CN104697415B - 冻土涨缩测量尺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冻土测量领域，具体地说是一种在土壤冻融过程中，测量土壤纵向涨缩程度的冻土涨缩测量尺，包括基准杆、指示游标、保护套管、刻度尺和读数卡，其中保护套管设置于地表下方的冻土层中，基准杆的一端穿过保护套管插入到冻土层下方的土壤不冻层中，另一端穿过设置于地表上的指示游标；指示游标包括指示管和底座，指示管垂直安装在底座上，底座水平放置于地表上；在基准杆高出地表的部分设有刻度尺，且所述指示游标的指示管上方边沿高于所述刻度尺最下方的刻度线，读数卡在读数时水平放置于所述指示管的上方管口处，所述基准杆高出地面的部分还设置有防雪罩以及警示标，本发明结构简单，测量精确，适合长期定点观测。

Description

冻土涨缩测量尺

技术领域

本发明涉及冻土测量领域，具体地说是一种在土壤冻融过程中，测量土壤纵向涨缩程度的冻土涨缩测量尺。

背景技术

长期以来，对森林土壤季节性冻结和融化过程中体积的纵向变化(高程变化)规律的认识，是阐述冬春季节土壤水分运移的基础，一直备受森林水文学等相关科研部门的重视。现有关于土壤冻融体积变化的实验分为室外实际测量和室内模拟实验。室内实验使用人为控温冷冻技术，因为缺少实际测量所特有的环境因素，所得结果往往准确性较低。现有的关于土壤高程变化的室外测量方式，多为水准仪或全站仪定点测量的工程学方法，这种方法在观测过程中所需人员较多，对观测人员技术素质要求高，人为误差大，精度往往难以满足科研需要，且仪器成本高，定点、立杆等工作投入大，不适合对固定地点的长期观测，特别是在森林地区，设备的运输及人工搬运较为困难，野外操作十分不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冻土涨缩测量尺，结构简单，测量精确，适合长期定点观测土壤纵向体积变化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种冻土涨缩测量尺，包括基准杆、指示游标、保护套管、刻度尺和读数卡，其中保护套管设置于地表下方的冻土层中，基准杆垂直于地表设置，且所述基准杆的一端穿过所述保护套管插入到冻土层下方的土壤不冻层中，所述基准杆的另一端穿过设置于地表上的指示游标，所述基准杆与保护套管的内壁无接触；所述指示游标包括指示管和底座，所述指示管垂直安装在所述底座上，所述底座水平放置于地表上，所述基准杆穿过所述底座后插入到所述指示管中，且所述基准杆与指示管的内壁无接触；在基准杆高出地表的部分设置有刻度尺，所述刻度尺与地表垂直设置，且所述指示游标的指示管上方边沿高于所述刻度尺最下方的刻度线，所述读数卡在读数时水平放置于所述指示管的上方管口处。

所述于基准杆上设置有防雪罩，所述防雪罩紧邻所述刻度尺的上缘设置。

所述基准杆上设置有防雪罩支杆，所述防雪罩支杆紧邻所述刻度尺的上缘设置，所述防雪罩放置于所述防雪罩支杆上。

所述防雪罩在读数时沿基准杆被抬起或放下。

所述保护套管的长度与冻土层的深度相等或大于冻土层的深度。

所述刻度尺通过胶带粘合在基准杆上。

所述基准杆高出地表一端的端部设有警示标。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明可以方便地获取长序列的土壤冻融体积纵向变化数据，揭示土壤冻融过程中体积变化规律。

2、本发明结构简单、测量精度较高，减少了野外条件下观测人员的工作量，适合野外长期原位测定。

附图说明

图1为本发明的立体图，

图2为图1中读数卡的结构示意图。

其中，1为基准杆，2为指示游标，3为保护套管，4为刻度尺，5为防雪罩支杆，6为防雪罩，7为警示标，8为指示管，9为底座，10为读数卡。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括基准杆1、指示游标2、保护套管3、刻度尺4、防雪罩支杆5、防雪罩6、警示标7和读数卡10，其中保护套管3设置于地表下方的冻土层中，所述保护套管3的长度与冻土层的深度相等或大于冻土层的深度，所述保护套管3的上端端面与地表相平，基准杆1垂直于地表设置，且所述基准杆1的一端穿过所述保护套管3插入到冻土层下方的土壤不冻层中，所述基准杆1的另一端则依次穿过设置在地表上的指示游标2以及设置于所述指示游标2上方的防雪罩6，所述基准杆1与保护套管3的内壁无接触，所述保护套管3的作用在于将基准杆1与发生冻融作用的土壤隔离，所述指示游标2包括指示管8和底座9上，所述指示管8垂直安装在所述底座9上，所述底座9水平放置于地表上，本实施例中，所述指示管8和底座9通过有机玻璃胶粘合，所述基准杆1高出地表的一端穿过所述底座9后插入到所述指示管8中，且所述基准杆1与指示管8的内壁无接触。

所述基准杆1高出地表的部分设置有刻度尺4，所述刻度尺4与地表垂直设置，且所述刻度尺4靠近地表的一端伸入到指示游标2的指示管8中，所述指示管8的上方边沿高于刻度尺4最下方的刻度线，且所述刻度尺4与指示管8的内壁无接触。本实施例中，所述刻度尺4通过胶带粘合在基准杆1上。

