我校黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站（生态研究中心）教师王兴昌（王传宽教授研究团队）,在农林科学著名学术期刊Agricultural and Forest Meteorology（农林科学1区，IF = 3.887）上先后发表了题为“Improving the CO2 storage measurements with a single profile system in a tall-dense-canopy temperate forest”、“Quantifying and reducing the differences in forest CO2-fluxes estimated by eddy covariance, biometric and chamber methods: A global synthesis”等系列研究论文，推进了森林生态系统碳通量的测定，对改进陆地生态系统碳通量观测技术有重要意义。 地球系统碳循环与全球气候变化息息相关，但目前陆地生态系统（特别是森林生态系统）CO2收支的定量测定依然是全球碳循环估测中不确定性的主要来源之一。精确测定森林生态系统碳通量是合理评估森林生态系统在生物地球化学循环及其调节气候变化作用的基础。据论文第一作者王兴昌博士和通讯作者王传宽教授介绍，目前森林生态系统尺度CO2通量测定的3种主要方法（测树学方法、箱式法、涡动协方差法），各有优缺点，其中涡动协方差方法以其高时间分辨率、原位无干扰连续监测等优点而应用越来越广泛。然而，全球森林生态系统复杂多样、冠层高大、地形起伏多变等因素，给涡动协方差方法的有效应用带来了很大的挑战。经过在帽儿山森林生态站历时10年的连续观测研究发现：利用常用的单点观测或标准廓线估计森林冠层CO2储存通量，均会明显低估森林与大气之间的净CO2交换，从而带来显著的测定误差。进一步的全球数据整合分析发现：涡动协方差方法获得的森林净固碳量比测树学法的测定结果高25%，但其生态系统呼吸又比箱式法的测定结果低10%，而且这种误差在地形复杂和冠层浓密的森林生态系统更为突出。究其原因，与开路涡动协方差系统的表面加热效应显著相关。这些研究结果有利于提高森林碳收支的估算精度，而且为全球CO2通量观测网络的数据融合与评估提供了重要的方法学依据。

1 成果简介我国山区河流众多，许多河流的河床侵蚀下切，并以溯源冲刷方式传播到上游沟谷，引起沟坡增大，岸坡失稳和整个流域的土壤侵蚀，在汛期暴雨作用下，常常引发崩塌、滑坡和泥石流等自然灾害。阶梯深潭系统是山区河流中常见的一种河流地貌形态，由一段陡坡和一段缓坡相间组成，在纵剖面上呈阶梯状。天然阶梯深潭系统是在水流冲刷过程中自然形成的，是一种增加河床阻力、消减水流能量、抑制河床侵蚀下切的健康河床结构，这种结构在自然界具有较大的稳定性。然而，自然发育阶梯-深潭系统往往需要经过较长的时间，在具备一定条件的山区河流，模仿天然阶梯深潭系统建造人工阶梯深潭系统，也可以取得控制河流下切、避免或减少地质灾害的效果。自 2006 年开始，清华大学先后在云南、四川、甘肃等省，开展了人工阶梯深潭系统在山区河流治理方面的野外试验研究。研究成果显示，人工阶梯深潭系统不仅能够有效地控制河流（沟谷）下切、改善河流生态环境，对于泥石流灾害也具有明显的防治作用。目前，对于阶梯深潭系统发育程度（河床结构强度）的研究正在进一步量化；同时研制了一批专用的测量工具，如用于测量河床结构的“ 河床结构测量排” 、用于阶梯深潭系统流速场测量的“ 湍流脉动流速仪” 等；阶梯深潭系统的消能减灾机理研究正在不断深入。通过对阶梯深潭系统生物栖息地多样性的定量研究，采用大型无脊椎底栖动物对山区河流的生态多样性进行评价，为山区河流生态评价量化指标体系的建立奠定了基础。  治理前                                              治理后生态条件改善，河床稳定 图 1 吊嘎河人工阶梯深潭治理前后  修建前沟道内碎石散乱                            修建后沙石沉积水沙分离，控制了泥石流发生 图 2 建造人工阶梯-深潭系统前后的文家沟  汛期前                                                  汛期后阶梯深潭系统泥沙淤埋 图 3 拦山沟人工阶梯-深潭系统治理汛期前后2 应用说明实例 1：云南东川市吊嘎河（小江流域支流）人工阶梯深潭方法试验。近年来吊嘎河的河床下切迅速，同时带来了一系列的地质灾害与生态环境问题。 2006 年，课题组在吊嘎河设立了试验站，开展了人工阶梯深潭方法试验研究。试验结果表明，试验段水面面积有所增大，河床底质、水深和流速多样性也得到提升，河床侵蚀下切得到有效控制，维持了较为稳定的河床环境。人工阶梯和深潭段的河床底质、流速和水深环境交替出现，在空间层次上塑造了富于变化和多样性的水生动物栖息环境。对大型底栖无脊椎动物的采样及评价结果显示，人工阶梯深潭布置后，随着水生栖息地多样性增加，单位面积底栖动物密度、物种丰度及生物群落多样性指数均呈上升趋势，水生生态得到改善。吊嘎河的试验成果，还为 2009年以来采用人工阶梯深潭方法治理泥石流奠定了基础。 实例 2：四川省绵竹市清平乡文家沟滑坡堆积体泥石流治理方法试验。文家沟滑坡是汶川地震造成的第二大滑坡，滑坡堆积体总量达 8160 万方，文家沟内堆积体厚度达 20-180 米。2008 年暴雨在滑坡体上形成深达 50 米的 V 型冲沟，并引发了多次泥石流灾害。暴雨使沟床不断下切，两岸坡度变陡而坍塌，碎屑物进入水流就形成泥石流。 2009 年，课题组在文家沟滑坡体上的冲沟内建造了 33 级人工阶梯深潭对泥石流进行治理，取得了良好的效果。所建造的人工阶梯深潭试验工程虽然十分简易、单薄，但是工程造成的巨大阻力消减了水流能量，使沙石沉积、水沙分离，成功地控制了沟床下切，对于控制泥石流发挥了重要作用，避免了泥石流灾害的发生。 实例 3：甘肃省礼县拦山沟泥石流治理。长江上游白龙江、西汉水等流域是典型的干旱河谷，其特点是高原上深切宽阔河谷，河谷比周围高原明显干旱。区域内植被覆盖度低，由于长期干旱和风化，流域内积累了大量的土石碎屑，遭遇突发暴雨时可能发生滑坡和特大泥石流，对城镇和村庄造成极大威胁。甘肃武都地区礼县的拦山沟是西汉水的支流，由于沟谷深切，侵蚀极为强烈，泥石流常常发生，据调查沟口泥石流堆积泥沙约 170 万吨。 2009 年 6月课题组在拦山沟开展了泥石流治理试验，建造了 17 级人工阶梯深潭试验工程。试验结果表明，沟道在人工阶梯深潭系统的保护下不再下切，维持了沟岸的稳定，且阶梯深潭系统消散水流能量，使得泥石流不能起动，当年 6、 7、 8 月降雨 196.8 mm，其中最大日降雨量达31.9 mm， 拦山沟仅有不足 100 吨泥沙物质进入西汉水，达到了控制泥石流的目标。3 效益分析阶梯深潭系统发育较好的山溪常常伴随着良好的河流生态环境和优美的溪流景观，因此仿照天然的人工阶梯深潭系统常用于河流的生态修复与景观塑造，用于山溪森林公园建设可带来额外的休闲旅游经济收益。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 所属行业领域能源环境。

