凍土器

凍土器是測量土壤凍結深度的儀器，由外管和內管組成。外管為一標有0刻度線的硬橡膠管。內管為一根有厘米刻度的軟橡膠管，底端封閉，頂端與短金屬管、木棒及鐵蓋相連。內管中灌注當地乾淨的一般用水至刻度的0線處。

基本介紹

• 中文名：凍土器
• 外文名：frozen soil apparatus 
• 屬性：觀測凍土的儀器
• 組成：外管和內管
• 用水：河水、井水或自來水

簡介

凍土器是觀測凍土的儀器，由外管和內管組成。內管灌入乾淨的水至零線處，底端用重錘封住，頂端的放水螺絲與外管的鐵蓋相結。外管埋進土壤中，基線與地面平齊。當地面溫度降到0℃時，每天觀測8次。

背景知識

凍土是指含有水分的土壤因溫度下降到0℃或以下而呈凍結的狀態。承擔凍土觀測的氣象站，根據埋入土中的凍土器內水結凍的部位和長度，來測定凍結層次及其上限和下限深度。凍土深度以厘米（cm）為單位，取整數，小數四捨五入。當地面溫度降到0℃或以下，土壤開始凍結時，在每日8時觀測一次凍土，直至次年土壤完全解凍為止。

凍土觀測儀器為凍土器。

構造

凍土器由外管和內管組成。外管為一標有0cm刻度線的硬橡膠管；內管為一根有cm刻度的橡皮管(管內有固定冰用的鏈子或銅絲、線繩)，管內有固定冰用的金屬鏈子，底端封閉，頂端與短金屬管和木棒及鐵蓋相連。內管中灌注乾淨的水(河水、井水、自來水等)至刻度的0線處。

使用方法

凍土器的安裝

安裝在觀測場內有自然覆蓋物的地段。有直管地溫表的氣象站，可安裝在直管地溫場中320cm深層地溫表的西邊，相距約50cm。外管和內管的0線刻度要平齊，並與地表在同一水平面上，其它安裝要求和方法均同直管地溫表。

觀測和記錄

（1）當地面溫度降到0℃或以下，土壤開始凍結時，應在每日08時觀測凍土一次，直至次年土壤完全解凍為止。凍土深度不足0.5cm時，上、下限均記“0”。

（2）觀測時，一手把凍土器的鐵蓋連同內管提起，用另一隻手摸測內管冰(包括凍結得不夠堅實的冰柱)所在位置，從管壁刻度線上讀出冰上下兩端的相應刻度數，即分別為此一凍結層的上、下限深度值，記入觀測簿當天凍土深度欄。凍土深度觀測完畢即將內管重新插入，並蓋好蓋子。

（3）如某次測到兩個凍結層，上面一段冰柱在0cm至7cm間，下面一段冰柱在20cm至150cm間，在中間段未凍結。則第一欄記下面一段冰柱的測定值，上限深度記“20”，下限深度記“150”；第二欄記上面一段冰柱的測定值，上限深度記“0”，下限深度記“7”。

觀測操作力求迅速，儘量勿使內管彎折。遇結冰不夠堅實或氣溫較高時尤須小心，儘量避免冰柱滑動或消融。

凍土器的檢查

在每年入冬前安裝凍土器時, 我們按照規範“ 應注意檢查內管、外管的0 線與地面是否齊平” 的要求進行檢查, 發現外套管位移數達5 一6 厘來。基於此, 我們又對40、80、1 60、320 厘米直管地溫表分別進行了檢查,結果發現都有不同程度的位移( 下陷)。而次年春季由於土壤解凍、地中溫度增高等原因,發現直管地溫表和凍土器的外套管又發生了位移。按照規範的要求, 當直管地溫表, 凍土器外套管發生位移時應及時進行調整, 外套管下陷的調整方法是將硬橡膠套管稍稍攏出, 用捲尺測量, 並調整到使各表惑應部分中公距離地面的深度符合要求為止, 再把管壁四周與土層之間的空隙用細土充填、搗緊。所以, 在土壤凍結前和土壤完全解凍後, 要特別注意直管地溫表及凍土器的檢查與維護, 以確保記錄的準確性。

凍土器的修復

凍土器觀測是地面氣象觀測項目之一。雖經多年使用，但至今仍沒有改進。各站在冬季的觀測使用中，最普遍出現的故障是內管中的鐵鏈中斷，中斷後的鏈子堆積在冰柱上端而無法確定凍土刻度。冰柱稍短時，由於鐵鏈堆積重量大造成冰柱整體下滑，出現記錄失真。因此，發現鐵鏈中斷時，要及時修復。

凍土器的快速修複方法

從凍土器外管內提出凍土器內管，用搬手將凍土器內管與擔環木桿分離。把凍土器內管拿回室內放入裝有熱水的盆內。待管內的冰柱融化後解開接頭處的綁紮繩，取出內管里的鐵鏈，將中斷處重新接好。根據多年修理經驗，鐵鏈在內管里一定要松馳，比內管長度稍長一點，以免彎曲內管時拉斷鐵鏈。

修理好鐵鏈後，重新裝入內管並注滿水，紮好接頭，擰緊螺絲。到室外選一陰冷處，把已注好水的內管垂直吊好，讓內管里的水柱凍結，等水柱凍結堅硬後，取一裝有熱水的臉盆，將內管從下部逐漸放入熱水中。放入熱水中的冰柱立刻化成水柱，融化的水柱接近修復前的刻度時，速度放慢，正好達到修復前的刻度時，立刻將內管從熱水中取出，擦乾，與提環木桿連線好，放入凍土器外套管內，至此，一次修復完成。

凍土器的改進

凍土器的改進措施

(1) 使用中凍土器內管鐵鏈中斷，雖然能快速進行修復，但也是很麻煩。採用鐵鏈加繩的方法，完全克服了鐵鏈中斷堆積下沉現象，即省時又省力，避免使用中再出現故障。其方法是在安裝凍土器時找一根很細的尼龍繩，一端與鐵鏈上掛勾紮緊，往下每間隔#-. 在鐵鏈左右穿過，每隔5cm左右線繩與鐵鏈做一次結紮，兩結之間線繩一定要比鐵鏈松，這樣一直結紮到當地歷年最大刻度為止。然後把與線繩結紮好的鐵鏈穿入凍土器內管中，再按正常方法將凍土器安裝好。

(2) 上掛鈎加固。掛鈎與端鐵是用錫焊的方法連線的。內鏈中斷是錫焊處開焊造成的。解決的方法是在凍土器安裝前，將端鐵與鉤錫焊處改用風焊。

規格

凍土器LQX-DT長度規格由1250px到11250px不等，可根據當地可能出現的最大凍土深度選用適當的規格。適用於氣象台（站），用來測量土壤凍結和解凍的深度，凍土器外管內徑30mm，外徑40mm。

技術指標

編號	測量範圍	最小分度	外管總長	外管外露長度	刻度允許
1	0～500	10	1060±2	500	總長	任意500
2	0～1000	10	1575±2	500	±刻度總長（3/1000）+3	±10
3	0～1500	10	2075±2	500		±10
4	0～2000	10	2575±3	500		±10
5	0～2500	10	3075±3	500		±10
6	0～3000	10	3575±4	500		±10
7	0～3500	10	4075±4	500		±10
8	0～4000	10	4575±5	500		±10
9	0～4500	10	5075±5	500		±10