DB15∕T 1017-2016 风沙区入河风积沙量监测技术规程(内蒙古自治区).pdf

ICS 13.080 B 11 备案号：50050-2016 DB15 内蒙古自治区地方标准 DB15/T 10172016 风沙区入河风积沙量监测技术规程 2016 - 06 - 30 发布 2016 - 09 - 30 实施 内蒙古自治区质量技术监督局 发 布 DB15/T 10172016 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 监测项目与监测方法 . 2 4.1 监测点布设原则 . 2 4.2 监测项目 . 2 4.3 监测方法 . 3 5 监测设备 . 4 5.1 小型自动气象站 . 4 5.2 全方位定点集沙仪 . 4 5.3 全方位沙尘悬移水平通量集沙仪 . 4 5.4 方口 50 路 1 米梯度集沙仪 . 4 5.5 其他常规监测设备 . 5 附录 A（规范性附录） 环境现状调查 . 6 附录 B（规范性附录） 起沙风况统计 . 7 附录 C（规范性附录） 监测指标体系 . 8 I DB15/T 10172016 前 言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由内蒙古自治区水利厅提出并归口。 本标准主要起草单位：水利部牧区水利科学研究所。 本标准参加起草单位：山东农业大学、黄河水利科学研究院。 本标准主要起草人：何京丽、郭建英、李锦荣、尹瑞平、杨志勇、田世民、董智、梁占岐、邢恩德、荣浩、刘艳萍、珊丹、刘铁军、吴永胜、崔崴、张欣、田秀民、刘静、王文君。 II DB15/T 10172016 风沙区入河风积沙量监测技术规程 1 范围 本标准规定了风沙区入河风积沙量监测的术语和定义、监测项目、监测方法与监测设备。 本标准适用于风沙区入河风积沙量监测。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 20465 水土保持术语 SL 277 水土保持监测技术规程 SL 342 水土保持监测设施通用技术条件 3 术语和定义 GB/T 20465与SL 342界定的下列术语及定义适用于本文件。为了便于使用，以下重复列出了其中的某些术语和定义。 3.1 风蚀 wind erosion 风力侵蚀的简称，属于土壤侵蚀类型中的一类。风蚀是指在风力作用下，地表土壤、土壤母质及岩屑（含沙粒）、松散岩层被破坏、剥蚀、搬运和沉积的过程。 SL 342-2006，术语2.0.2 3.2 风沙流 sand flow 气流和沙质地表相互作用下而形成的气固两相流。 即沙粒被风扬起并随风沿地面及近地空间搬运前进形成的挟沙气流。 GB/T 20465-2006，术语2.1.18 3.3 输沙量 sediment transport discharge 风对沙输送能力大小的度量， 指气流在单位时间内通过单位面积所搬运的沙量， 也称风沙流固体流量。 3.4 1 DB15/T 10172016 起沙风速 threshold velocity for transportation of sand 指距地表2 m高度的风速逐渐增大到某一临界值后， 地表沙粒由静止状态进入运动状态的临界风速。 3.5 入河风积沙量 aeolian sediment amount input to river 指在风力作用下将河道边界外两岸地表沙物质以风沙流的形式进入河道边界以内的沙物质量。 3.6 沙化土地 sandy land 指在各种气候条件下，由于各种因素形成的、地表呈现以沙物质为主要标志的退化土地。 3.7 流沙比例 shifting sand proportion 指不同沙化土地类型中，流沙面积占该地区土地总面积的百分比。 3.8 流动沙地（丘） moving sandy land or mobile dune 指土壤质地为沙质，植被盖度50 %，地表沙物质常处于流动状态的沙地或者沙丘。 3.9 半固定沙地（丘） semi-fixed sand land or semi-fixed dune 指土壤质地为沙质，10 %植被盖度30 %（乔木林冠下无其他植被时，郁闭度0.50），10 %流沙比例50 %，局部受风蚀破坏，出现风蚀坑和吹扬灌丛沙堆及小片流沙的沙地或者沙丘。 