[發明專利]一種模擬地表移動與植被影響關系的觀測系統及使用方法

在審

• 申請號: 202010851781.0
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN114076814A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 張凱;郭俊廷;李全生;宋立兵
• 申請（專利權）人: 神華神東煤炭集團有限責任公司;北京低碳清潔能源研究院;國家能源投資集團有限責任公司
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;何嬌

本發明公開了一種模擬地表移動與植被影響關系的觀測系統及使用方法，觀測系統包括：承載裝置，其用于承載被測植物及植物根系所處的目標地表，固定樁，其設置在所述目標地表外圍，模擬裝置，其設置在所述固定樁上，所述模擬裝置與承載裝置連接且可使其上下移動，用于模擬所述目標地表連續的移動變形；以及觀測裝置，其用于觀測所述目標地表移動變形后所述植物根系的形態變化并獲取相關參數。本發明可以實地模擬并觀測地表連續移動變形對植物根系的影響，從而分析井下開采對于地表植物根系的影響特征和規律，進而總結植被受開采損害后能否自我修復。本發明在模擬時確保了植物不受其他因素影響，并進行原位、無損、定量地測量。

技術領域

本發明涉及礦區生態監測領域，尤其涉及一種模擬地表移動與植被影響關系的觀測系統及使用方法。

背景技術

相比于我國東部，西北地區的生態環境相對脆弱，主要是干旱半干旱地區，土地荒漠化嚴重。因此煤炭開采對于生態環境的影響也更加嚴重。一方面，開采導致的地表移動變形會加劇水土流失，降低土壤含水率及植物生長所需養分和礦物元素等；另一方面，開采還會改變植物根系的狀態，嚴重時甚至會拉斷一些根系，進而影響到植物的生長發育。

目前常用的礦區植被開采影響多采用室內盆栽試驗及現場調查的方式，但室內研究與氣候等環境條件差異大，且極少涉及現場試驗及采動影響后的自修復研究。

現場試驗主要采用根管觀測，觀測區域有限且對損傷后植物的自修復能力難以準確判斷。現場研究開采沉陷對地表植被的影響常采用大范圍整體影響分析，多使用衛星遙感、無人機等方法確定整個礦區的植被變化。

在現有技術中并沒有地表變形對單株植物具體影響的相關研究，也沒有相對成熟的裝置來模擬地表移動變形對個體植物的影響。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種模擬地表移動與植被影響關系的觀測系統，能夠實地模擬地層開采引起的地表連續的移動變形，在保證原生植物不受其他因素的影響下，原位、無損、定量地測量地表形變后植物根系的變化，探究地表移動變形對植物根系及植物生長發育的影響。

本發明還提供了一種上述模擬地表移動與植被影響關系的觀測系統的使用方法，通過該方法能夠分析井下開采對地表植被的影響特征和規律，進而分析植被在開采損害后的自我修復能力。

本發明提供的一種模擬地表移動與植被影響關系的觀測系統，包括：

承載裝置，其用于承載被測植物及植物根系所處的目標地表，

固定樁，其設置在所述目標地表外圍，

模擬裝置，其設置在所述固定樁上，所述模擬裝置與承載裝置連接且可使其上下移動，用于模擬所述目標地表連續的移動變形；以及

觀測裝置，其用于觀測所述目標地表移動變形后所述植物根系的形態變化并獲取相關參數。

進一步，所述模擬裝置包括與所述承載裝置連接的自動松緊裝置以及與所述自動松緊裝置連接的升降裝置，升降裝置與自動松緊裝置相配合以控制所述目標地表產生位移。

進一步，所述升降裝置包括設置在所述固定樁內部的固定端，以及可沿所述固定端上下移動的滑動端。

進一步，所述自動松緊裝置包括設置在所述固定樁內部的滑輪，以及繞設在滑輪上的尼龍繩，所述滑輪上安裝有用于感應尼龍繩拉緊度的拉力傳感器，所述尼龍繩的末端穿出所述滑動端上供尼龍繩穿出的開口。

進一步，所述承載裝置包括層疊布設的多層篩網，每層篩網的目數大于100目。

進一步，所述篩網包括鐵絲網，以及位于鐵絲網邊緣的可形變的塑料篩網。

進一步，所述目標地表的橫截面為方形，目標地表所在地塊相對的兩側設置有觀測坑，觀測坑中所述地塊的外露面上設置有玻璃板。