凍土漲縮測量尺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及凍土測量領域，具體地說是一種在土壤凍融過程中，測量土壤縱向漲縮程度的凍土漲縮測量尺。
【背景技術】
[0002]長期以來，對森林土壤季節性凍結和融化過程中體積的縱向變化(高程變化)規律的認識，是闡述冬春季節土壤水分運移的基礎，一直備受森林水文學等相關科研部門的重視。現有關于土壤凍融體積變化的實驗分為室外實際測量和室內模擬實驗。室內實驗使用人為控溫冷凍技術，因為缺少實際測量所特有的環境因素，所得結果往往準確性較低。現有的關于土壤高程變化的室外測量方式，多為水準儀或全站儀定點測量的工程學方法，這種方法在觀測過程中所需人員較多，對觀測人員技術素質要求高，人為誤差大，精度往往難以滿足科研需要，且儀器成本高，定點、立桿等工作投入大，不適合對固定地點的長期觀測，特別是在森林地區，設備的運輸及人工搬運較為困難，野外操作十分不便。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種凍土漲縮測量尺，結構簡單，測量精確，適合長期定點觀測土壤縱向體積變化。
[0004]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0005]一種凍土漲縮測量尺，包括基準桿、指示游標、保護套管、刻度尺和讀數卡，其中保護套管設置于地表下方的凍土層中，基準桿垂直于地表設置，且所述基準桿的一端穿過所述保護套管插入到凍土層下方的土壤不凍層中，所述基準桿的另一端穿過設置于地表上的指示游標，所述基準桿與保護套管的內壁無接觸；所述指示游標包括指示管和底座，所述指示管垂直安裝在所述底座上，所述底座水平放置于地表上，所述基準桿穿過所述底座后插入到所述指示管中，且所述基準桿與指示管的內壁無接觸；在基準桿高出地表的部分設置有刻度尺，所述刻度尺與地表垂直設置，且所述指示游標的指示管上方邊沿高于所述刻度尺最下方的刻度線，所述讀數卡在讀數時水平放置于所述指示管的上方管口處。
[0006]所述于基準桿上設置有防雪罩，所述防雪罩緊鄰所述刻度尺的上緣設置。
[0007]所述基準桿上設置有防雪罩支桿，所述防雪罩支桿緊鄰所述刻度尺的上緣設置，所述防雪罩放置于所述防雪罩支桿上。
[0008]所述防雪罩在讀數時沿基準桿被抬起或放下。
[0009]所述保護套管的長度與凍土層的深度相等或大于凍土層的深度。
[0010]所述刻度尺通過膠帶粘合在基準桿上。
[0011]所述基準桿高出地表一端的端部設有警示標。
[0012]本發明的優點與積極效果為:
[0013]1、本發明可以方便地獲取長序列的土壤凍融體積縱向變化數據，揭示土壤凍融過程中體積變化規律。
[0014]2、本發明結構簡單、測量精度較高，減少了野外條件下觀測人員的工作量，適合野外長期原位測定。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的立體圖，
[0016]圖2為圖1中讀數卡的結構示意圖。
[0017]其中，I為基準桿，2為指示游標，3為保護套管，4為刻度尺，5為防雪罩支桿，6為防雪罩，7為警示標，8為指示管，9為底座，10為讀數卡。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
[0019]如圖1所示，本發明包括基準桿1、指示游標2、保護套管3、刻度尺4、防雪罩支桿5、防雪罩6、警示標7和讀數卡10，其中保護套管3設置于地表下方的凍土層中，所述保護套管3的長度與凍土層的深度相等或大于凍土層的深度，所述保護套管3的上端端面與地表相平，基準桿I垂直于地表設置，且所述基準桿I的一端穿過所述保護套管3插入到凍土層下方的土壤不凍層中，所述基準桿I的另一端則依次穿過設置在地表上的指示游標2以及設置于所述指示游標2上方的防雪罩6，所述基準桿I與保護套管3的內壁無接觸，所述保護套管3的作用在于將基準桿I與發生凍融作用的土壤隔離，所述指示游標2包括指示管8和底座9上，所述指示管8垂直安裝在所述底座9上，所述底座9水平放置于地表上，本實施例中，所述指示管8和底座9通過有機玻璃膠粘合，所述基準桿I高出地表的一端穿過所述底座9后插入到所述指示管8中，且所述基準桿I與指示管8的內壁無接觸。
[0020]所述基準桿I高出地表的部分設置有刻度尺4，所述刻度尺4與地表垂直設置，且所述刻度尺4靠近地表的一端伸入到指示游標2的指示管8中,所述指示管8的上方邊沿高于刻度尺4最下方的刻度線，且所述刻度尺4與指示管8的內壁無接觸。本實施例中，所述刻度尺4通過膠帶粘合在基準桿I上。
[0021]所述基準桿I高出地表的部分還焊接有用于托起防雪罩6的防雪罩支桿5，所述防雪罩支桿5緊鄰所述刻度尺4的上緣設置，本實施例中設有4個防雪罩支桿5，且沿所述基準桿I的軸向方向看去，所述防雪罩支桿5呈“十”字均布，所述防雪罩支桿5的數量和布置方式可根據需要設定，防雪罩6的罩體內側底面與所述防雪罩支桿5相接觸，從而使所述防雪罩支桿5將防雪罩6托起，所述防雪罩6可沿基準桿I抬起或放下。防雪罩6的作用在于防止冬季降雪進入到指示游標2的指示管8內造成指示管8與基準桿I連結。
