CN116679032A - 测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置及测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置及测量方法，涉及环境科学和水文学研究领域，包括箱体、地裂缝模拟框、气象模拟***组件及水分检测***组件：地裂缝模拟框包括金属框架和金属丝网；气象模拟***组件包括总控制器及分别与总控制器连接的加热器、风扇和气象监测传感器；总控制器接收并显示气象监测传感器传递的温度信息和风速信息，且能够调控加热器的功率，直至温度信息显示为设定温度，以及，调控风扇的功率，直至风速信息显示为设定风速；水分检测***组件包括土壤水分传感器和数据采集器。本发明能够较为准确地测量地裂缝对于土壤水分蒸发范围的影响。

Description

测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置及测量方法

技术领域

本发明涉及环境科学和水文学研究领域，尤其是涉及一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置及测量方法。

背景技术

地裂缝主要是指发生在土层中的裂隙或断层。地裂缝的一个成因是由构造活动产生，被称为地震裂缝。在强烈地震区，常常出现地裂缝，其排列具有一定的规律，如呈雁行式、直线状、锯齿状、弧形及其他几何形态，或由一系列地裂缝组成地裂带。另一类局部地域发育的地裂缝可与构造作用无关，如超量开采地下水引起地面沉降产生的地裂缝；矿山采空区落顶或岩溶塌陷等也会在地表产生地裂缝等；第三类地裂缝，虽基本受控于构造断裂而与地震无关，但又明显因超量开采地下水而加剧发展的地裂缝。

在干旱半干旱区，土壤水分常表现出浅层含水量低、深层含量高的特点，这样有利于保持深层土壤水分，但地裂缝的存在会贯通土壤层，使深层土壤水分直接蒸发到大气中。由于地裂缝的存在，深层土壤水分的蒸发可能会在地裂缝周围形成一个干燥范围。干旱半干旱地区大规模的浅埋厚煤层开采会在地表形成大量地裂缝，这可能造成更多土壤水分的流失，对地表的水土保持和植被生长产生不利影响。

煤炭的主产区主要集中于干旱半干旱地区，这些区域生态环境脆弱，极易受人为干扰和极端自然环境的影响，容易发生大规模的植被退化或土壤沙化。煤矿引发的地面沉陷和地表裂缝对地表环境产生一定的负面影响。

现有技术中，多采用野外土壤采集的方式测量地裂缝土壤蒸发范围，但这受降水等天气影响因素较大，不能准确测量地裂缝对于土壤水分蒸发范围的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置及测量方法，以较为准确地测量地裂缝对于土壤水分蒸发范围的影响。

为实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，包括：

箱体，包括周壁和底壁，顶面开口；

地裂缝模拟框，包括金属框架和包围且固定连接于所述金属框架的金属丝网，所述金属框架能够固定于所述箱体内且能够改变形状，以模拟地裂缝；

气象模拟***组件，包括总控制器及分别与所述总控制器连接的加热器、风扇和气象监测传感器；所述加热器设于所述箱体上端用于对所述箱体内部加热；所述风扇设于所述箱体上端用于对所述箱体内部吹风；所述总控制器接收并显示所述气象监测传感器监测到的温度信息和风速信息，且能够调控所述加热器的功率，直至所述温度信息显示为设定温度，以及，调控所述风扇的功率，直至所述风速信息显示为设定风速；

以及水分检测***组件，包括相互连接的土壤水分传感器和数据采集器，所述土壤水分传感器能够检测土壤含水率信息，所述数据采集器能够接收、储存和向外发送所述土壤含水率信息。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述加热器固定安装于支架，所述支架的两端搭置于所述箱体的周壁顶面。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述风扇包括左侧风扇和右侧风扇，所述左侧风扇安装在开设于所述箱体左侧壁上端的左侧风扇安装孔内，所述右侧风扇安装在开设于所述箱体右侧壁上端的右侧风扇安装孔内。

