冻土器是测量土壤冻结深度的仪器,由外管和内管组成。外管为一标有0刻度线的
硬橡胶管。内管为一根有厘米刻度的软橡胶管,底端封闭,顶端与短金属管、木棒及铁盖相连。内管中灌注当地干净的一般用水至刻度的0线处。
简介
冻土器是观测冻土的仪器,由外管和内管组成。内管灌入干净的水至零线处,底端用重锤封住,顶端的放水螺丝与外管的铁盖相结。外管埋进土壤中,基线与地面平齐。当地面温度降到0℃时,每天观测8次。
背景知识
冻土是指含有水分的土壤因温度下降到0℃或以下而呈冻结的状态。承担冻土观测的气象站,根据埋入土中的冻土器内水结冰的部位和长度,来测定冻结层次及其上限和下限深度。冻土深度以厘米(cm)为单位,取整数,小数四舍五入。当地面温度降到0℃或以下,土壤开始冻结时,在每日8时观测一次冻土,直至次年土壤完全解冻为止。
冻土观测仪器为冻土器。
构造
冻土器由外管和内管组成。外管为一标有0cm刻度线的硬橡胶管;内管为一根有cm刻度的橡皮管(管内有固定冰用的链子或铜丝、线绳),管内有固定冰用的金属链子,底端封闭,顶端与短金属管和木棒及铁盖相连。内管中灌注干净的水(河水、井水、自来水等)至刻度的0线处。
使用方法
冻土器的安装
安装在观测场内有自然覆盖物的地段。有
直管地温表的气象站,可安装在直管地温场中320cm深层地温表的西边,相距约50cm。外管和内管的0线刻度要平齐,并与地表在同一水平面上,其它安装要求和方法均同直管地温表。
观测和记录
(1)当地面温度降到0℃或以下,土壤开始冻结时,应在每日08时观测冻土一次,直至次年土壤完全解冻为止。冻土深度不足0.5cm时,上、下限均记“0”。
(2)观测时,一手把冻土器的铁盖连同内管提起,用另一只手摸测内管冰(包括冻结得不够坚实的冰柱)所在位置,从管壁刻度线上读出冰上下两端的相应刻度数,即分别为此一冻结层的上、下限深度值,记入观测簿当天冻土深度栏。冻土深度观测完毕即将内管重新插入,并盖好盖子。
(3)如某次测到两个冻结层,上面一段冰柱在0cm至7cm间,下面一段冰柱在20cm至150cm间,在中间段未冻结。则第一栏记下面一段冰柱的测定值,上限深度记“20”,下限深度记“150”;第二栏记上面一段冰柱的测定值,上限深度记“0”,下限深度记“7”。
观测操作力求迅速,尽量勿使内管弯折。遇结冰不够坚实或气温较高时尤须小心,尽量避免冰柱滑动或消融。
冻土器的检查
在每年入冬前安装冻土器时, 我们按照规范“ 应注意检查内管、外管的0 线与地面是否齐平” 的要求进行检查, 发现外套管位移数达5 一6 厘来。基于此, 我们又对40、80、1 60、320 厘米直管地温表分别进行了检查,结果发现都有不同程度的位移( 下陷)。而次年春季由于土壤解冻、地中温度增高等原因,发现直管地温表和冻土器的外套管又发生了位移。按照规范的要求, 当直管地温表, 冻土器外套管发生位移时应及时进行调整, 外套管下陷的调整方法是将硬橡胶套管稍稍拢出, 用卷尺测量, 并调整到使各表惑应部分中公距离地面的深度符合要求为止, 再把管壁四周与土层之间的空隙用细土充填、捣紧。所以, 在土壤冻结前和土壤完全解冻后, 要特别注意直管地温表及冻土器的检查与维护, 以确保记录的准确性。
冻土器的修复
冻土器观测是地面气象观测项目之一。虽经多年使用,但至今仍没有改进。各站在冬季的观测使用中,最普遍出现的故障是内管中的铁链中断,中断后的链子堆积在冰柱上端而无法确定冻土刻度。冰柱稍短时,由于铁链堆积重量大造成冰柱整体下滑,出现记录失真。因此,发现铁链中断时,要及时修复。
冻土器的快速修复方法
从冻土器外管内提出冻土器内管,用搬手将冻土器内管与担环木杆分离。把冻土器内管拿回室内放入装有热水的盆内。待管内的冰柱融化后解开接头处的绑扎绳,取出内管里的铁链,将中断处重新接好。根据多年修理经验,铁链在内管里一定要松驰,比内管长度稍长一点,以免弯曲内管时拉断铁链。
修理好铁链后,重新装入内管并注满水,扎好接头,拧紧螺丝。到室外选一阴冷处,把已注好水的内管垂直吊好,让内管里的水柱冻结,等水柱冻结坚硬后,取一装有热水的脸盆,将内管从下部逐渐放入热水中。放入热水中的冰柱立刻化成水柱,融化的水柱接近修复前的刻度时,速度放慢,正好达到修复前的刻度时,立刻将内管从热水中取出,擦干,与提环木杆连接好,放入冻土器外套管内,至此,一次修复完成。
冻土器的改进
冻土器的改进措施
(1) 使用中冻土器内管铁链中断,虽然能快速进行修复,但也是很麻烦。采用铁链加绳的方法,完全克服了铁链中断堆积下沉现象,即省时又省力,避免使用中再出现故障。其方法是在安装冻土器时找一根很细的尼龙绳,一端与铁链上挂勾扎紧,往下每间隔#-. 在铁链左右穿过,每隔5cm左右线绳与铁链做一次结扎,两结之间线绳一定要比铁链松,这样一直结扎到当地历年最大刻度为止。然后把与线绳结扎好的铁链穿入冻土器内管中,再按正常方法将冻土器安装好。
(2) 上挂钩加固。挂钩与端铁是用锡焊的方法连接的。内链中断是锡焊处开焊造成的。解决的方法是在冻土器安装前,将端铁与钩锡焊处改用风焊。
规格
冻土器LQX-DT长度规格由1250px到11250px不等,可根据当地可能出现的最大冻土深度选用适当的规格。适用于气象台(站),用来测量
土壤冻结和解冻的深度,冻土器外管内径30mm,外径40mm。
技术指标