[发明专利]一种森林山地土壤原位火烧模拟试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种森林山地土壤原位火烧模拟试验装置的试验方法，试验装置包括从下到上依次连接的检测系统、火烧模拟系统和降雨模拟系统；检测系统包括用于盛装试验土芯(13)的圆筒状下机箱(11)，圆筒状下机箱(11)无底无盖；圆筒状下机箱(11)的侧壁上开设有多个预设小孔(12)，传感器的探针穿过预设小孔(12)后设于圆筒状下机箱(11)的内部；火烧模拟系统包括圆筒状上机箱(21)，圆筒状上机箱(21)无底无盖，圆筒状上机箱(21)与圆筒状下机箱(11)同轴心设置；环形气管(26)设于圆筒状上机箱(21)内部的下部，环形气管(26)上均匀安装有多个可喷火的喷火头(23)；降雨模拟系统包括安装于圆筒状上机箱(21)顶部的机箱顶盖(32)；机箱顶盖(32)上设置有通风口(33)和喷水器(31)；所述预设小孔(12)在圆筒状下机箱(11)的侧壁上从下到上分多层设置；每层预设小孔(12)均位于同一水平高度且沿圆筒状下机箱(11)的周向均匀分布，相邻两层预设小孔(12)之间的间距相等；所述传感器包括温度传感器(141)、湿度传感器(142)和孔隙水压力传感器(143)；每层预设小孔(12)内均设置有温度传感器(141)、湿度传感器(142)和孔隙水压力传感器(143)；所述预设小孔(12)每层均设置有九个；所述温度传感器(141)、湿度传感器(142)和孔隙水压力传感器(143)在每层预设小孔(12)内各设置三个，且温度传感器(141)、湿度传感器(142)和孔隙水压力传感器(143)在每层预设小孔(12)内均匀间隔设置；同一类型的三个传感器分别设于圆筒状下机箱(11)的轴心处、圆筒状下机箱(11)的1/2半径处和圆筒状下机箱(11)内靠近内壁的位置；所述环形气管(26)共设有三个，且从下到上依次间隔设于圆筒状上机箱(21)内部的下部；每个环形气管(26)都均匀安装有多个喷火头(23)；三个环形气管(26)均与液化燃气罐(24)连接；所述液化燃气罐(24)自带有油压计；所述喷火头(23)处设置有电子打火器(253)，电子打火器(253)通过绝缘导线(252)与设置在圆筒状上机箱(21)外壁上的点火按钮(251)连通；所述圆筒状上机箱(21)内设置有圆筒形的石棉隔热层(27)；所述环形气管(26)设于石棉隔热层(27)与圆筒状上机箱(21)之间，环形气管(26)的喷火头(23)则穿过石棉隔热层(27)后指向轴心设置；所述喷水器(31)的注水接口(35)通过水管外接入水箱内的小型水泵，水管中安装有流量计；直流电池组充当水泵电源；其特征在于，包括以下步骤：

S1、野外选取地面相对较平整的试验点，将圆筒状下机箱(11)锤击入地面至圆筒状下机箱(11)上缘与地表平行；再沿着圆筒状下机箱(11)外侧挖土，挖出一圈环形沟壑，直至圆筒状下机箱(11)外侧表面完全出露，将圆筒状下机箱(11)内部的试验土芯(13)与周边土壤(15)孤立出来；

S2、沿着圆筒状下机箱(11)外侧的预设小孔(12)，先掏孔再水平插入温度传感器(141)、湿度传感器(142)、孔隙水压力传感器(143)，传感器的探针分层且均匀地分布于试验土芯(13)内，检测系统准备就绪；

S3、圆筒状上机箱(21)与圆筒状下机箱(11)连接，液化燃气罐(24)与圆筒状上机箱(21)内预设高度的一组环形喷火头(23)相连，调节液化燃气至预设气压，火烧模拟系统准备就绪；

S4、打开液化燃气罐(24)的阀门，同时开启点火按钮(25)，火烧试验开始；试验中温度传感器(141)和湿度传感器(142)可实时记录整个试验过程中试验土芯(13)不同土壤深度的温度及含水率值的变化；

S5、火烧至预设时间后，关闭液化燃气罐(24)阀门；静待一段时间，待试验土芯(13)温度降下至常温，再开启降雨模拟系统；湿度传感器(142)和孔隙水压力传感器(143)可实时记录整个试验过程中试验土芯(13)中不同深度的含水率和孔隙水压力值的变化；

S6、调整液化燃气罐(24)输气管头连接圆筒状上机箱(21)内壁上不同高度的喷火头(23)，调整火烧时间，再重复S1～S4操作可测试不同火烧温度、不同火烧持续时间下的不同火烧深度的土壤性质变化；

S7、调整控制水泵的直流电源电池组的接入组数及通电持续时间，再重复S1～S5操作可测试火烧后不同降雨强度、不同降雨时间下试验土芯(13)的不同土壤深度的土壤性质变化。