[发明专利]一种现场模拟冻结土壤环境的仿真系统和方法

权利要求书

1.一种现场模拟冻结土壤环境的仿真系统，包括：设置在仿真实验现场地表以下的防护箱和采集箱，所述的采集箱中设有盛放土柱的筒形容器，所述圆筒形容器的底部设有称重传感器，所述土柱上部为未扰动的原状土壤，其特征在于，所述土柱下部为填充制备土壤的边界控制层，所述的土柱中以及采集箱外的环境土壤中以不同的深度均匀分布多个水势传感器、水分传感器，所述的制备土壤中均匀分布渗滤管和调温管，所述的渗滤管与补排水调节装置连接，所述的调温管通过导液管与冷热转换阀、循环泵、循环管、精密恒温液浴槽管路连接，所述的冷热转换阀和循环泵与控制器电连接，所述的控制器与所述的补排水调节装置和数据采集器电连接，所述的数据采集器与均匀分布在土柱中以及防水箱外的环境土壤中的温度传感器电连接，所述的数据采集器还与所述的称重传感器、水势传感器、水分传感器电连接，所述的控制器中设有温度控制模块、补排水调节模块和计算模块。

2.根据权利要求1所述的仿真系统，其特征在于，所述的筒形容器底部封闭，上端敞口，筒壁为非导热材料材质，内壁设多孔波纹状涂层。

3.根据权利要求2所述的仿真系统，其特征在于，所述的边界控制层包括：硬质围护，所述的硬质维护内填充与环境土壤的土壤水分冻融特征曲线和级配一致的土壤，硬质围护的顶端和底端分别设置绝缘丝网。

4.根据权利要求3所述的仿真系统，其特征在于，所述的绝缘丝网为200-500目。

5.根据权利要求4所述的仿真系统，其特征在于，所述的补排水调节装置包括：与渗滤管管路连接的蠕动计量泵，所述的蠕动计量泵与补排水调节阀管路连接，所述的补排水调节阀与分别带有流量计的补水箱、排水箱管路连接，两个所述的流量计与数据采集器电连接，蠕动计量泵与控制器电连接。

6.根据权利要求5所述的仿真系统，其特征在于，所述的渗滤管是陶瓷渗滤管。

7.根据权利要求6所述的仿真系统，其特征在于，所述的导液管的材质为具有保温性的非金属材料。

8.根据权利要求7所述的仿真系统，其特征在于，所述的渗滤管、调温管分别分布在两个不同深度的平面内，渗滤管在上，调温管在下。