1、地理位置
北京师范大学房山综合实验基地位于北京市房山区窦店镇下坡店村北,地处北纬39°35′,东经115°425′,为华北平原与太行山交界地带。基地西部和北部是山地、丘陵,东部和南部为沃野平原。基地占地46亩,总建筑面积7500m2。基地距市中心20km,离学校50km。
图 房山综合实验基地地理位置及遥感影像图
房山综合实验基地属于北方平原区与山区的过渡地带,同时也属于大都市圈的城市与郊区的过渡地带,其区域代表性较为明显,具有非常显著的区域可研究性。
房山综合实验基地主要由“风沙环境与工程实验室”、“土壤侵蚀模拟实验室”、“水旱灾害模拟实验室”和“地震振动模拟实验室”四部分组成。基地主要研究方向为土壤水蚀模拟与水土流失防治、土壤风蚀模拟与风沙灾害防治、干旱和洪涝灾害防治以及地震灾害损失评估等方面,起到为退化生态系统恢复重建、土地退化防治等相关学科方向的研究提供一个综合性的基础实验平台。
房山综合实验基地为自然地理学科研究领域提供了很好的实验平台基础,主要涉及到的学科研究方向为地表过程研究中的水、风、温度等地表过程要素,具有很强的学科代表性,当前地表过程系统研究领域越来越受到国内外学术界的重视,因此对于这些地表过程要素的研究尤为重要。
2、风沙环境与工程实验室
(1)实验室功能
可开展风沙运动模拟,各种风沙灾害防治工程技术的大比例模拟,大气污染物扩散模拟,一般的风工程模拟等。包括大型风沙环境与工程风洞和中型风沙环境与工程风洞。
图 风沙环境与工程实验室外貌
(2)关键实验仪器设备
三维移测与供沙系统、电子压力扫描阀(128通道)、热膜风速计(IFA300)、数字式粒子图像测速系统(PIV)、风沙流风场数据采集系统(2套,15风速通道+温湿压三个通道)、土壤风蚀天平、风沙土工程力学测试仪器(一套)等。
3、土壤侵蚀模拟实验室
(1)人工模拟降雨大厅
图 人工模拟降雨大厅外观
人工模拟降雨大厅是继研究黄土高原的土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室人工模拟降雨大厅后,建成的我国第二个大型人工模拟降雨大厅。降雨大厅内装备有室内人工模拟降雨系统、水槽冲刷实验系统、泥沙和土壤理化性质分析室,并在室外配有坡面径流小区。
人工模拟降雨大厅主要为以下研究提供实验条件:(1)土壤水动力学过程及其定量表达;(2)土壤侵蚀模型参数率定;(3)土壤侵蚀影响因子与过程控制实验;(4)水土保持效益对比实验;(5)土壤养分迁移过程及其参数测定等。
降雨大厅在满足我校教学科研的同时,也对外开放使用。目前,已向江西农业大学、长江科学院水土保持研究所、中国科学院成都山地灾害研究所、中国科学院地理与资源科学研究所和中国科学院生态环境研究中心等单位的相关科研工作者提供了开放服务。(2)人工模拟降雨实验场
人工模拟降雨实验场包括准备区、降雨区、耕作措施影响试验田和坡面径流小区等,实验场可开展的实验研究包括:
(1)降雨、坡长和坡度与入渗、产流、侵蚀的关系;
(2)土壤侵蚀水动力学机理实验;
(3)同等降雨条件下不同土壤入渗、产流、产沙的差异;
(4)降雨径流、入渗、结皮形成及其与入渗的关系;
(5)坡面土壤侵蚀过程和机理,如溅蚀、薄层水流侵蚀、细沟侵蚀等;
(6)水土保持措施效益;
(7)坡面土壤养分的迁移与非点源污染;
(8)137Cs、7Be等核元素示踪分析。
4、水旱灾害模拟实验室
水旱灾害模拟实验室包括20m2的土壤资源实验室、20m2的植物资源实验室、20m2的海冰化学实验室以及20m2的海冰物理实验室四个分室;20°、40°、60°大型坡面模型6个以及1400 m2的全自动日光温室一座。
