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1、 生态定位站一站式解决方案 1 / 16 森林生态站的森林生态站的基础设施基础设施设计设计与施工难点、要点与施工难点、要点浅析浅析 写在最前面写在最前面 随着“随着“生态中国生态中国”的的前进前进步伐步伐，越来越多，越来越多的生态定位的生态定位站在全国各地站在全国各地区建立起来区建立起来，甚至有些，甚至有些 先行者已经建立起城市生态定位站。先行者已经建立起城市生态定位站。生态定位站生态定位站的建设包含的建设包含精确构筑物基建及精确构筑物基建及进口设备安装进口设备安装 调试，基建上多数由于调试，基建上多数由于资金限制资金限制，或者是相关设计单位缺乏相关经验或者是相关设计单位缺乏相关经验，再者缺少
2、相关专业施，再者缺少相关专业施 工队伍，工队伍，经常出现各种问题；设备采购与安装方面主要是各个经常出现各种问题；设备采购与安装方面主要是各个仪器仪器参数复杂参数复杂，可选可选仪器太多仪器太多 摸不清头绪；摸不清头绪； 笔者笔者土木工程师，土木工程师， 2006 年第一次承接年第一次承接生态定位站基建工程， 截止到今年已经有生态定位站基建工程， 截止到今年已经有 10 个年头，个年头， 陆陆续续在南方各省承接了十余陆陆续续在南方各省承接了十余个生态定位站工程。从立项资料个生态定位站工程。从立项资料搜集搜集、项目概算、项目概算预算预算、基建基建 项目施工、设备项目施工、设备选选购等方面积累了一定的
3、经验。购等方面积累了一定的经验。近日南近日南方某省会城市拟建城市生态定位站，方某省会城市拟建城市生态定位站， 邀请笔者邀请笔者帮忙做一个要点分析和概算帮忙做一个要点分析和概算。笔者笔者纯纯工科工科出身，出身，写东西写东西跟上刑场差不多，好容易凑跟上刑场差不多，好容易凑 足了这些，足了这些，有点乱，大家谅解。有点乱，大家谅解。 另外，笔者的单位提供一站式生态定位站建另外，笔者的单位提供一站式生态定位站建设服务，从立项、概预算、基建、设备采购与设服务，从立项、概预算、基建、设备采购与 安装安装一站式服务一站式服务。联系方式即为百度账号或联系方式即为百度账号或邮箱邮箱 一、一、 森林生态站的森林生
4、态站的设计依据设计依据 中华人民共和国林业行业标准森林生态系统定位研究站建设技术要求 （LY/T1626-2005） 中华人民共和国林业行业标准森林生态站数字化建设技术规范 （LY/T 1873-2010） 中华人民共和国林业行业标准森林生态系统定位观测指标体系 （LY/T 1606-2003） 中华人民共和国林业行业标准森林生态系统长期定位观测方法 （LY/T 1952-2011） 中华人民共和国林业行业标准森林生态站工程项目建设标准 中华人民共和国水文基础设施建设及技术装备标准SL415-2007 中华人民共和国地面气象观测规范 中华人民共和国建筑物防雷设计规范 GB_50057-2010
5、 中华人民共和国国家林业局陆地生态系统定位研究网络中长期发展规划（2008-2020 年） 二、二、 指导思想指导思想 森林生态系统定位研究站建设以实现野外观测和科学研究为一体的长期基地及可持续发 展为宗旨，以生态学、生态系统学及生物环境学理论为指导，以充分发挥森林的生态效益和 社会效益为目标，以森林群落组成、结构、能量循环、水分循环、养分循环及环境效益为观 测建设基础，遵循自然规律，依靠科学的设施、先进的观测和分析仪器，观测分析与研究并 重且持续推进，实现数据资源共享、大尺度服务效应，逐步建成完备的森林生态系统定位研 究站标准系列。 三、三、 森林生态站森林生态站的的意义意义 通过在典型森林