在其进一步可选结构中：优选地，所述周壁的前侧面均匀分布有多个用于***所述土壤水分传感器探针的探针安装孔，各所述探针安装孔内部分别插设有封堵塞；优选地，所述土壤水分传感器的探针为圆柱形探针，所述探针安装孔为圆形孔，所述探针***所述探针安装孔的情况下，所述探针封堵所述探针安装孔。

在本实施例的可选实施方式中，较为优选地，所述地裂缝模拟框中，所述金属框架为不锈钢框架，所述金属丝网为不锈钢丝网。

第二方面，本发明实施例提供一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，应用前述实施方式中任一项所述的装置。

所述测量方法包括准备步骤和试验步骤，具体地：

所述准备步骤包括：

土壤处理步骤，对土壤样品进行烘干后过筛，分析土壤样品的粒径曲线，取土壤样品中粒径为d的土壤作为土壤试样，所述d满足：所述土壤样品中，小于d粒径的土壤样品质量占所述土壤样品总质量的5％；根据试验需要，将所述土壤试样配制成为初设含水率值；

模拟地裂缝步骤，选取金属丝网孔径小于d的模拟地裂缝装置，根据试验需要改变所述金属框架的形状以模拟地裂缝，将所述金属框架固定于所述箱体内；

土壤装填步骤，设于所述模拟地裂缝步骤之后，将所述土壤处理步骤中处理好的所述土壤试样装填于所述箱体内部，装填高度满足所述土壤试样的上表面与所述金属框架的上端齐平；

安装气象模拟***组件的步骤；在所述箱体周壁上端安装加热器、风扇和气象监测传感器；

及布置水分检测***组件的步骤：纵向多点位和/或横向多点位分别布置所述土壤水分传感器；

所述试验步骤包括：

启动所述总控制器、所述加热器、所述风扇和所述气象监测传感器，使所述加热器对所述土壤试样加热、所述风扇对所述土壤试样吹风、所述气象监测传感器监测施加到所述土壤试样表面的温度和风速，并通过所述总控制器对监测到的所述温度信息和风速信息进行显示；

根据所述总控制器显示的所述温度信息和所述风速信息，通过所述总控制器调控所述加热器和所述风扇的功率，直至所述温度信息显示为设定温度、所述风速信息显示为设定风速；

启动所述数据采集器和各个所述土壤水分传感器，通过所述数据采集器接收、储存和向外发送各点位处所述土壤水分传感器检测到的土壤含水率信息；

数据处理与分析：将所述数据采集器储存的数据信息发送至互联网终端，分析所述数据信息，得到所模拟地裂缝形状和尺寸下，对土壤水分蒸发的影响。

该测量方法中，较为优选地，所述准备步骤中，对于布置水分检测***组件的步骤，包括：在所述金属框架两侧纵向间隔排列多个所述土壤水分传感器，用于研究地裂缝对于水平方向土壤水分蒸发的影响；以及，在所述金属框架下方纵向间隔排列多个所述土壤水分传感器，用于研究地裂缝对于其下方深部土壤水分的影响。

该测量方法中，较为优选地，所述周壁的前侧面均匀分布有多个用于***所述土壤水分传感器探针的探针安装孔，各所述探针安装孔内部分别插设有封堵塞；

所述准备步骤中，对于布置水分检测***组件的步骤，包括：取下要***所述土壤水分传感器探针的探针安装孔中的封堵塞，对应***探针。

该测量方法中，较为优选地，所述土壤水分传感器为三探针式土壤水分传感器，各个所述土壤水分传感器的三探针通过所述箱体上探针安装孔***到所述箱体内土壤试样中的***方式至少包括：三探针沿横向排列***和三探针沿纵向排列***。

本发明实施例提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置及测量方法可应用在实验室或野外研究地裂缝的地表水文过程中，至少能够达到如下有益效果：

可设置不同尺寸、形状的地裂缝模拟框，用于研究不同形状地裂缝周边土壤水分蒸发情况、可通过改变风速和温度模拟不同气候状况下的地裂缝周边土壤水分蒸发情况，从而，精细刻画和测量干旱半干旱环境下各种形态地裂缝周边土壤水分分布情况，准确得到地裂缝对于土壤水分蒸发的影响范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置中箱体内放置地裂缝模拟框的结构示意图；