所述基准杆1高出地表的部分还焊接有用于托起防雪罩6的防雪罩支杆5，所述防雪罩支杆5紧邻所述刻度尺4的上缘设置，本实施例中设有4个防雪罩支杆5，且沿所述基准杆1的轴向方向看去，所述防雪罩支杆5呈“十”字均布，所述防雪罩支杆5的数量和布置方式可根据需要设定，防雪罩6的罩体内侧底面与所述防雪罩支杆5相接触，从而使所述防雪罩支杆5将防雪罩6托起，所述防雪罩6可沿基准杆1抬起或放下。防雪罩6的作用在于防止冬季降雪进入到指示游标2的指示管8内造成指示管8与基准杆1连结。

在防雪罩6的上方，在所述基准杆1高出地表一端的端部设有用于标记每台涨缩尺编号以及起警示作用的警示标7，本实施例中，所述警示标7为红色反光塑料。

读数时可以利用读数卡10读数，如图2所示，所述读数卡10为弧形片状，读数时，将所述读数卡10水平放置于在指示管8的上沿管口，其所指刻度即为相对高程值。

本实施例中，冻土层深度为2000mm；基准杆1为长度3500mm、外径20mm的钢管；指示游标2的底座9为边长500mm、厚10mm且中心有圆孔的正方形有机玻璃板(PMMA)，所述中心圆孔直径50mm；指示游标2的指示管8为长700mm、外径50mm、内径40mm的PMMA管；保护套管3为内径40mm的PVC管，长度为2000mm，与冻土层深度相等；刻度尺4为精度1mm，量程300mm的钢化玻璃尺。

本发明的工作原理为：

作业人员确定好合适的观测点后，先利用取土钻等工具将保护套管3安置在冻土层中，再将基准杆1放入到所述保护套管3中，并将基准杆1垂直向下插入到土壤不冻层中，插入深度为500mm左右，确保基准杆1稳定直立并与保护套管3内壁无接触，此时基准杆1高出地表部分长度约为1000mm，然后作业人员借助水平仪平整观测点周围土地(平整范围≥500mm×500mm)以放置指示游标2的底座9，平整完成后将底座9的中心圆孔对准基准杆1放下，使基准杆1进入到底座9上的指示管8中，指示游标2放置好后需确保指示管8内壁与基准杆1无接触，然后将防雪罩6放置于防雪罩支杆5上，最后安装警示标7，在警示标7的说明区及指示游标2的壁上分别记录每台安装好的冻土涨缩尺的编号以及冻土涨缩尺的初始读数。将平整土壤表层时去除的枯落物回填，整个安装过程结束。

基准杆1固定于土壤不冻层中，不随冻土体积变化上下浮动，指示游标2的底座9放置在冻土层表面，使得指示游标2会随着土壤体积的涨缩而上下浮动，从而得出冻土的纵向形变值。读数时，作业人员先手动将防雪罩6抬起，然后将读数卡8水平放置在指示游标2的指示管8上沿，其所指的刻度即为冻土的相对高程值，读数完成后，放下防雪罩6。

Claims (6)

1.一种冻土涨缩测量尺，其特征在于：包括基准杆(1)、指示游标(2)、保护套管(3)、刻度尺(4)和读数卡(10)，其中保护套管(3)设置于地表下方的冻土层中，基准杆(1)垂直于地表设置，且所述基准杆(1)的一端穿过所述保护套管(3)插入到冻土层下方的土壤不冻层中，所述基准杆(1)的另一端穿过设置于地表上的指示游标(2)，所述基准杆(1)与保护套管(3)的内壁无接触；所述指示游标(2)包括指示管(8)和底座(9)，所述指示管(8)垂直安装在所述底座(9)上，所述底座(9)水平放置于地表上，所述基准杆(1)穿过所述底座(9)后插入到所述指示管(8)中，且所述基准杆(1)与指示管(8)的内壁无接触；在基准杆(1)高出地表的部分设置有刻度尺(4)，所述刻度尺(4)与地表垂直设置，且所述指示游标(2)的指示管(8)上方边沿高于所述刻度尺(4)最下方的刻度线，所述读数卡(10)在读数时水平放置于所述指示管(8)的上方管口处；所述基准杆(1)上设置有防雪罩(6)，所述防雪罩(6)紧邻所述刻度尺(4)的上缘设置；所述底座(9)为正方形。

2.根据权利要求1所述的冻土涨缩测量尺，其特征在于：所述基准杆(1)上设置有防雪罩支杆(5)，所述防雪罩支杆(5)紧邻所述刻度尺(4)的上缘设置，所述防雪罩(6)放置于所述防雪罩支杆(5)上。

3.根据权利要求2所述的冻土涨缩测量尺，其特征在于：所述防雪罩(6)在读数时沿基准杆(1)被抬起或放下。

4.根据权利要求1所述的冻土涨缩测量尺，其特征在于：所述保护套管(3)的长度与冻土层的深度相等或大于冻土层的深度。

5.根据权利要求1所述的冻土涨缩测量尺，其特征在于：所述刻度尺(4)通过胶带粘合在基准杆(1)上。

6.根据权利要求1所述的冻土涨缩测量尺，其特征在于：所述基准杆(1)高出地表一端的端部设有警示标(7)。