《水土流失智能监测》课件-课时12 风蚀概述及观测场监测

水土流失智能监测Intelligentmonitoringofsoilerosion风蚀概述与原理02观测场侵蚀监测目录Contents01风蚀概述与原理01风蚀概述与原理风蚀是以风为外营力的侵蚀类型，在风力作用下，地表物质发生位移，从而导致岩石圈（或土壤圈）的破坏和损失过程，是风沙活动的关键环节。风蚀迎面吹蚀底面潜蚀正面风作用力地表层里形状阻力或涡旋阻力反向掏蚀背风面和侧面渗透压力类型作用力发生位置自然界风蚀错综复杂，通常正向吹蚀和反向、侧向掏蚀同时发生。风蚀概述与原理风蚀过程当风的速度达到起动风速时，地表沙粒便开始移运，产生风沙运动，形成风沙流。风沙运动悬移跃移表层蠕移风搬运颗粒的形式风蚀概述与原理蠕移沙粒沿地表面的滚动或滑动。沙粒粒径(0.5~2.0mm)跃移跃移运动是由风压力和颗粒的冲击而引起的。沙粒受风力抬升后进入气流加速运动，小角度下落时因空气阻力小仍具较大动能，撞击地面时自身反弹并溅起周围沙粒，形成连锁跃移。沙粒粒径(0.1～0.15mm)0102悬移沙土颗粒保持一定时间悬浮于空中而不同地面接触，并随气流以相同速度向前运动。沙粒粒径(<0.1mm)03沙床上和细石床面上跃移运动(Bagnold，1941)(a)细石地面(b)松散沙面风蚀概述与原理风蚀强度等级《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-2007)：风蚀强度划分为微度、轻度、中度、强度、极强度和剧烈6级风力侵蚀的强度分级级别床面形态(地表形态)植被覆盖率(%)(非流沙面积)风蚀厚度(mm/a)侵蚀模数[t/(km²·a)]微度固定沙丘、沙地和滩地>70<2<200轻度固定沙丘、半固定沙丘、沙地70~502~10200~2500中度半固定沙丘、沙地50~3010~252500~5000强烈半固定沙丘、流动沙丘、沙地30~1025~505000~8000极强烈流动沙丘、沙地<1050~1008000~15000剧烈大片流动沙丘<10>100>15000观测场侵蚀监测02观测场侵蚀监测观测场监测是开展地块监测和区域监测的基础，获得的基础数据是计算地块土壤风蚀流失量的重要依据。具有下垫面均一且具有区域代表性，位置固定且监测时间连续，监测指标全面且规范等特点观测场侵蚀监测2143观测场设置要求：每个观测场范围不小于100m×100m土壤类型、土地利用类型、植被类型、砾石覆盖度、地形起伏等相对均一，且具有区域代表性四周空旷，无人为干扰或者少有人为干扰；山地和丘陵区的坡地或者凹地处不能设置观测场四周设置细且较疏的金属丝围栏，减少围栏对观测场内风场干扰，并设立标志牌观测场侵蚀监测主要监测指标1——气象要素空气温度包括日最高、日最低和日平均气温，依据《地面气象观测规范、

空气温度和湿度》（GB/T35226-2017）规定，以摄氏度（℃）为单位。风包括风速和风向，依据《地面气象观测规范

风向和风速》（GB/T35227-2017）规定，风速记录以米每秒（m/s）为单位，风向以度（°）为单位，取整数。北为360°，东为90°，按顺时针方向依此类推，以1~360标度；以方位为单位，用16方位或8方位表示。降水量某一时间段内的未经蒸发、渗透、流失的降水，在水平面上累积的深度。依据《地面气象观测规范

