风沙区入河风积沙量监测技术规程DB15／T 1017-2016.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 3q 10 sinii iiLT Q=（）.（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