风沙观测技术与系统化观测设备

该技术成果基于省部计划项目，是在黄河乌兰布和沙漠段入黄风沙观测场（全国水土保持监测网络风蚀监测点）、水利部牧区水利科学研究所草地水土保持生态观测研究站（全国水土保持监测网络风蚀监测点、水利部水土保持科技示范园区）进行连续8年野外定位观测及风洞试验模拟的基础上研究集成，由风沙观测技术和对应的观测设备组成。共取得5项国家发明专利，包括“沙物质蠕移收集器”、“一种测定冰面风沙流及输沙通量的可旋转集沙仪”、“一种干旱半干旱区降尘采样装置”、“一种土壤风蚀测量装置”、“土壤风蚀测量方法干旱半干旱区降尘采样装置”）。

▲技术原理

依据风沙物理学、风沙地貌与治沙工程学、空气动力学的基本原理，集成对蠕移、跃移、悬移沙物质进行长序列、全过程、多要素的观测技术与系统化观测设备。

▲技术特点

（1）风沙观测技术明确了风沙观测中的一般规定、布设原则、监测设备、监测内容、指标体系、计算方法等。

（2）沙物质蠕移收集器表面模拟仿真了沙物质地表，并安装跃移质拦截装置，提高了收集精度和准确性。

（3）土壤风蚀测量装置及土壤风蚀测量方法解决了风蚀测量受微地形变化造成的测量误差，且实现了风蚀测量由点到微面域扩展。

（4）测定冰面风沙流及输沙通量的可旋转集沙仪提供了基座护罩隔离装置和全新结构集沙筒，提高了集沙仪的收集效率。

（5）干旱半干旱区降尘采样新型装置，提高了降尘收集的纯度与效率。

▲技术指标

（1）干旱半干旱区降尘采样装置的降尘筒内径20cm、高40cm；降尘容量5000g；双层滤网间距8cm，降尘收集效率≥93%、收集纯度≥97%。

（2）沙物质蠕移收集器的进沙孔径为5mm；筒体直径200mm、高250mm；盛沙盒容量1000g；跃移质拦截网位于进沙孔正上方20mm处。

（3）土壤风蚀测量装置的水平测量范围为100cm×100cm方形区域内任意一点；垂直测量范围为±50cm测量厚度。

（4）测定冰面风沙流及输沙通量的可旋转集沙仪收集范围为0~100cm；每间隔5cm并排设置2个圆形进沙口；积沙容量300g。

▲应用范围及前景

适用于水土流失动态与生产建设项目的风蚀监测，气象站沙尘监测，观测研究及行业部门监管使用。目前已推广风沙系统化观测设备141台（套）。

案例1：中国林业科学研究院沙漠林业实验中心在开展干旱区荒漠化治理效益与生态安全格局构建技术研究中应用蠕移收集器27个、降尘采样装置27个。

案例2：内蒙古农业大学沙漠治理学院在开展重点区域荒漠化过程与生态修复研究示范项目中应用多功能通量塔1个、50层旋转积沙仪3个。

案例3：磴口县水务局内蒙古磴口县二十里柳子风蚀观测场（监测点编号DA1520157110）监测三盛公至乌海水库段全长89.1km风沙入黄断面，共建立11处不同类型的观测场，应用蠕移收集器11个、降尘采样装置52个、旋转集沙仪11个、多功能风沙通量塔2座。

案例4：内蒙古自治区阿拉善盟林业治沙研究所在内蒙古阿拉善盟额济纳旗沙化封禁保护区监测，内蒙古阿拉善盟阿拉善左旗沙化封禁保护区监测中应用土壤风蚀测量装置1套、降尘采样装置6个。

▲技术原理