[发明专利]一种雪荷载的测量方法

权利要求书

1.一种雪荷载的测量方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：

步骤一：选取平整且积雪保存完整的实测场地，沿竖直方向将积雪清理出一个竖直剖面，并将剖面前多余积雪清理干净作为操作区；将Snow Fork雪特性分析仪放置在清理出的操作区中并将仪器探头暴露在空气中保持10～15min进行校正，保证Snow Fork雪特性分析仪参的频率范围在889～891MHz，波段范围在19～21MHz，衰减率范围在1200～1500；

步骤二：沿竖直方向对剖面处积雪的厚度进行测量，得到积雪厚度，用h₁表示；

步骤三：将Snow Fork雪特性分析仪的探头沿积雪剖面水平放置，待探头完全埋置进雪层中时，由上向下测量雪剖面不同深度处的a个积雪密度值，其中a≥4；建立直角坐标系，以横作标x轴表示积雪深度，即积雪上表面至测量处的垂直距离，以纵作标y轴表示积雪密度，根据实测数据，采用Origin Pro 8函数绘图软件对实测数据进行处理，并拟合出积雪密度随积雪深度而变化的雪密度曲线f(x)；

步骤四：运用积分中值定理公式计算雪密度中值f(ξ)；

式中f(ξ)为雪密度中值(kg/m³)，f(x)为雪密度曲线，h₂为测量雪深；

步骤五：在步骤三测量结束后，采用称重法获得测量位置雪层的平均雪密度ρ；

步骤六：将步骤四得到的雪密度中值f(ξ)和步骤五计算出的平均雪密度ρ，进行比较，若f(ξ)相比ρ误差大于10％，则实测结果f(ξ)不满足要求，返回到步骤三对雪密度中值重新测量计算；若f(ξ)相比ρ误差小于10％，则执行步骤七：

步骤七：将步骤六的雪密度中值f(ξ)记为雪密度中值集合中的第一个元素f(ξ)₁；

步骤八：考虑不同时间测量会影响雪密度大小，每经过2个小时，在同一位置处，重复执行步骤二至步骤七，依次得到不同时刻的雪密度中值，并记入雪密度中值集合中，依次为f(ξ)₂、……、f(ξ)_n；其中n表示雪密度中值集合中的元素个数；n≥2；

步骤九：选取雪密度中值集合的所有元素中的最大值f(ξ)_max，利用f(ξ)_max及与其对应的积雪厚度h，按下式计算雪荷载s：

式中，h为积雪厚度(m)；g为重力加速度，9.8m/s²；

步骤十：结束。

2.根据权利要求1所述的一种雪荷载的测量方法，其特征在于步骤二中所述的积雪厚度是从积雪剖面底端至雪层上表面的距离，反复进行三次测量后求出的均值。

3.根据权利要求1或2所述的一种雪荷载的测量方法，其特征在于步骤三中，由上向下在不同深度处进行测量时，每间隔2～4cm进行一次测量。

4.根据权利要求1或2所述的一种雪荷载的测量方法，其特征在于步骤三中对实测数据进行处理是指从Snow Fork雪特性分析仪仪器主机中导出雪密度数据，并剔除具有误差特征的数据。

5.根据权利要求1或2所述的一种雪荷载的测量方法，其特征在于步骤五中称重法获得整体雪层平均密度的方法具体如下：采用内腔的长为a，宽为b，上下表面不封顶的长方体取雪容器垂直插入测量区域积雪中，清理容器周围的积雪，保证清理过程中容器不受扰动，然后将容器垂直取下，得到表面积为a×b的立方体雪样本，测量雪样本厚度三次后取平均值c，最后用电子秤称量雪块的质量M；由公式计算得到平均雪密度ρ；其中ρ为平均雪密度，单位为(kg/m³)；M为积雪样本质量,单位为(kg)；a、b积雪样本边长,单位为(m)；c积雪样本厚度,单位为(m)。