CN110412068B - 一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法，首先用特制的支架和框架将九块大小相同冰块固定在同一平面内，模拟冰川表面的冰体；将框架正中间的冰块指定为目标冰块，在目标冰块表面均匀覆盖由矿区收集的粉尘，模拟矿区粉尘扩散对冰川的影响；打开位于框架正前方的发热模块，模拟太阳光照；利用留设的排水孔将目标冰块的融水引入接水筒内，记录一段时间后接水筒内目标冰块融水的体积和质量，来反映矿区粉尘覆盖下冰川消融速度的变化规律。该测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法，可以模拟一年中不同季节、一天中不同时段、同一时段内不同类型矿区粉尘覆盖下冰川消融速度的变化规律，大大节省了实地测量的成本和时间。

Description

一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法
技术领域
本发明涉及一种冰川消融速度的测试方法，尤其是一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法。
背景技术
我国西北地区矿产资源丰富，特别是新疆地区，金属矿产资源储量巨大。但是新疆地区的金属矿产资源主要分布在天山成矿带、阿尔泰山-准噶尔成矿带和西昆仑-阿尔金成矿带。这些地区多为高寒高海拔地区，分布有大量的山地冰川。新疆地区属于干旱半干旱的温带大陆性气候，常年降水量少，冰川融水是广大新疆地区重要的补给水源，也是整个新疆生态系统得以健康发展的根本保障。但是近年来，随着经济的发展和低海拔地区资源的逐渐枯竭，大量金属矿山选择在高寒高海拔地区，新疆山地冰川消融速度逐渐加快，不只造成下游洪涝灾害频发，而且破坏了冰川本身的供给平衡，部分冰川因消融过度而消失。新疆山地冰川的加速消融除了受到全球变暖的影响外，还受到近年来不断增加的高寒矿区开采活动的影响，其中粉尘扩散就是矿区附近冰川消融的主要威胁。覆盖在冰川表面的粉尘颗粒会与光照和融水发生物理和化学反应，不断给冰面传递能量，从而加速冰川消融。研究高寒矿区粉尘扩散对冰川消融速度的影响规律，可以为我国新疆地区高寒矿区选择以及冰川保护提供科学依据。
为了定量的研究高寒矿区粉尘扩散对冰川消融速度的影响规律，减小实地测量成本，提高测量的准确性，为我国新疆地区高寒矿区的选择和冰川保护提供科学依据，本发明提出了一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法，该方法可以模拟一年中不同季节、一天中不同时段下不同种类矿区粉尘覆盖冰川表面时冰川消融速度的变化规律。
发明内容
本发明解决其技术问题采用的技术方案为。
① 用普通钢板焊制人字形支架，用导热性能优良的铜铝合金板焊制固定冰块的框架，框架内设有九个方形框，每个方形框的底部放置一块隔热泡沫，人字形支架和框架间用转轴连接。
② 在框架正中间位置的框内留设排水孔，并用软管连接到框架下面的接水筒。
③ 用冰柜制作九块尺寸和方形框尺寸相等的方形冰块来模拟冰川表面的冰体。
④ 将方形冰块分别放入框架的九个框内，放置在框架正中间位置框内的冰块为目标冰块。
⑤ 在目标冰块表面均匀覆盖矿区粉尘，模拟矿区粉尘扩散对冰川的影响。
⑥ 在距离固定冰块的框架合适的距离处放置一个发热模块来模拟太阳光照。
⑦ 打开发热模块，记录一段时间后接水筒内冰块融水的体积和质量。
⑧ 重复上述③、④、⑥和⑦，记录目标冰块没有覆盖矿区粉尘时冰块融水的体积和质量，用于对比研究。
所述①中通过支架和框架间的转轴来调节框架和发热模块间的角度，模拟一天中不同时段内的太阳光照强度。
所述④中放置在目标冰块周围的冰块用来给目标冰块四周提供零摄氏度的温度环境，消除边界条件对测量结果的影响。
所述⑤中覆盖在目标冰块表面的矿区粉尘类型和覆盖厚度根据现场实测数据设定。
所述⑥中通过调节发热模块和框架间的距离以及发热模块的发热强度来模拟一年中不同季节的太阳光照强度。
本发明的有益效应是，该测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法通过特制的模型框架将模拟冰川表面冰体的多个冰块既固定在同一平面内，又相互分隔；而且在目标冰块所占的框内设置融水收集装置，为目标冰块的研究提供了便利的条件，大大节约了冰川消融速度实地测量的成本。本发明可以模拟一年中不同季节、一天中不同时段下不同种类矿区粉尘覆盖冰川表面时冰川消融速度的变化规律，提高测量数据的准确性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法的实验设备布置图。
图中，1. 人字形支架，2. 转轴，3. 固定冰块的框架，4. 方形框内底部的隔热泡沫，5. 冰块，6. 排水孔，7. 排水软管，8. 接水筒，9. 加热模块。
具体实施方式
在图中，该测量矿区粉尘加速冰川消融的方法的操作步骤为。
① 用普通钢板焊制人字形支架1，用导热性能优良的铜铝合金板焊制固定冰块的框架3，框架内设有九个方形框，每个方形框的底部放置一块隔热泡沫4，人字形支架1和框架3间用转轴2连接。
② 在框架3正中间位置的框内留设排水孔6，并用软管7连接到框架3下面的接水筒8。
③ 用冰柜制作九块尺寸和方形框尺寸相等的方形冰块5来模拟冰川表面的冰体。
④ 将方形冰块5分别放入框架3内的九个框内，放置在框架3正中间位置框内的冰块为目标冰块。
⑤ 在目标冰块表面均匀覆盖矿区粉尘，模拟矿区粉尘扩散对冰川消融的影响。
⑥ 在距离框架3合适的距离处放置一个发热模块9来模拟太阳光照。
⑦ 打开发热模块9，记录一段时间后接水筒7内冰块融水的体积和质量。
⑧ 重复上述③、④、⑥和⑦，记录目标冰块没有覆盖矿区粉尘时冰块融水的体积和质量，用于对比研究。
所述①中通过支架1和框架3间的转轴2来调节框架3和发热模块9间的角度，模拟一天中不同时段内的太阳光照强度。
所述④中放置在目标冰块周围的冰块用来给目标冰块四周提供零摄氏度的温度环境，消除边界条件对测量结果的影响。
所述⑤中覆盖在目标冰块表面的矿区粉尘类型和覆盖厚度根据现场实测数据设定。
所述⑥中通过调节发热模块9和框架3间的距离以及发热模块9的发热强度来模拟一年中不同季节的太阳光照强度。