降水量》（GB/T35228-2017）规定，降水以毫米（mm）为单位，取一位小数。观测场侵蚀监测主要监测指标2——土壤0~5cm表土的机械组成和质地类型土壤水分土壤容重有机质和碳酸钙含量水解性氮有效磷和速效钾含量地面温度土壤命名根据质地三角图砾石砂粒粉粒直径>2mm的矿物颗粒直径0.05~2mm的矿物和团聚体颗粒直径0.002～0.05mm的矿物和团聚体颗粒土壤颗粒的粒级划分土壤命名规则观测场侵蚀监测01土壤容重为单位体积的土壤质量(g/cm³)02土壤容重为单位体积的土壤质量(g/cm³)03土壤有机质和碳酸钙含量均按照质量百分比计算(%)04土壤水解性氮、有效磷和速效钾含量均按质量千分比计算(‰)地面温度依据《地面气象观测规范地温》(GB/T35233-2017)，包括地表温度、浅层地温(包含5cm、10cm、15cm、20cm深度)、深层地温(包含40cm、80cm、120cm、320cm深度)、草面温度和雪面温度的观测。观测场侵蚀监测主要监测指标3——地表覆被具体指标植被土壤结皮砾石覆盖度农地中土块覆盖度1、植被自然生长和人工种植（含作物）的所有存活和枯死的植物，耕地上的直立作物残茬和秸杆。观测场侵蚀监测1、植被植被监测具体指标植被类型（天然和人工的草地、灌木林和乔木林，以及混生植被）植被建群种或作物种植被覆盖度（%）植被平均高度（m）植株平均侧影面积（cm2）平铺在耕地上的枯死作物秸杆，监测指标包括：作物种秸杆覆盖度（%）每平方米秸杆干重（kg/m2）观测场侵蚀监测2、土壤结皮物理性结皮：雨滴冲溅下土壤颗粒被分散，土壤表层孔隙被堵塞后形成，或大气降尘沉积在地表形成的薄层硬壳，不含或者很少含有活体生物。具体指标结皮性质结皮厚度(mm)抗剪强度(Pa)结皮覆盖度(%)表层土壤在物理、化学或生物作用下形成的致密薄层物理性结皮、生物性结皮生物性结皮：表层土壤在苔类、藻类、地衣类、真菌和细菌等参与下，形成的复杂聚合体薄层硬壳。观测场侵蚀监测3、砾石具体指标：砾石平均直径(mm)和砾石覆盖度(%)直径大于2mm的矿物颗粒，由风力或者流水侵蚀形成的地表残积物。4、耕地土块覆盖度具体指标：土块大小、土块覆盖度(%)耕地在翻耕情况下，土块所占面积与观测场总面积的百分比。观测场侵蚀监测主要监测指标4——地坡度与小微地形具体指标地面坡度(坡度、坡长和坡向)小微地形(地表糙度、沙丘形态、坡度等)1、地面坡度坡度：被监测地面与水平面的夹角(°)坡长：监测地面从坡脚至坡顶的实际长度(m)坡向：监测坡面的朝向(°)观测场侵蚀监测2、小微地形地表糙度：地表单元曲面面积与投影面积之比，它是反映地表起伏变化的指标（无量纲）沙丘形态：沙丘数量、沙丘高度、沙丘长度和宽度、沙丘面积、沙丘走向沙丘高度沙丘迎风坡脚或者背风坡脚最低处与沙丘顶部的高差(m)沙丘长度沙丘在水平投影面上的最大长度(m)沙丘宽度沙丘长度测量线相垂直方向上的宽度(m)沙丘面积沙丘在水平投影面上所占的面积(m²)沙丘走向沙丘长度测量线的走向[单位为度(°)]观测场侵蚀监测主要监测指标5——风沙流与大气降尘1、风沙流风力作用下土壤颗粒被扬起，沿地面及近地面空间运动的携沙气流现象。具体指标每月在8个方位(N、NE、E、SE、S、SW、W、NW)的输沙率和风沙流结构输沙率和风沙流结构沿主风向的变化输沙率：单位时间单位宽度内通过的土壤颗粒质量流量。观测场侵蚀监测2、大气降尘空气环境条件下，靠重力自然沉降在集尘缸中的颗粒物。具体指标每半月降尘量(g/m²)每次沙尘暴期间的降尘量(g/m²)沙尘暴起止时间(时:分-时:分)降尘量：在规定的时段内，单位面积沉降的尘量。观测场侵蚀监测主要监测指标6——风蚀厚度和风蚀量风蚀厚度一定时间内监测区因风蚀导致原地面高程下降的幅度或被风吹走的土壤厚度。正值表示被侵蚀降低的幅度，负值表示因风沙沉积抬升的幅度。01风蚀量风蚀量单位时间和面积内，土壤被风吹蚀量与堆积量的净差值。正值：风蚀(吹走＞堆积)。负值：风积(堆积＞吹走)。02每月风蚀厚度(mm)每月风蚀量(kg/m²)每次沙尘暴期间的风蚀量(kg/m²)观测场侵蚀监测库布齐沙漠“绿进沙退”在内蒙古