验场两部分。建设场地风沙环境工程风洞占地面积为1500m2，长75m，宽20m。房屋设计为两层，第一层为实验大厅和部分大型仪器设备，房屋高度10m，室内安装风洞的地基需要作整体特殊加固处理；第二层为小型仪器设备和人员办公，总建筑面积3000m2。野外风沙综合观测试验场占地面积5500m2，周边呈矩形，长边与冬半年主风向平行。所需场地由北京师范大学解决，地点拟在北京市房山区良乡。建设内容A.拟建风沙环境工程风洞的规模和性能a 风洞类型与规模采用直流开口吹气型，风洞全长约48m，实验

18、段长度24m，宽3m，高2m，其顶部设置供沙箱和喷水设备，实验段扩散角0.5度左右，以克服轴向静压梯度。b 设计技术要求风洞洞体共分九段，分别为风扇段、过渡段、阻尼器、第一扩散段、稳定段、收缩段、速度车、实验段、第二扩散段。实验段两侧为活动侧板，并用透明材料（如钢化玻璃板）制作，每块侧板为1.5m2.0m，目的是便于实验观测；实验段下风向10.5m长度范围内为活动顶板和底板，目的是便于布置模型和放置土壤槽天平、多分力天平等设备。实验段内的轴心风速为240m/s连续可调。实验段气流的正常紊流度在0.5%以下，如有特殊需要，可通过阻尼器达到增强紊流度的目的；速度车可以使实验段的边界层增加到1m左右

19、。动力系统采用变频调速系统，闭环控制。洞体结构可采用槽型钢做加强肋和支架，试验段顶板和底板用5mm厚钢板制作，侧板用12mm厚钢化玻璃板。B.风沙环境工程风洞的配套仪器设备与经费概算a 洞体 160.0万元其中：洞体框架材料和加工81万元钢材25吨（含加工费）35.0万元钢化玻璃(30块，1.5m2.0m，含加工费)7.5万元供沙箱和喷水设备5.0万元风扇和传动轴16.5万元其他材料和加工费15.0万元b 动力、自控系统 40.0万元其中：变频器、控制柜、电机等25.0万元闭环控制系统(包括计算机、软件、传感器等)15.0万元c 设计（国家标准1530）、安装、调试等 60.0万元d 辅助仪器

20、设备142.2万元其中：高速运动图象分析仪(1台)14.0万元高速频闪光源(1台)2.6万元沙尘垂直采样观测系统(1台)5.0万元野外多点风速仪(2台)2.4万元皮托排管(10头自动记录)2.5万元皮托管(散20头自动记录)6.0万元风蚀土壤槽天平24.0万元野外多点风速仪(2台)2.4万元20和50cm高积沙仪(各1个)0.8万元风沙土工力学(1套)26.5万元三维移测架29.0万元三分力天平27.0万元C.野外风沙综合观测设备与经费概算 29.8万元风、沙、尘综合观测塔(高15m)18.0万元真空泵(6台)4.2万元2m高度积沙仪(4台，开口4cm4cm)2.4万元10路(1路风向)风速仪

21、(3台)3.5万元铝合金的风速仪支杆(套接式，共20m)0.2万元20和50cm高积沙仪(各两个)，已计划，可室内外公用平整场地1.5万元D.实验室土建 390.0万元5. 创新点(1) 突破我国以前只注重风蚀理论研究现状，将风洞模拟试验、野外观测和田间试验的研究成果应用到实际中去，为减轻北京市风沙灾害做贡献。(2) “风沙环境工程技术试验平台”的建成，将改变我国防治风蚀技术开发能力十分低下的状况，为今后进一步研发适合北京地区和全国防沙治沙工程技术，提供强有力的技术支撑。(3) 建立北京市防沙治沙地方政策法规，为我国北方地区各省（市）树立榜样。 五、技术经济效益分析、推广应用前景分析、项目实施

22、的风险分析（含市场风 险、技术风险、政策风险、管理风险等）土地荒漠化是世界各国政府与科技界共同关注的重大环境与社会问题。随着社会的发展、经济增长和生活水平的不断提高，人们对生存环境质量提出了更高的要求，而风蚀防治又是一项长期而艰巨的工作，因此，具有稳定和持续增长的国际国内市场。尤其是我国目前实施的西部大开发战略，为风蚀防治技术提出了紧迫的需求；北京成功申办2008年奥运会，更对生态环境建设和城市环境质量提出了更高的要求。本项目具有很好的技术基础，研究示范点有相应的野外站点作为支撑，具有多年防沙治沙和土壤风蚀防治的工作积累。课题采用的技术大多属于成熟自有的技术，需要引进和研发的创新技术也有一定的