3.10 固定沙地（丘） fixed sand land or fixed dune 指土壤质地为沙质， 植被盖度30 % （乔木林冠下无其他植被时， 郁闭度0.50） ， 流沙比例10 %，地表仅有斑点状流沙的沙地或者沙丘。 4 监测项目与监测方法 4.1 监测点布设原则 4.1.1 根据监测区域土地利用类型、沙化土地类型、植被类型的分布，确定监测单元的布局。 4.1.2 各监测单元根据实际立地条件合理布设监测点。 4.1.3 监测点布设在距离河道边界的 300 m 范围内。 4.1.4 监测点应有代表性，稳定性强，可进行连续、动态监测，同时应便于观测和管理。 4.2 监测项目 4.2.1 不同沙化土地类型或土地利用类型河道边界长度、走向及河道面积。 2 DB15/T 10172016 4.2.2 旷野 2 m 或 10 m 高度风速、风向。 4.2.3 不同风速条件下不同沙化土地类型或土地利用类型输沙量。 4.2.4 不同沙化土地类型或土地利用类型土壤容重、机械组成、风蚀厚度及降尘量。 4.2.5 不同沙化土地类型植被盖度、流沙比例。 4.2.6 流动沙丘移动速度、相对高度及走向详见附录 A 表 A.1, 附录 C 表 C.1。 4.3 监测方法 4.3.1 河道边界确定 有防洪堤段，以防洪堤作为河道的边界；无防洪堤段，根据水文资料和遥感影像资料（分辨率 2 m或者 5 m），以夏季历史最大洪水位线和冬季冰封期冰面最大覆盖区的最高线为界。 4.3.2 不同沙化土地类型或土地利用类型河道边界长度与走向确定 利用高分辨率（不低于 5 m 分辨率）遥感（航拍）影像资料和实地调查相结合的方法确定河道不同沙化土地类型或土地利用类型边界长度与走向。 4.3.3 起沙风况统计 利用 2 m 高度小型自动气象站记录风向与风速数据，每 10 min 记录一次风向与风速数据。统计出16 个风向大于起沙风速的不同风速的持续时间。如利用地方气象部门 10 m 高度气象台的气象数据时，应转换为 2 m 高度的气象数据。详见附录 B 表 B.1。 4.3.4 起沙风速观测 利用风速仪进行野外观测或者利用风洞试验进行观测确定。 4.3.5 输沙量测定 利用小型自动气象站、全方位定点积沙仪、全方位沙尘悬移水平通量集沙仪、方口50路1米梯度集沙仪对监测区域不同植被沙化土地类型或土地利用类型的输沙量进行观测， 确定不同风速、 不同立地条件下的输沙量。 4.3.6 沙丘移动速度观测 方法如下： a) 定位地形测量法。选择不同类型和高度的典型沙丘，在沙丘正前方及四周埋设边界桩，边界桩埋深 1 m，外露 1 m。采用全站仪或 RTK 进行全地形测量，测量 1:200 的地形图，每年或者每季度测量一次， 测量后绘制沙丘形态平面图和等高线图， 利用测量软件比较分析得到沙丘的移动方向、移动距离及形态变化，计算沙丘移动速度。 b) 遥感影像监测法。 利用高分辨率的遥感影像或者无人机航拍影像监测沙丘的运动及其外貌特征的变化。收集不同时期的高精度卫星遥感影像或者定期的航拍影像资料，采用 GIS 或者 Edars等软件进行分析不同时期影像资料中沙丘的位置与外貌形态的变化， 从而推算出在该时期内沙丘的移动速度、形态的变化。 4.3.7 入河风积沙量估算 入河风积沙量不仅与下垫面和风力状况有关，而且与某一风向和河岸的夹角以及沿岸不同土地利用类型的长度有关。实际工作中可按下式来估算入河风积沙量： 3 DB15/T 10172016 3q10siniiiiLTQ=（ ）.（1） 式中: Q 年入河风积沙量，单位为吨（t）； qi 为大于起沙风的某一风速下的平均输沙量，单位为千克/米小时（kg/mh） ； Ti 为某风向大于起沙风的风速年均持续时间，单位为小时（h） ； Li 河道岸边受某一风向影响的土地利用类型断面的长度，单位为米（m） ； i 某一风向与河道岸边之间的夹角，单位为度（） 。 5 监测设备 5.1 小型自动气象站 小型自动气象站的整套系统由数据采集器、 传感器、 安装支架、 软件等部件组成， 可同时监测风速、风向、土壤水分、温度等多种环境因子。