Claims (5)

1.一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法，首先用普通钢板焊制人字形支架（1），用导热性能优良的铜铝合金板焊制固定冰块的框架（3），框架内设有九个方形框，每个方形框的底部放置一块隔热泡沫（4），人字形支架（1）和框架（3）间用转轴（2）连接；然后在框架（3）正中间位置的框内留设排水孔（6），并用软管（7）连接到框架（3）下面的接水筒（8）；用冰柜制作九块尺寸和方形框尺寸相等的方形冰块（5）来模拟冰川表面的冰体；将方形冰块（5）分别放入框架（3）内的九个框内，放置在框架（3）正中间位置框内的冰块为目标冰块；在目标冰块表面均匀覆盖矿区粉尘，模拟矿区粉尘扩散对冰川消融的影响；在距离框架（3）合适的距离处放置一个发热模块（9）来模拟太阳光照；打开发热模块（9），记录一段时间后接水筒（7）内冰块融水的体积和质量；重复上述步骤，记录目标冰块没有覆盖矿区粉尘时冰块融水的体积和质量，用于对比研究。
2.根据权利要求1所述的一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法；其特征是：所述转轴（2）可以调节框架（3）和发热模块（9）间的角度，模拟一天中不同时段内的太阳光照强度。
3.根据权利要求1所述的一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法；其特征是：所述目标冰块周围的8个冰块可以给目标冰块提供零摄氏度的温度环境，消除边界条件对测试结果的影响。
4.根据权利要求1所述的一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法；其特征是：所述目标冰块表面覆盖的矿区粉尘的类型和粉尘的厚度根据现场实测数据设定。
5.根据权利要求1所述的一种测试矿区粉尘加速冰川消融的实验方法；其特征是：所述发热模块（9）和框架（3）间的距离以及发热模块（9）的发热强度可以调节，模拟一年中不同季节的太阳光照强度。
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