1.寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：该系统包括环境试验箱（1）及置于所述环境试验箱（1）内的顶端水箱（2）、底端水箱（3）、制冷机（15）和数据采集仪（19）；所述顶端水箱（2）架设在升降支架（4）上，该顶端水箱（2）的一侧连有软管（7）；所述软管（7）的出口端Ⅰ连有排水管（8），该排水管（8）的出口端Ⅱ伸入所述底端水箱（3）中；所述底端水箱（3）内设有抽水泵（10），该抽水泵（10）通过回流管（11）与所述顶端水箱（2）相连；所述排水管（8）的外表面呈螺旋状敷设有冷媒输送管（13），该冷媒输送管（13）的外表面包裹有一层保温棉（14）；所述冷媒输送管（13）的两端分别与所述制冷机（15）的冷媒出口和冷媒进口相连；所述排水管（8）内分别设有温度传感器（16）、水流流速传感器（17）和高清摄像头（18）；所述数据采集仪（19）分别与所述温度传感器（16）、所述水流流速传感器（17）和所述高清摄像头（18）通过数据采集线（25）电联。
2.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述升降支架（4）包括底面钢板（20）、顶面钢板（21）和千斤顶（22）；所述千斤顶（22）的底部通过底面螺栓（23）与所述底面钢板（20）相连，顶部通过顶面螺栓（24）与所述顶面钢板（21）相连；所述顶面钢板（21）上架设有所述顶端水箱（2）。
3.如权利要求2所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述顶端水箱（2）的形状为长方体、立方体或圆柱体，其底面不大于所述顶面钢板（21），容积不小于1 m 3 。
4.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述顶端水箱（2）的一侧边缘处设有出水口Ⅰ，该出水口Ⅰ通过止水阀（6）与所述软管（7）相连；所述止水阀（6）与所述软管（7）通过卡箍Ⅰ（5）连接。
5.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述软管（7）与所述排水管（8）通过卡箍Ⅱ（9）连接。
6.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述回流管（11）的出水口Ⅱ伸入所述顶端水箱（2）内，进水口通过卡箍Ⅲ（12）与所述抽水泵（10）的出水口Ⅲ相连；所述抽水泵（10）的吸水口低于所述底端水箱（3）的液面。
7.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述环境试验箱（1）的温度环境为-30~40℃。
8.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述保温棉（14）的长度与所述排水管（8）的长度相同。
9.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述底端水箱（3）的形状为长方体、立方体或圆柱体，容积不小于1 m 3 。
10.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：所述制冷机（15）的温度调节范围为-20~0℃。
11.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：在所述排水管（8）内每隔20 cm布设多个温度监测断面，在每个温度监测断面呈网状布设37个所述温度传感器（16）；在每个温度监测断面的顶端设有所述高清摄像头（18）。
12.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统，其特征在于：在所述排水管（8）内每隔20 cm布设多个水流速度监测断面，在每个水流速度监测断面呈网状布设37个所述水流流速传感器（17），且温度监测断面与水流速度监测断面相隔10 cm。
13.如权利要求1所述的寒区隧道排水管水流冻结模型综合试验系统的使用方法，包括以下步骤：⑴组装模型试验系统：①在环境试验箱（1）内，铺设尺寸为2 m×2 m的底面钢板（20）；在所述底面钢板（20）上通过底面螺栓（23）将千斤顶（22）的底面固定在所述底面钢板（20）上；在所述千斤顶（22）的顶面，通过顶面螺栓（24）将顶面钢板（21）固定在所述千斤顶（22）的顶面；最终，组成升降支架（4）；②在排水管（8）内每隔20 cm呈网状布设37个温度传感器（16）；与所述温度传感器（16）间隔10 cm再呈网状布设37个水流流速传感器（17）；在所述温度传感器（16）安设的顶点位置安设高清摄像头（18）；将全部所述温度传感器（16）、所述水流流速传感器（17）和所述高清摄像头（18）通过数据采集线（25）与数据采集仪（19）电联；最终，组成监控监测系统；将冷媒输送管（13）敷设在所述排水管（8）外表面，再用保温棉（14）包裹敷设有冷媒输送管（13）的所述排水管（8）；③将顶端水箱（2）放置并固定于所述顶面钢板（21）上，在所述顶端水箱（2）的出水口Ⅰ处安装止水阀（6），并在所述止水阀（6）的出口套入软管（7），且用卡箍Ⅰ（5）进行固定；在所述软管（7）的另一端套入安装有所述温度传感器（16）、所述水流流速传感器（17）和所述高清摄像头（18）的所述排水管（8），并用卡箍Ⅱ（9）固定；在所述排水管（8）的出水口Ⅳ接入底端水箱（3）；在所述底端水箱（3）内放入抽水泵（10）；在所述抽水泵（10）的出水口Ⅲ处通过卡箍Ⅲ（12）连接回流管（11），并将所述回流管（11）的出水口Ⅱ放置于所述顶端水箱（2）内；最终，组成水流循环系统；⑵排水管（8）冻结试验：ⅰ调设所述环境试验箱（1）内的环境温度；调整所述千斤顶（22）的顶起高度，使所述升降支架（4）达到预定高度；开启所述止水阀（6），控制所述止水阀（6）的开合度，使所述排水管（8）内水流按照预设的流速和流量流动至所述底端水箱（3）内；开启所述抽水泵（10），将所述底端水箱（3）内的水输送到所述顶端水箱（2）内；ⅱ待所述环境试验箱（1）内的环境温度达到均匀后，开启制冷机（15）；设定所述制冷机（15）输出冷媒的温度，使冷媒在所述冷媒输送管（13）流动并形成回路，给所述排水管（8）降温；ⅲ开启所述监控监测系统，采用所述数据采集线（25）实时采集所述排水管（8）内各位置的温度、水流速度、结冰位置和冰层发育情况数据；ⅳ待监测到所有数据随时间无明显变化时，关闭所述止水阀（6）和所述抽水泵（10），使所述水流循环系统停止工作；同时关闭所述环境试验箱（1）的控温系统和所述制冷机（15），使温度控制系统停止工作；最后，关闭所述数据采集仪（19），使所述监控监测系统停止工作；⑶按照其他设定继续排水管（8）冻结试验：重新设定所述环境试验箱（1）内的环境温度、所述升降支架（4）的高度、所述止水阀（6）的开合度，以及所述制冷机（15）输出冷媒的温度，以满足不同环境温度、不同排水管内水流速度和水流量以及不同负温情况下的排水管内水流冻结试验；然后按照所述步骤⑵重新开始试验。