6、植被区建立长期连续观测点与样地，对森林生态系统的组成、结构、生 物生产力、养分循环、水循环和能量利用等在自然状况下或某些人为活动干扰下的动态变化 格局与过程进行长期连续定位观测，阐明生态系统发生、发展等演替过程的内在机制和自身 的动态平衡及参与生物地球化学循环过程等。 生态定位站一站式解决方案 2 / 16 四、四、 森林生态站的选址森林生态站的选址 a)森林生态站选址 应依据中华人民共和国林业行业标准森林生态系统定位研究站建设技术要求 （LY/T 626-2005）及国家林业局陆地生态系统定位研究网络中长期发展规划（2008-2020 年） 中 森林生态站建设与发展的要求，同时符合下列条件：
7、 1.具有科学性、代表性和典型性； 2.各种观测设施和仪器设备布设的可行性； 3.人为因素影响较小的地方； 4.具备电源、水源和通讯等外部协作条件。 b)森林生态站观测设施的布设，应符合下列条件： 1.森林生态站观测设施的布设应依据中华人民共和国林业行业标准森林生态系统定位 观测指标体系 （LY/T 1606-2003） 、中华人民共和国林业行业标准森林生态系统定位研 究站建设技术要求 （LY/T 1626-2005）和中华人民共和国林业行业标准森林生态站数字化 建设技术规范 （LY/T 1873-2010） 。 2.森林生态站观测设施的布设应按照统一规划、科学布局的原则，同时应充分考虑气候
8、和区域等方面的差异性，突出区域特色。 3.森林生态站观测设施的布设数量应根据森林生态站区域内代表性的地带性森林植被类 型（主要优势树种）多少和实际观测需求，以及地形、地貌、坡度、坡向、岩性、土壤等确 定。 五、五、 森林生态站的森林生态站的设计施工难点、要点设计施工难点、要点 依据中华人民共和国林业行业标准-森林生态系统定位研究站工程项目建设标准初 级站基础设施配置应满足下表： 名 称 单 位 数 量 用 途 备 注 地面气象观测站 个 1 气象因子观测 不包括仪器 森林气候气象站 个 1 森林气候因子观测 不包括仪器 综合观测塔 个 1 植物生理指标观测 不包括仪器 测流堰 个 2 集水区流
9、量观测 包括观测用房 地表径流场 个 3 地表径流量观测 固 定 样 地 ( 常规) 个 5 植物、动物、微生物观测研究 水、 电和通讯设施 试验、生活需要 主干道路 m 500 6m 宽、20cm 厚水泥路 野外观测道路 m 1500 3 m 宽砂石路 综合实验楼 m2 500 实验、办公和住宿多用 生态定位站一站式解决方案 3 / 16 大 门 座 1 围 墙 m 400 铁栅栏或砖围墙 标 志 牌 个 40 汽 车 辆 1 交通工具 总 计 基础设施设计施工难点和要点主要集中于地面气象站、综合观测塔、测流堰以及地表径 流场，综合海南、广西、广东、湖南等多个生态定位站的施工经验，笔者尝试着
10、对设计施工 难点要点做简单分析： 5.15.1 地面地面标准气象站标准气象站的设计的设计与施工与施工 地面标准气象站是森林生态站气象常规观测的一个主要组成部分， 森林生态站气象常规 观测主要气象要素是指能表征一特定地段内气候特征的温度、气温、气压、风、云、雨、雾、 降水等，表征近地层。由于森林生态效应在森林内部及其周围形成特殊气候，表征森林内垂 直梯度、水平气候特征及森林与大气界面层间的气候特征。表征森林内空气中部分化学物质 含量特征。因此建设森林生态系统地面气象观测是一项非常重要的任务，它是整个森林生态 系统观测和研究的基础，对它的设计更是要合理、精确。 地面标准气象站观测指标如下表： 表表
11、 5.15.1 地面标准气象站观测指标地面标准气象站观测指标 指标类别 观测指标 单位 观测频率 风 风速 m/s 10min 风向 空气温度 最低、最高温度 土壤温度 一定深度地温 空气湿度 相对湿度 % 辐射 辐射量 J/ 大气降水 降水总量 mm 每次降水观测 降水强度 5.1.15.1.1 环境要求环境要求 观测场应设在能较好地反映本区较大范围气象要素特点的地方，避免局部地形的影响； 观测场四周必须空旷平坦，避免设在陡坡、洼地或临近有公路、工矿、烟囱、高大建筑物的 地方；观测场应设在最多风向的上风方向，边缘与四周孤立障碍物距离大于该障碍物高度的 3 倍以上；距成排障碍物距离应大于其高度
