[发明专利]一种研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的实验装置与方法，包括坡式冻土冻融试验槽和用于向其内部进行洒水的人工模拟降雨部件和用于对冻土冻融试验槽进行冷冻的单向制冷部件以及用于对冻土冻融试验槽中冻土进行解冻的单向光辐射加热部件，本发明提供的研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的试验装置，将降雨、降雪和冻土融化的水分输入都考虑在内来研究壤中流的变化，对人们更全面地研究坡地降雨输出特征很有作用。

技术领域

本发明涉及实验设备技术领域，具体是一种研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的实验装置与方法。

背景技术

青藏高原东缘的地形急变带是气候变化的敏感区域，旱季存在季节性冻土，雨季降水较充沛，且该地区具有基岩破碎、地表以粗颗粒为主，包气带大孔隙十分发育的特点，壤中流发育而成为水文循环中的重要环节。

然而受到地形复杂、空间变异性高，以及野外坡地地下隐蔽性高和难以进行原位监测的影响和现有的实验条件的限制，坡地冻土融化和雨雪转化和地下输出机制还不清楚。因此，建立一种可以在室内利用的研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的试验装置很有必要，为研究青藏高原东缘地形急变带土壤水文过程提供一些帮助。

发明内容

本发明的目的在于提供一种研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的实验装置与方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种研究坡地冻土融化和雨雪转化特征的实验装置，包括坡式冻土冻融试验槽和用于向其内部进行洒水的人工模拟降雨部件和用于对冻土冻融试验槽进行冷冻的单向制冷部件以及用于对冻土冻融试验槽中冻土进行解冻的单向光辐射加热部件。

作为本发明进一步的方案：所述冻土冻融试验槽包括支撑架和设置在其上端带有保温层的不锈钢槽体，所述支撑架用于调节不锈钢槽体的倾斜角度，所述不锈钢槽体中填充有土壤层，所述土壤层自下而上依次包括砾石层、低有机质矿质土、高有机质表土，砾石层、低有机质矿质土和高有机质表土中分别设有检测器，所述检测器包括土壤水分传感器和土壤温度传感器，砾石层、低有机质矿质土和高有机质表土所在的不锈钢槽体较低一侧分别设有地表径流出水口、侧向壤中流出水口、渗漏水出水口，每个出水口处都设有一个集流槽，集流槽与自记翻斗计相连接，以监测产流量。

作为本发明进一步的方案：所述支撑架包括一个用于支撑不锈钢槽体底部的底板和设置在底板左右两端的支撑柱，左右两侧的支撑柱之间通过定位杆连接固定，右侧的支撑柱的高度高于左侧的支撑柱高度，所述不锈钢槽体左侧与左侧的支撑柱转动连接，其右端与右侧设有用于插入右侧支撑柱表面定位孔中的插销，所述定位孔的数量设有若干个，且等间距分布在支撑柱表面，这样就可以通过插销与定位孔的配合来实现对不锈钢槽体倾斜角度进行锁定。

作为本发明进一步的方案：所述人工模拟降雨部件包括设置在冻土冻融试验槽上方的供水水管道，所述供水水管道下侧面设有若干个用于喷水的喷嘴，所述供水水管道的一端连接水泵的出水端，所述水泵的进水端与水箱的出水端连接，所述供水水管道上设有用于节流的阀门。

作为本发明进一步的方案：所述单向制冷部件包括设置在冻土冻融试验槽上方的蒸发器，蒸发器的冷媒进口与制冷机组冷媒出口连通，所述蒸发器外侧设有制冷顶盖。

作为本发明进一步的方案：所述单向光辐射加热部件包括设置在冻土冻融试验槽上方的固定架，固定架上分布有若干个加热灯，所述加热灯串联有电源和开关。