[0022]在防雪罩6的上方，在所述基準桿I高出地表一端的端部設有用于標記每臺漲縮尺編號以及起警示作用的警示標7，本實施例中，所述警示標7為紅色反光塑料。
[0023]讀數時可以利用讀數卡10讀數，如圖2所示，所述讀數卡10為弧形片狀，讀數時，將所述讀數卡10水平放置于在指示管8的上沿管口，其所指刻度即為相對高程值。
[0024]本實施例中，凍土層深度為2000mm ;基準桿I為長度3500mm、外徑20mm的鋼管；指示游標2的底座9為邊長500mm、厚1mm且中心有圓孔的正方形有機玻璃板(PMMA)，所述中心圓孔直徑50mm ;指示游標2的指示管8為長700臟、外徑50mm、內徑40mm的PMMA管；保護套管3為內徑40mm的PVC管，長度為2000臟，與凍土層深度相等；刻度尺4為精度1mm，量程300mm的鋼化玻璃尺。
[0025]本發明的工作原理為:
[0026]作業人員確定好合適的觀測點后，先利用取土鉆等工具將保護套管3安置在凍土層中，再將基準桿I放入到所述保護套管3中，并將基準桿I垂直向下插入到土壤不凍層中，插入深度為500mm左右，確保基準桿I穩定直立并與保護套管3內壁無接觸，此時基準桿I高出地表部分長度約為1000mm，然后作業人員借助水平儀平整觀測點周圍土地(平整范圍> 500mmX 500mm)以放置指示游標2的底座9，平整完成后將底座9的中心圓孔對準基準桿I放下，使基準桿I進入到底座9上的指示管8中，指示游標2放置好后需確保指示管8內壁與基準桿I無接觸，然后將防雪罩6放置于防雪罩支桿5上，最后安裝警示牌7，在警示牌7的說明區及指示游標2的壁上分別記錄每臺安裝好的凍土漲縮尺的編號以及凍土漲縮尺的初始讀數。將平整土壤表層時去除的枯落物回填，整個安裝過程結束。
[0027]基準桿I固定于土壤不凍層中，不隨凍土體積變化上下浮動，指示游標2的底座9放置在凍土層表面，使得指示游標2會隨著土壤體積的漲縮而上下浮動，從而得出凍土的縱向形變值。讀數時，作業人員先手動將防雪罩6抬起，然后將讀數卡8水平放置在指示游標2的指示管8上沿，其所指的刻度即為凍土的相對高程值，讀數完成后，放下防雪罩6。
【主權項】
1.一種凍土漲縮測量尺，其特征在于:包括基準桿(I)、指示游標(2)、保護套管(3)、刻度尺(4)和讀數卡(10)，其中保護套管(3)設置于地表下方的凍土層中，基準桿(I)垂直于地表設置，且所述基準桿(I)的一端穿過所述保護套管(3)插入到凍土層下方的土壤不凍層中，所述基準桿(I)的另一端穿過設置于地表上的指示游標(2)，所述基準桿(I)與保護套管(3)的內壁無接觸；所述指示游標(2)包括指示管(8)和底座(9)，所述指示管(8)垂直安裝在所述底座(9 )上，所述底座(9 )水平放置于地表上，所述基準桿(I)穿過所述底座(9)后插入到所述指示管(8)中，且所述基準桿(I)與指示管(8)的內壁無接觸；在基準桿(1)高出地表的部分設置有刻度尺(4)，所述刻度尺(4)與地表垂直設置，且所述指示游標(2)的指示管(8)上方邊沿高于所述刻度尺(4)最下方的刻度線，所述讀數卡(10)在讀數時水平放置于所述指示管(8)的上方管口處。
2.根據權利要求1所述的凍土漲縮測量尺，其特征在于:所述于基準桿(I)上設置有防雪罩(6)，所述防雪罩(6)緊鄰所述刻度尺(4)的上緣設置。
3.根據權利要求2所述的凍土漲縮測量尺，其特征在于:所述基準桿(I)上設置有防雪罩支桿(5)，所述防雪罩支桿(5)緊鄰所述刻度尺(4)的上緣設置，所述防雪罩(6)放置于所述防雪罩支桿(5)上。
4.根據權利要求3所述的凍土漲縮測量尺，其特征在于:所述防雪罩(6)在讀數時沿基準桿(I)被抬起或放下。
5.根據權利要求1所述的凍土漲縮測量尺，其特征在于:所述保護套管(3)的長度與凍土層的深度相等或大于凍土層的深度。
6.根據權利要求1所述的凍土漲縮測量尺，其特征在于:所述刻度尺(4)通過膠帶粘合在基準桿(I)上。
7.根據權利要求1所述的凍土漲縮測量尺，其特征在于:所述基準桿(I)高出地表一端的端部設有警示標(7)。
【專利摘要】本發明涉及凍土測量領域，具體地說是一種在土壤凍融過程中，測量土壤縱向漲縮程度的凍土漲縮測量尺，包括基準桿、指示游標、保護套管、刻度尺和讀數卡，其中保護套管設置于地表下方的凍土層中，基準桿的一端穿過保護套管插入到凍土層下方的土壤不凍層中，另一端穿過設置于地表上的指示游標；指示游標包括指示管和底座，指示管垂直安裝在底座上，底座水平放置于地表上；在基準桿高出地表的部分設有刻度尺，且所述指示游標的指示管上方邊沿高于所述刻度尺最下方的刻度線，讀數卡在讀數時水平放置于所述指示管的上方管口處，所述基準桿高出地面的部分還設置有防雪罩以及警示標，本發明結構簡單，測量精確，適合長期定點觀測。
【IPC分類】G01B5-02
【公開號】CN104697415
【申請號】CN201310667851
【發明人】林茂森, 王安志, 關德新
【申請人】中國科學院沈陽應用生態研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月10日