全自动日光温室屋脊走向为东西向,横向32.4m,纵向44m,共3栋11跨,总面积1425.6 m2。温室配套设备有:内遮阳系统、外遮阳系统、湿帘风扇降温系统、供水及灌溉系统、水暖供热系统、计算机控制系统以及配电系统。全自动日光温室可以承担温、湿和光等生态参数控制和开展保育块制作与培育技术实验、农作物抗旱机能实验与人工生长基质层的成分配比实验研究。
5、地震振动模拟实验室
地震振动模拟实验室为彩钢板结构厂房,东西方向长度16m,南北方向宽度10m,总面积160 m2。
地震振动模拟实验室的主要功能
原状黄土物理力学参数测试;
黄土斜坡模型与天然斜坡相似理论研究;
研究地震动参数下斜坡模型地震动力响应规律;
地震作用下斜坡模型破坏过程、结构面作用。
6、房山综合实验基地其他配套设施
(1)房山综合实验基地气象园
房山综合实验基地气象园建于2006年,位于基地中央空旷区域,周边为绿地,气象场按照标准气象站要求设计,长25m,宽25m,总面积625.00m2。内部安装了大、小百叶箱各一、雨量筒、虹吸式自记雨量计、小型蒸发皿和地温表等气象观测仪器。
主要进行温度、温度变化过程,湿度、湿度变化过程,降雨量、降雨过程,蒸发量和地温等气象要素的观测。另有HOBO自动记录气象站一套,主要观测要素包括:总辐射、光合有效辐射、净辐射,气温,气压,相对湿度,风速、风向,降雨量,蒸发量,地温、地表热通量和CO2浓度等。记录数据时间间隔为10分钟。
气象要素观测主要以自记为主,辅之以人工观测。自2007年7月开始进行了连续的观测,至今已积累6年多的气象数据。
图 房山综合实验基地气象园
(2)科研综合楼
科研综合楼建筑面积1780.60m2,主要为基地实验人员办公住宿用房,砖混结构,地上三层,局部四层,建筑物檐高14.40m。房间配置为办公用房、餐厅、活动室、会议室及标准客房。室内配有空调,卫生间配置电热水器,可以接待实验师生40余人开展实验。
图 房山综合实验基地科研综合楼
7、房山综合实验基地实验仪器与设备
房山综合实验基地目前拥有各类仪器设备110余台(座),总价达1398万元,其中主要的大型仪器设备设施包括大型风洞1座,中型风洞1座,人工模拟降雨设备和野外模拟降雨设备各1套,自动监测气象站1座,大型坡面模型6个以及全自动日光温室大棚1座。在房山综合实验基地,科研、观测仪器设备的管理与使用有专人进行负责,实验基地有专门的仪器设备存放室,并且建立了仪器设备使用与归还登记制度。
北京师范大学房山综合实验基地现有的仪器设备,已经能够满足自然地理学领域国家野外站的试验观测要求,其中两座风洞设备以及相关的配套观测仪器设备可以进行风沙灾害与土壤风蚀方面的实验模拟与研究,而室内人工模拟降雨机设备和野外人工模拟降雨机设备可以分别进行室内外的土壤侵蚀模拟实验,另外还有一些相关仪器设备可以进行室内和室外的作物水旱灾害模拟实验。
房山综合实验基地现有的仪器设备都有专门的工程实验人员进行维护保养和使用,所有的仪器设备都能正常运转和工作,如仪器设备出现问题,实验基地也会有相应的处理机制和维修措施。现有的仪器设备使用率都比较高,大约能达到40%左右,其中几个大型的仪器设备,如大型风洞设备和人工模拟降雨机设备的使用率更高,可以达到70%左右。
8、开放交流
房山综合实验基地作为一个重要的以地表过程研究为基础的实验平台,从建成以来就受到国内外相关研究机构和学者的广泛关注,因此也陆续接待了多位专家学者的参观和访问,起到了积极的宣传作用。