23、研究基础和便捷的渠道。对现有技术进行组装集成，形成适应北京郊区不同类型地表风蚀防治技术体系和优化土地利用结构模式，用于指导区域防沙治沙试验示范和生态环境建设工程。就“风沙环境工程技术试验平台”而言，从国内外已有的开口吹气式风洞建设来看，小型和中型风洞的洞体结构和材料、动力系统、控制系统的技术是成熟的。大型开口吹气式风洞的设计原理与同类中型风洞是一样的。洞体结构和材料技术成熟；动力系统采用单风扇或多风扇设计也有很多先例，技术上不存在问题；控制系统可采用自动化程度和运行效率低的手工操控，也可采用自动化程度和运行效率高的闭环自控系统，后者已有成熟的设备，只需根据我们的具体需要进行合理配置，即可保障正

24、常运行。野外风沙综合观测试验场建设都是常规仪器设备，除真空泵需要购买成品外，其他设备均可自行研制，费用大幅降低。北京市防沙治沙法律政策体系研究成果，将形成北京地区防沙治沙政策框架及制度体系，对首都圈的土地利用、水资源综合管理、绿地和农田管理等具有指导意义，并最终形成北京市地方法规，形成法治环境。本项目为社会公益型的研究示范项目，技术成熟，易于推广应用，市场风险极低。六、项目的课题分解初步方案（每个课题限200字，按课题数目调整篇幅） 货币单位：万元序号课题名称市科技经费1地表起沙(尘)强度模拟、观测与综合防治技术2002年2003年2004年/ 年合计47.0233.022.0/302.0目标

25、与内容简介开发出一套能够在郊区推广的、环境保护和农业可持续发展相结合的最佳风蚀防治技术体系；建成总体工作能力达到亚洲最强大，世界第一流水平，完全满足北京市乃至国内风沙环境工程的技术开发和集成需要的“风沙环境工程技术试验平台”。主要内容包括：田间覆盖技术、耕作与管理技术、农田防风技术、土地利用结构优化配置技术和市区裸地起尘防治技术，以及“风沙环境工程技术试验平台”建设。序号课题名称市科技经费2北京市防沙治沙法律政策体系研究2002年2003年/ 年/ 年合计7.03.0/10.0目标与内容简介提出符合北京市实际情况的防沙治沙地方法规政策体系，为北京市各级政府和相关部门制定和执行防沙治沙、生态环境

26、保护政策提供法规依据。主要研究内容包括：日本首都及环首都圈自然保护和绿地建设政策体系的调查与研究，北京地区防沙治沙法律政策框架及制度体系（分别从北京市核心区、首都圈和超首都圈三个层次进行研究）。序号课题名称市科技经费/年年年年合计/目标与内容简介/序号课题名称市科技经费/年年年年合计/目标与内容简介/七、项目年度目标和年度实施计划年度分年度目标和实施内容二OO二年 确定试验示范区、风沙环境工程风洞和野外风沙综合观测试验场的场地； 收集有关的详细技术资料，购置必要的试验材料和观测仪器； 研究日本首都圈土地管理和风沙防止的技术规则、政策措施和法律体系。二OO三年 提出北京郊县农田风蚀防治的耕作管理

27、和工程覆盖技术的设计原理、技术要求和操作规范； 完成农田防护林网和种植结构、功能优化的观测、试验和技术设计，以及城市裸地起尘防治技术； 完成风沙环境工程风洞和野外风沙综合观测试验场建设； 考察北京地区防沙现有政策体系的立法和执行状况，完成考察报告；完成北京地区防沙治沙政策框架及制度体系报告。二OO四年 构建示范区生态与生产优化技术模式； 开展一定范围的技术推广； 总结风蚀防治的技术和理论成果； 对风沙环境工程风洞和野外风沙综合观测试验场的所有仪器设备进行调试； 提请北京市科委进行项目成果审查。八、项目经费预算 904.0 （单位：万元）（1）项目经费来源：来 源2002年2003年2004年2

28、005年2006年合 计市科技经费54.0236.022/312.0国家有关部委拨款/依托单位匹配经费130.0355.527.0/512.5课题承担单位自筹经费26.515.038.0/79.5银行贷款/其 他/ 合 计210.5606.587.0/904.0（2）项目经费支出：科 目2002年2003年2004年2005年2006年合 计人员费用2.04.24.0/10.2试验外协费5.013.06.8/24.8合作交流费1.60.8/2.4设备购置费96.5270.565.0/432.0能源材料费2.07.03.0/12.0资料、印刷费2.92.02.6/7.5调研费7.04.01.0/

29、12.0租赁费/1.51.5/3.0其他相关费用(土建、差旅、管理费)93.5303.53.1/400.1/合 计210.5606.587.0/904.0（3）拟购置的仪器设备：（单价在5万元以上，含5万元）名 称型号数量金额经费来源购买时间主要用途风洞洞体自制1套160.0北京市科委2003试验平台动力、自控系统产成品选配1套40.0北京市科委2003提供动力、数采设计、安装、调试60.0北师大、中心20022004前、后期工作颗粒运动图像分析仪中国科大研制1台14.0工程中心2004沙尘运动分析沙尘采集系统自制1套5.0工程中心2002沙尘流量测定散20头皮托管自制1套6.0北京市科委2002气流场测定风蚀土壤槽天平太原工业大学研制1台24.0北京市科委2002土壤风蚀量测定风沙土工程力学中科院南京土壤所1套26.5