12、的 10 倍以上；距较大的水体的最高水位线距离应 大于 100m。观测场四周 10m 范围内不能种植高杆植物。 5.1.5.1.2 2 观测地设计观测地设计 观测场 25m25m 的平整场地，由于需要安装辐射仪器，观测场南边缘向南扩展 10m。 要测定观测场的经纬度（精确到分）和拔海高度（精确到 0.1m） ，其数据刻在观测场 内的固定标志上。 观测场四周应设置 1.2m 高的稀疏围栏，围栏不宜采用反光太强的材料。观测场围栏 的门开在北面。场地应平整，保持有均匀草层（不长草的地区例外） ，草高不能超过 20cm。 对草层的养护，不能对观测记录造成影响。场内不准种植作物。 生态定位站一站式解决方
13、案 4 / 16 为保持观测场地自然状态，场内铺设 0.4m 宽的小路，人员只准在小路上行走。有积 雪时，除小路上的积雪可以清除外，应保护场地积雪的自然状态。 根据场内仪器布设位置和线缆铺设需要，在小路下修建电缆沟（管） 。电缆沟（管） 应做到防水、防鼠，并便于维护。 根据气象行业规定的防雷技术标准的要求，观测场的防雷属于第三类防雷建筑物，应 采用第三类防雷措施。 5.1.5.1.3 3 气象观测场的施工气象观测场的施工 （1）观测场地设计为 25m25m 平整场地，但是在实际施工过程中近 700 满足环境和设 计要求的场地很难找到，林内施工大型机械进入或砍伐植被也是不允许的，实际施工中选取
14、最具有代表性的场地，在满足设备安装的条件下适当缩小观测场地是可行的，笔者参与过施 工的最小观测场地为 12m16m； （仪器安装需要南北向长过东西向） （2）观测场围栏材料的选择：观测场四周应该设置 1.2m 高的稀疏围栏，且不宜采用反 光强的材料，理想材料为塑钢型材，其内层为矩形薄壁钢材，外层为 PVC 聚乙烯塑料，既能 满足围栏刚性和耐久度的要求，也能达到不反光的要求。 （3）防雷施工是该类气象站的必备条件，一般施工时可以沿着场地坡向向下迁延不小 于 20m 预埋防雷下引线至地级。 5.25.2 围栏材料的选择围栏材料的选择 生态定位站一站式解决方案 5 / 16 5.1.4购买设备技术指
15、标： 1. 数据采集器 紧凑型数据采集器，用来记录和储存气象及环境数据。共有 10 个通道（可扩展至 20 个通道） 。有数字和 模拟接口。 存储能力：2MB 电源供应：可为内置的 12V/6.5Ah 蓄电池或外部供应 10.8.15VDC 或 220VAC 或太阳能供电。 采集间隔：1 秒钟至用户可选 温度范围：-30.+60C 湿度范围：0-100% 显示(LCD)：3 行，每行 16 个字符。 数据输出：通过 RS232/485，USB 接口，可使用 SD 存储卡 外壳：不锈钢 外壳尺寸：380 x 300 x 155 mm 生态定位站一站式解决方案 6 / 16 2. 传感器： 2.1 风速风向传感器 风速测量范围: 0.3.50 m/s，精度: 0.3 m/s 输出：脉冲 工作电压: 4.18 V DC 风向测量范围: 0.360 o，精度: 1.5o 输出：同步串行 工作温度: - 30.+ 70 加热: 24 V AC/DC, MAX. 40 W 2.2 空气温湿传感器 温度测量范围: - 30.+ 70oC，精度： 0.1oC 温度测量元件：PT-100 1/3 DIN 相对湿度测量范围: 0.100%相对湿度，精度: 2% 相对湿度测量元件：电容传感器 传感器工作电压：9.30 VDC