仪器基本参数要求为：工作温度在-40 +60 ，数据记录时间为 10 min，数据采集频率为 1 min，风速、风向最大承受风速 55 m/s，风速的启动风速为 1 m/s，分辨率 0.1 m/s，测量范围 0 m/s 55 m/s；风向测量范围 0355，精度5，分辨率 1.4，其他传感器可根据观测需求确定其参数。 5.2 全方位定点集沙仪 全方位定点集沙仪： 是一种测量方便、 全方位、 长期定点的集沙仪， 高度 1 m， 能区分不同风向 （16个方向）沙流的全方位集沙仪，可在无人看管或沙风暴特定环境下，获得在单位时间里不同风向单位面积流沙的收集，集沙盒容量：0.01 g5000 g。取样时间 3-5 月份一个月收集 1 次，其他时间一个季度取样 1 次。 采样时用硬质毛刷将积沙盒的沙物质刷干净， 倒入预先准备好的自封袋， 带回实验室进行称量。相同立地类型应设 2 个以上观测点，间距不小于 50 m。 5.3 全方位沙尘悬移水平通量集沙仪 全方位沙尘悬移水平通量集沙仪： 用于收集地面以上随风一起水平移动的沿地表不同高度沙物质量的仪器，主要用于长期野外的定位监测。旋转式流线型通风集沙盒，进沙面积：20 mm50 mm，集沙盒容量：0.01 g500 g，水平沙样采集高度为 20 cm、50 cm、100 cm、150 cm。采样间隔根据监测需要而定，一般可以在 130 天的固定时间称重，采样时用硬质毛刷将积沙盒的沙物质刷干净，倒入预先准备好的自封袋，带回实验室进行称量。200 cm 处放置降尘缸，降尘缸内径 20 cm，高度 30 cm，降尘采用湿收法为宜，相同立地类型应设 2 个以上观测点，间距不小于 50 m。 5.4 方口 50 路 1 米梯度集沙仪 方口 50 路 1 米梯度集沙仪： 是用于收集地面以上随风一起水平移动的沿地表 0-100 cm 连续不同梯度沙物质量的仪器，为整体旋转式集沙仪，主要用于输沙量的测定。进沙口规格：20 mm20 mm，进沙口末端有排气孔；进沙口数量：50 个；进沙口总高度：1 m；盛沙盒容量 0.0190 g。采样间隔根据监测需要和风力条件而定，一般可以在 3 分钟至 7 天的时间称重。采样时倒入预先准备好的自封袋，并利用螺丝刀敲打积沙盒，直到倒干净为止，带回实验室进行称量。相同立地类型应设 2 个以上观测点，间距不小于 50 m。 4 DB15/T 10172016 5.5 其他常规监测设备 常规设备主要有皮尺、钢尺、钢卷尺、测绳、罗盘仪、测距仪、RTK、高精度 GPS、烘箱、环刀、铝盒、土壤筛、土钻、测钎、木桩等。 5 DB15/T 10172016 A A 附 录 A （规范性附录） 环境现状调查 表A.1 河道两岸环境现状调查表 地点与经纬度 土地利用类型 植被 类型 植被盖度 或郁闭度 % 植被平均高度 m 土壤 质地 流沙所占 比例 % 地表风蚀状况或沙丘分布规律 沙丘 类型 沙丘 高度 6 DB15/T 10172016 B B 附 录 B （规范性附录） 起沙风况统计 表B.1 2 m高度不同风向大于起沙风的风速年均持续时间 风向 大于起沙风的风速（m/s） 合计 5.0-5.9 6.0-6.9 7.0-7.9 8.0-8.9 9.0-9.9 10.0-10.9 11.0-11.9 12.0-12.9 N NNE NE ENE E ESE SE SSE S SSW SW WSW W WNW NW NNW 合计 应根据实际监测区域的起沙风速与最大分速进行调整。 7 DB15/T 10172016 C C 附 录 C （规范性附录） 监测指标体系 表C.1 入河风积沙量监测指标体系 监测目标 监测内容 监测指标 入 河 风 积 沙 量 土地利用状况 土地利用类型 耕地、草地、林地、建设用地、水域、未利用地的分布，面积，土壤容重及机械组成 沙化土地类型 流动沙地（丘） 、半固定沙地（丘） 、固定沙地（丘）的分布，面积，流沙比例 流动沙丘 沙丘的迎风坡长度，迎风坡坡度，背风坡长度，背风坡坡度，沙丘高度，沙丘宽度，沙丘移动速度 植被状况 不同土地利用状况下的植被种类组成，乔木的平均树高、胸径、郁闭度，灌木的平均高度、冠幅、盖度，草本的平均高度、盖度 河道边界状况 河道边界划分，不同土地利用状况河道边界的长度、走向 起沙风况 2m 高度起沙风速，大于起沙风速的风速、风向的大小、持续时间，风向与河道边界的夹角 风沙流运移特征 不同土地利用状况下的风沙流结构与输沙量 8