图2为应用于图1箱体上探针安装孔的封堵塞的结构示意图；

图3为一种测量方法下，本发明实施例提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置的整体结构示意图；

图4为另一测量方法下，地裂缝模拟框在箱体内的分布形态，以及土壤水分传感器的对应分布状态图。

图标：1-箱体；101-左侧风扇安装孔；102-右侧风扇安装孔；103-探针安装孔；104-封堵塞；2-地裂缝模拟框；3-气象模拟***组件；31-总控制器；32-加热器；321-支架；331-左侧风扇；332-右侧风扇；34-气象监测传感器；4-水分检测***组件；41-土壤水分传感器；42-数据采集器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例第一方面提供一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，参照图1至图4，尤其参照图3，该测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置包括箱体1、地裂缝模拟框2、气象模拟***组件3以及水分检测***组件4。具体地：

该箱体1包括周壁和底壁，且其顶面开口；地裂缝模拟框2包括由不锈钢或其他金属制成的金属框架及包围且固定连接于该金属框架的金属丝网，该金属框架能够固定于箱体1内且能够改变形状，以模拟地裂缝，特别指出的是：相关附图中，仅示出了金属框架，并未示出金属丝网，但本领域技术人员应知，该金属丝网包覆金属框架，形状随金属框架的形状对应变化，可通过弯曲金属框架，改变金属框架的形状，以模拟不同形状的地裂缝，地裂缝模拟框的金属框和金属丝网本身具有较高强度，能抵挡土压力的作用，有效支撑和固定土壤，在箱体1内建立且长期有效保持实验需要的地裂缝尺寸和形状，同时其具有良好的透气性和导热性，不会改变地裂缝周围土壤水分的蒸发作用；地裂缝模拟框的金属框架固定于箱体1内部的固定方式包括但不限于：借助胶带或倒挂的挂钩等辅助固定件将金属框架粘接或钩挂于箱体1内部，进行土壤装填，装填至金属框架稳定后将该辅助固定件取出箱体1外部的固定方式。

该气象模拟***组件3包括总控制器31及分别与总控制器31连接的加热器32、风扇和气象监测传感器34；加热器32设于箱体1上端用于对箱体1内部加热；风扇设于箱体1上端用于对箱体1内部吹风；总控制器31接收并显示气象监测传感器34监测到的温度信息和风速信息，且能够调控加热器32的功率，直至温度信息显示为设定温度，以及，调控风扇的功率，直至风速信息显示为设定风速；

水分检测***组件4则包括相互连接的土壤水分传感器41和数据采集器42，土壤水分传感器41能够检测土壤含水率信息，数据采集器42能够接收、储存和向外发送土壤含水率信息；其中，土壤水分传感器41是基于频域反射原理，通过测量土壤的介电常数，能直接准确地反映各种土壤的真实水分含量。

本发明能够较为准确地测量地裂缝对于土壤水分蒸发范围的影响，其具体的测量方法可参考本发明实施例第二方面提供的测量方法，具体地，该测量方法应用前述装置，包括准备步骤和试验步骤，其中：

(1)准备步骤包括土壤处理步骤、模拟地裂缝步骤、土壤装填步骤、安装气象模拟***组件3的步骤、及布置水分检测***组件4的步骤，详细地：

土壤处理步骤主要是：对土壤样品进行烘干后过筛，分析土壤样品的粒径曲线，取土壤样品中粒径为d的土壤作为土壤试样，d满足：土壤样品中，小于d粒径的土壤样品质量占土壤样品总质量的5％；根据试验需要，将土壤试样配制成为初设含水率值；

