[发明专利]一种冻土退化条件下水理特征模拟装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种冻土退化条件下水理特征模拟装置及测试方法，包括支撑机构、实验机构、控温机构、监测机构，所述支撑机构上端安装有所述实验机构，所述实验机构外部设置有所述控温机构，所述实验机构内设置有所述监测机构。本发明利用控温机构和监测机构配合，可以根据温度变化进行建立模型，从而提高检测效果和实验数据的准确性；利用双控温机构提高控温效果；采用环绕式扫描检测，全面获取不同温度下的微观结构，提高检测效率；流量传感器实时记录进出水量，计算渗透系数。最终能获取温度变化条件下冻土水理参数的连续数据，定量刻画不同温度下的微观结构与渗透系数的关系，建立三者之间的函数方程。

技术领域

本发明涉及冻土监测领域，特别是涉及一种冻土退化条件下水理特征模拟装置及测试方法。

背景技术

受气候变化与人类活动影响，青藏高原气温持续上升，多年冻土呈退化趋势，高寒冻土区的重要水源涵养与生态维持功能受到严重威胁。多年冻土在气候变化与人类活动影响下物理特性(微观结构、地温)的变化以及与地下水循环密切相关的水理特征渗透系数的演变机制十分值得关注。冻土在退化条件下新的水热盐运移特征及再平衡下的地下水循环演变响应机制，新条件下极其复杂的地下水循环方式、途径、水质、水量演变过程，都应深入研究，而这些研究的基础都是冻土的水理特征。

过去一般认为冻土是相对隔水层，但是各国研究者在不同时期利用各种不同方法调查研究了冻土的存在对土壤中水力传导率和土壤渗透性的影响，发现冻土并非完全隔水层，液态水分能够在非饱和冻土层中迁移，甚至高度异质性的、有时是隔水的基岩也允许入渗。尤其在冻土退化条件下的“高温”冻土区内，冻土的微观结构及渗透系数随地温的变化过程极为复杂，需要采用必要的试验手段获取连续数据，确定三者的之间的定量方程函数关系。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种冻土退化条件下水理特征模拟装置及测试方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种冻土退化条件下水理特征模拟装置，包括支撑机构、实验机构、控温机构、监测机构，所述支撑机构上端安装有所述实验机构，所述实验机构外部设置有所述控温机构，所述实验机构内设置有所述监测机构；

所述实验机构包括密封箱、出水管、进水管，所述密封箱进水端设置有所述进水管，所述密封箱出水端设置有所述出水管，所述密封箱内部填充有冻土；

所述控温机构包括第一控温箱、第二控温箱、连接管、第一循环泵，所述第一控温箱设置在所述密封箱前端，所述第二控温箱设置在所述密封箱后端，所述第一控温箱、所述第二控温箱内部均设置有传输管，所述第二控温箱相对于所述密封箱内部设置有导温管，所述导温管贯穿所述密封箱，所述第一控温箱、所述第二控温箱下端均安装有所述连接管，一端所述连接管下端连接有所述第一循环泵，所述第一循环泵下端连接有电热箱，另一端所述连接管下端连接有第二循环泵，所述第二循环泵下端设置有制冷箱，温度传感器安装在所述密封箱内部；

所述监测机构包括CT扫描仪、透水石、流量传感器，所述CT扫描仪设置在所述密封箱中部外围，两个所述透水石分别设置在所述密封箱内部两端，所述透水石和所述出水管、所述进水管之间均设置有所述流量传感器。

优选的：所述支撑机构包括底座、万向轮、工作台、处理器，所述底座下端安装有所述万向轮，所述底座上端安装有所述工作台，所述工作台上端安装有所述处理器。

优选的：所述密封箱为非金属的增强尼龙制品，便于扫描，所述密封箱、所述工作台均通过螺栓连接所述底座。

如此设置，所述工作台起承载作用。

优选的：所述进水管、所述出水管通过螺纹连接所述密封箱。

如此设置，通过螺纹连接保证了密封性。

优选的：所述第二控温箱通过螺纹连接所述导温管，所述导温管滑动连接所述密封箱，所述密封箱和所述导温管之间设置有密封圈。