[發明專利]一種研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的實驗裝置及方法

有效

• 申請號: 202110293037.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113075249B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 楊汝馨;唐翔宇;王根緒;崔俊芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院;水利部成都山地災害與環境研究所
• 主分類號: G01N25/14
• 分類號: G01N25/14;G01N25/20
• 代理公司: 深圳紫晴專利代理事務所(普通合伙) 44646
• 代理人: 陳映輝

本發明公開了一種研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的實驗裝置與方法，包括坡式凍土凍融試驗槽和用于向其內部進行灑水的人工模擬降雨部件和用于對凍土凍融試驗槽進行冷凍的單向制冷部件以及用于對凍土凍融試驗槽中凍土進行解凍的單向光輻射加熱部件，本發明提供的研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的試驗裝置，將降雨、降雪和凍土融化的水分輸入都考慮在內來研究壤中流的變化，對人們更全面地研究坡地降雨輸出特征很有作用。

技術領域

本發明涉及實驗設備技術領域，具體是一種研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的實驗裝置與方法。

背景技術

青藏高原東緣的地形急變帶是氣候變化的敏感區域，旱季存在季節性凍土，雨季降水較充沛，且該地區具有基巖破碎、地表以粗顆粒為主，包氣帶大孔隙十分發育的特點，壤中流發育而成為水文循環中的重要環節。

然而受到地形復雜、空間變異性高，以及野外坡地地下隱蔽性高和難以進行原位監測的影響和現有的實驗條件的限制，坡地凍土融化和雨雪轉化和地下輸出機制還不清楚。因此，建立一種可以在室內利用的研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的試驗裝置很有必要，為研究青藏高原東緣地形急變帶土壤水文過程提供一些幫助。

發明內容

本發明的目的在于提供一種研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的實驗裝置與方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種研究坡地凍土融化和雨雪轉化特征的實驗裝置，包括坡式凍土凍融試驗槽和用于向其內部進行灑水的人工模擬降雨部件和用于對凍土凍融試驗槽進行冷凍的單向制冷部件以及用于對凍土凍融試驗槽中凍土進行解凍的單向光輻射加熱部件。

作為本發明進一步的方案：所述凍土凍融試驗槽包括支撐架和設置在其上端帶有保溫層的不銹鋼槽體，所述支撐架用于調節不銹鋼槽體的傾斜角度，所述不銹鋼槽體中填充有土壤層，所述土壤層自下而上依次包括礫石層、低有機質礦質土、高有機質表土，礫石層、低有機質礦質土和高有機質表土中分別設有檢測器，所述檢測器包括土壤水分傳感器和土壤溫度傳感器，礫石層、低有機質礦質土和高有機質表土所在的不銹鋼槽體較低一側分別設有地表徑流出水口、側向壤中流出水口、滲漏水出水口，每個出水口處都設有一個集流槽，集流槽與自記翻斗計相連接，以監測產流量。

作為本發明進一步的方案：所述支撐架包括一個用于支撐不銹鋼槽體底部的底板和設置在底板左右兩端的支撐柱，左右兩側的支撐柱之間通過定位桿連接固定，右側的支撐柱的高度高于左側的支撐柱高度，所述不銹鋼槽體左側與左側的支撐柱轉動連接，其右端與右側設有用于插入右側支撐柱表面定位孔中的插銷，所述定位孔的數量設有若干個，且等間距分布在支撐柱表面，這樣就可以通過插銷與定位孔的配合來實現對不銹鋼槽體傾斜角度進行鎖定。

作為本發明進一步的方案：所述人工模擬降雨部件包括設置在凍土凍融試驗槽上方的供水水管道，所述供水水管道下側面設有若干個用于噴水的噴嘴，所述供水水管道的一端連接水泵的出水端，所述水泵的進水端與水箱的出水端連接，所述供水水管道上設有用于節流的閥門。

作為本發明進一步的方案：所述單向制冷部件包括設置在凍土凍融試驗槽上方的蒸發器，蒸發器的冷媒進口與制冷機組冷媒出口連通，所述蒸發器外側設有制冷頂蓋。

作為本發明進一步的方案：所述單向光輻射加熱部件包括設置在凍土凍融試驗槽上方的固定架，固定架上分布有若干個加熱燈，所述加熱燈串聯有電源和開關。