模拟地裂缝步骤主要是：选取金属丝网孔径小于d的模拟地裂缝装置，根据试验需要改变金属框架的形状以模拟地裂缝的形状，将金属框架固定于于箱体1内，以模拟地裂缝，地裂缝模拟框的金属框和金属丝网本身具有较高强度，能抵挡土压力的作用，有效支撑和固定土壤，在箱体1内建立且长期有效保持实验需要的地裂缝尺寸和形状，同时其具有良好的透气性和导热性，不会改变地裂缝周围土壤水分的蒸发作用；将地裂缝模拟框的金属框架固定于箱体1内部的固定方式包括但不限于：借助胶带或倒挂的挂钩等辅助固定件将金属框架粘接或钩挂于箱体1内部，进行土壤装填，装填至金属框架稳定后将该辅助固定件取出箱体1外部的固定方式；

土壤装填步骤设于模拟地裂缝步骤之后，主要是：将土壤处理步骤中处理好的土壤试样装填于箱体1内部，装填高度满足土壤试样的上表面与金属框架的上端齐平；

安装气象模拟***组件3的步骤主要是；在箱体1周壁上端安装加热器32、风扇和气象监测传感器34；

布置水分检测***组件4的步骤主要是：纵向多点位和/或横向多点位分别布置土壤水分传感器41，土壤水分传感器41是基于频域反射原理，通过测量土壤的介电常数，能直接准确地反映各种土壤的真实水分含量；

其中，土壤装填步骤一定是设于模拟地裂缝步骤之后，其他分步骤可以根据试验者的习惯进行任意调序。

(2)试验步骤包括：

启动总控制器31、加热器32、风扇和气象监测传感器34，使加热器32对土壤试样加热、风扇对土壤试样吹风、气象监测传感器34监测施加到土壤试样表面的温度和风速，并通过总控制器31对监测到的温度信息和风速信息进行显示；

根据总控制器31显示的温度信息和风速信息，通过总控制器31调控加热器32和风扇的功率，直至温度信息显示为设定温度、风速信息显示为设定风速；

启动数据采集器42和各个土壤水分传感器41，通过数据采集器42接收、储存和向外发送各点位处土壤水分传感器41检测到的土壤含水率信息；

数据处理与分析：将数据采集器42储存的数据信息发送至互联网终端，分析数据信息，得到所模拟地裂缝形状和尺寸下，对土壤水分蒸发的影响。

该测量方法中，准备步骤中，对于布置水分检测***组件4的步骤有多种可选布置方式，例如，如图3所示进行布置，或者如图4所示进行布置，以图4布置方式进行说明，该布置步骤包括：在金属框架两侧纵向间隔排列多个土壤水分传感器41，用于研究地裂缝对于水平方向土壤水分蒸发的影响；以及，在金属框架下方纵向间隔排列多个土壤水分传感器41，用于研究地裂缝对于其下方深部土壤水分的影响。

本实施例第一方面提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置、以及第二方面提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法可应用在实验室或野外研究地裂缝的地表水文过程，至少能够达到如下有益效果：

可设置不同尺寸、形状的地裂缝模拟框，用于研究不同形状地裂缝周边土壤水分蒸发情况、可通过改变风速和温度模拟不同气候状况下的地裂缝周边土壤水分蒸发情况，从而，精细刻画和测量干旱半干旱环境下各种形态地裂缝周边土壤水分分布情况，准确得到地裂缝对于土壤水分蒸发的影响范围。

另外，对于本实施例第一方面提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，以及第二方面提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，分别具有各自更加优选的实施方式。

首先，对于本实施例第一方面提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其更加具体的结构具有多种可选实施方式，具体如下：

参照图1至图4，尤其参照图3，该测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置中：

可选且较为优选地，加热器32固定安装于支架321，支架321的两端搭置于箱体1的周壁顶面。

可选且较为优选地，风扇包括左侧风扇331和右侧风扇332，左侧风扇331安装在开设于箱体1左侧壁上端的左侧风扇安装孔101内，右侧风扇332安装在开设于箱体1右侧壁上端的右侧风扇安装孔102内。

可选且较为优选地，周壁的前侧面均匀分布有多个用于***土壤水分传感器41探针的探针安装孔103，各探针安装孔103内部分别插设有封堵塞104，通过封堵塞104防止箱体1中土壤和土壤水分沿着未***探针的探针安装孔103漏失；优选地，土壤水分传感器41的探针为圆柱形探针，探针安装孔103为圆形孔，探针***探针安装孔103的情况下，探针封堵探针安装孔103。