  陆地生态系统是全球陆地碳循环过程中重要的碳汇，同时，由于气候干旱、城市扩张等因子的扰动作用，陆地生态系统可释放大量二氧化碳，而成为碳源。作为陆地生态系统的指示因子，陆地NPP不仅反映了植被的光合生产能力，而且直接反映了生态过程（如碳源/汇）。全球陆地NPP的时空变化和影响机制具有较大的不确定性，是科学界争论的一个重要焦点。对城市用地扩张和气候驱动因子二者的陆地NPP响应进行单独分析的研究成果已有很多，但综合探讨城市扩张因子和气候驱动因子对陆地NPP变化的影响和相对贡献的研究较少，尤其是在全球尺度上的分析目前仍然处于空白。本研究利用30米分辨率的GlobeLand30数据分析了2000-2010年全球城市用地时空动态，同时结合MODIS的NPP产品（MOD17A3）、CASA模型和LPJ-Hydrology模型计算陆地NPP的时空分布，进而全面探讨过去十年间全球城市用地扩张和气候驱动因子对陆地NPP的影响。研究发现，2000-2010年全球城市用地扩张导致陆地NPP呈现减少的趋势（22.4 TgC year-1），这抵消了由气候驱动因子导致的NPP增加部分的30%。本研究分析了全球城市用地扩张和气候驱动因子对同期陆地NPP变化的影响和相对贡献，研究成果对于理解全球陆地NPP变化的复杂机制具有重要意义。

本项成果以生态系统和地下水位的依存关系、采动隔水性变化和地下水破坏规律、煤 - 水 - 隔水岩组赋存规律的研究为基础，重点研发了能够保护生态的采煤技术，为生态脆弱区煤炭绿色开采提供科学技术支撑。项目通过陕西省科技厅鉴定达到国际领先水平，相关成果分别获得陕西省科技进步一等奖，中国煤炭工业科技进步一等奖，国家科技进步二等奖。