可选且较为优选地，地裂缝模拟框2中，金属框架为不锈钢框架，金属丝网为不锈钢丝网。

对于本实施例第二方面提供的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，则更加具体地：

参照图1、图3和图4：对于将水分检测***组件4布置到箱体1内部对应位置的方式，可以是在填土之前就将对应的土壤水分传感器41利用支撑件或固定件等支撑到箱体内部或固定到箱体内壁上，也可以是边填土边在对应位置放置土壤水分传感器41，利用土壤对土壤水分传感器41的放置位置进行定位，但是更为优选的是：如图1至图4所示，在箱体1周壁的前侧面均匀分布有多个用于***土壤水分传感器41探针的探针安装孔103，各探针安装孔103内部分别插设有封堵塞104；准备步骤中，对于布置水分检测***组件4的步骤，包括：取下要***土壤水分传感器41探针的探针安装孔103中的封堵塞104，对应***探针。该布置方式能够灵活设置土壤水分传感器41的探头，无需倒出土壤即可对同一地裂缝模拟框2进行多组测量数据的变换，以在垂直方向上和水平方向上获得高分辨率的土壤水分分布状况，获得更多研究数据，进一步提高研究准确度。

并且，为进一步提高探测准确度，该测量方法中，较为优选地，土壤水分传感器41为三探针式土壤水分传感器，各个土壤水分传感器41的三探针通过箱体1上探针安装孔103***到箱体1内土壤试样中的***方式至少包括如图3和图4中示出的：三探针沿横向排列***和三探针沿纵向排列***。例如但不限于，为了监测地裂缝对不同深度土壤水分侧向蒸发的影响，在5cm、16cm、27cm和38cm深度处分别三探针沿纵向排列安放土壤水分传感器41，同时，为了监测土壤表面蒸发对土壤水分的影响，在3cm、9cm、15cm、21cm、27cm、33cm和39cm深度处三探针沿横向排列安放土壤水分传感器41。

最后应说明的是：本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可；本说明书中的以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其特征在于：包括：

箱体(1)，包括周壁和底壁，顶面开口；

地裂缝模拟框(2)，包括金属框架和包围且固定连接于所述金属框架的金属丝网，所述金属框架能够固定于所述箱体(1)内且能够改变形状以模拟地裂缝；

气象模拟***组件(3)，包括总控制器(31)及分别与所述总控制器(31)连接的加热器(32)、风扇和气象监测传感器(34)；所述加热器(32)设于所述箱体(1)上端用于对所述箱体(1)内部加热；所述风扇设于所述箱体(1)上端用于对所述箱体(1)内部吹风；所述总控制器(31)接收并显示所述气象监测传感器(34)监测到的温度信息和风速信息，且能够调控所述加热器(32)的功率，直至所述温度信息显示为设定温度，以及，调控所述风扇的功率，直至所述风速信息显示为设定风速；

以及水分检测***组件(4)，包括相互连接的土壤水分传感器(41)和数据采集器(42)，所述土壤水分传感器(41)能够检测土壤含水率信息，所述数据采集器(42)能够接收、储存和向外发送所述土壤含水率信息。

2.根据权利要求1所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其特征在于：所述加热器(32)固定安装于支架(321)，所述支架(321)的两端搭置于所述箱体(1)的周壁顶面。

3.根据权利要求1所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其特征在于：所述风扇包括左侧风扇(331)和右侧风扇(332)，所述左侧风扇(331)安装在开设于所述箱体(1)左侧壁上端的左侧风扇安装孔(101)内，所述右侧风扇(332)安装在开设于所述箱体(1)右侧壁上端的右侧风扇安装孔(102)内。

4.根据权利要求3所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其特征在于：所述周壁的前侧面均匀分布有多个用于***所述土壤水分传感器(41)探针的探针安装孔(103)，各所述探针安装孔(103)内部分别插设有封堵塞(104)。

5.根据权利要求4所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其特征在于：所述土壤水分传感器(41)的探针为圆柱形探针，所述探针安装孔(103)为圆形孔，所述探针***所述探针安装孔(103)的情况下，所述探针封堵所述探针安装孔(103)。

6.根据权利要求1所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置，其特征在于：所述地裂缝模拟框(2)中，所述金属框架为不锈钢框架，所述金属丝网为不锈钢丝网。

7.一种测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，其特征在于：应用权利要求1-6任一项所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的装置；所述测量方法包括准备步骤和试验步骤；

所述准备步骤包括：

土壤处理步骤，对土壤样品进行烘干后过筛，分析土壤样品的粒径曲线，取土壤样品中粒径为d的土壤作为土壤试样，所述d满足：所述土壤样品中，小于d粒径的土壤样品质量占所述土壤样品总质量的5％；根据试验需要，将所述土壤试样配制成为初设含水率值；

模拟地裂缝步骤，选取金属丝网孔径小于d的模拟地裂缝装置，根据试验需要改变所述金属框架的形状以模拟地裂缝，将所述金属框架固定于所述箱体(1)内；

土壤装填步骤，设于所述模拟地裂缝步骤之后，将所述土壤处理步骤中处理好的所述土壤试样装填于所述箱体(1)内部，装填高度满足所述土壤试样的上表面与所述金属框架的上端齐平；

安装气象模拟***组件(3)的步骤；在所述箱体(1)周壁上端安装加热器(32)、风扇和气象监测传感器(34)；

及布置水分检测***组件(4)的步骤：纵向多点位和/或横向多点位分别布置所述土壤水分传感器(41)；

所述试验步骤包括：

启动所述总控制器(31)、所述加热器(32)、所述风扇和所述气象监测传感器(34)，使所述加热器(32)对所述土壤试样加热、所述风扇对所述土壤试样吹风、所述气象监测传感器(34)监测施加到所述土壤试样表面的温度和风速，并通过所述总控制器(31)对监测到的所述温度信息和风速信息进行显示；

根据所述总控制器(31)显示的所述温度信息和所述风速信息，通过所述总控制器(31)调控所述加热器(32)和所述风扇的功率，直至所述温度信息显示为设定温度、所述风速信息显示为设定风速；

启动所述数据采集器(42)和各个所述土壤水分传感器(41)，通过所述数据采集器(42)接收、储存和向外发送各点位处所述土壤水分传感器(41)检测到的土壤含水率信息；

数据处理与分析：将所述数据采集器(42)储存的数据信息发送至互联网终端，分析所述数据信息，得到所模拟地裂缝形状和尺寸下，对土壤水分蒸发的影响。

8.根据权利要求7所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，其特征在于：所述准备步骤中，对于布置水分检测***组件(4)的步骤，包括：在所述金属框架两侧纵向间隔排列多个所述土壤水分传感器(41)，用于研究地裂缝对于水平方向土壤水分蒸发的影响；以及，在所述金属框架下方纵向间隔排列多个所述土壤水分传感器(41)，用于研究地裂缝对于其下方深部土壤水分的影响。

9.根据权利要求7所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，其特征在于：所述周壁的前侧面均匀分布有多个用于***所述土壤水分传感器(41)探针的探针安装孔(103)，各所述探针安装孔(103)内部分别插设有封堵塞(104)；

所述准备步骤中，对于布置水分检测***组件(4)的步骤，包括：取下要***所述土壤水分传感器(41)探针的探针安装孔(103)中的封堵塞(104)，对应***探针。

10.根据权利要求9所述的测量地裂缝影响下土壤蒸发范围的测量方法，其特征在于：所述土壤水分传感器(41)为三探针式土壤水分传感器(41)，各个所述土壤水分传感器(41)的三探针通过所述箱体(1)上探针安装孔(103)***到所述箱体(1)内土壤试样中的***方式至少包括：三探针沿横向排列***和三探针沿纵向排列***。