该项目是863计划项目，现处于实验室研究阶段。项目成果受专利保护。 1、项目概述 本项目针对高速公路进出城路段交通拥堵严重、事故频发，以及高速公路监控系统和城市快速路监控系统各自为政、协同性差的普遍现象，构建了基于互联网的分布式交通特征信息共享平台，实现了不同监控系统的信息共享；借助信息共享平台，系统分析了结合部的动态交通特征，提出了适应不同交通条件的短时交通特征预测技术；采用分层递阶控制和神经网络控制的方法，研发了多匝道的协同控制系统软件，并实现了结合部道路交通系统的微观仿真。 2、技术创新点 在监控系统的信息共享研究方面，初步建立了交通特征信息共享的平台，其中对异构监控系统之间交通特征级信息共享的内容和模式进行了系统分析，对异构信息进行了融合处理，实现了特征级信息的发布。 在短时交通特征预测研究方面，已对京津塘高速公路及北京市快速环路监控系统的海量交通流实测数据进行了特征与关联分析，完成了短时交通特征的预测，并实现了交通拥挤的预判。 在结合部的协同控制方面，利用模糊神经网络的建模和学习方法，对高速公路多匝道控制系统算法进行设计，并进行了控制效果仿真。   3、能为产业解决的关键技术 （1）基于服务水平的特征级交通动态信息融合技术 针对目前高速公路和城市快速路监控系统所采集的交通流基础数据格式和像素级融合技术都有所不同，控制目标参数不统一的现实情况，项目提出的交通特征信息共享平台首先要处理现有高速公路和城市快速路服务水平判定标准不统一的问题，其次需要解决区域交通监控系统的特征级数据融合问题，寻求基于服务水平的动态信息融合技术和方法。 （2）交通特征信息共享平台的设计技术 针对集中式信息共享平台投资大、实施困难的缺点，提出采用成熟的互联网技术，以及分布式技术建立交通信息共享平台，为异构监控系统的信息共享模式提供了一种新的建设思路。不需要增加额外的硬件投资、操作方便，就现有的管理体制来说，也容易实现。 （3）基于关联分析和智能控制技术的短时交通特征预测模型 将时间序列理论与关联理论引入交通状态分析，并根据不同交通条件建立的短时交通预测模型，在很大程度上提高了预测方法的实时性、准确性和可靠性，有利于预测技术的应用和推广。 （4）高速公路和城市快速路结合部实现协同控制的关键技术 基于区域道路交通网络动态信息采集系统数据资源的综合利用与共享，在交通服务水平判定技术的支持下，运用系统论、控制论的思想以及智能交通系统工程的理论方法，实现高速公路和城市快速路结合部的协同控制。 4、相关的行业发展水平，以及同类技术产品或成果比较 目前，我国已建设的交通信息系统中，各子系统基本上是作为一个个分支存在的，不仅子系统自身的数据尚未实现充分融合，集成度很低，而且系统之间存在行政分割问题，异构情况严重；在信息共享平台设计上，大都采用集中式为主，需要新建一个监控总中心，投资大，操作困难。 与本项目所提出的预测思路及预测方法相比，现有预测方法的适用性方面还存在不少缺陷。 目前，我国高速公路和城市快速路交通控制所采取的区域控制策略尚未形成较成熟的控制模式，高速公路和城市快速路的协同控制模式更是处于起步阶段，尚未形成成熟的技术产品。 应用范围： 本课题针对的主要对象是高速公路与城市快速路的结合部，课题研究成果不仅充分利用了现有的道路监控系统硬件资源，节省了建设成本，而且可以满足结合部的交通控制与管理需要，具有较强的应用和推广价值。在实际的应用和推广中，还需进一步扩充和细化协同控制目标，优化大范围内的多匝道协同控制模型及其算法，并对具体的控制策略和控制设施进行详细设计，以提升协同控制的实际效果。 预期效果： 运用系统论和其他相关领域研究的最新成果，探索建立区域高速公路和城市快速路交通信息共享平台的新思路和新方法，并在系统平台的基础上研究协同控制的策略和方法，并形成整套协同控制系统算法和软件。在实践中，研究成果能够得到较好的应用，并且能够部分解决高速公路和城市快速路结合部的交通问题。

采用车和路智能协同以及多传感器深度融合的方法，研究实现了智能车辆环境感知、导航定位及自主控制等基础性关键技术的落地。

小试阶段/n在高速公路和城市道路刷黑中，广泛使用沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA），它具有抗滑耐磨、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙、减少低温开裂等优异性能。制造沥青玛蹄脂碎石混合料时必须采用纤维混合剂，最优良的是采用木质素纤维。本技术就是这种木质纤维生产技术。本生产技术有回收废纸生产法和稻草灌木制浆生产法，生产的路用木质纤维质量达到国外同类产品水平，整套制备工艺简单，生产成本低，易于实现工业化生产。根据市场需要，还可为用户开发便于贮藏和运输的颗粒状路用木质纤维。主要技术指标：1、木质纤维含量：70%~75

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