本發(fā)明涉及水下生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置及水下氣體通量測(cè)定方法。

背景技術(shù)：

天然湖庫(kù)中氣體(如甲烷)的釋放通量是水體生態(tài)環(huán)境評(píng)估的重要指標(biāo)。釋放通量的測(cè)定可以快速了解水體生態(tài)環(huán)境的基本情況，對(duì)天然湖庫(kù)的水體生態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)具有重要意義。

因此，提供一種水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置和水下氣體通量的監(jiān)測(cè)方法，對(duì)于全面掌握水體生態(tài)環(huán)境狀況具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置，其能夠?yàn)橛?jì)算水下氣體通量提供比較準(zhǔn)確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種水下氣體逃逸體積監(jiān)測(cè)方法，利用該方法能夠準(zhǔn)確地測(cè)定水下氣體通量。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置，包括集氣裝置、浮體、進(jìn)氣管和出水管，所述集氣裝置中空形成儲(chǔ)存空間；

所述集氣裝置包括相對(duì)設(shè)置的第一表面和第二表面，所述進(jìn)氣管和所述出水管均設(shè)置在所述第一表面上；所述進(jìn)氣管與所述儲(chǔ)存空間連通，所述出水管與所述儲(chǔ)存空間連通；所述集氣裝置連接于所述浮體上，所述浮體中部設(shè)有安裝孔，所述進(jìn)氣管及所述出水管貫穿所述安裝孔；

所述進(jìn)氣管為一直管，所述進(jìn)氣管包括第一端和第二端，所述第一端與所述集氣裝置連接，所述進(jìn)氣管不同位置的通流面積一致；所述進(jìn)氣管上設(shè)置有第一開(kāi)關(guān)件，所述第一開(kāi)關(guān)件用于關(guān)閉或打開(kāi)所述進(jìn)氣管的通道；所述出水管為L(zhǎng)形，并設(shè)置有第二開(kāi)關(guān)件，所述第二開(kāi)關(guān)件用于關(guān)閉或打開(kāi)所述出水管的通道。

作為優(yōu)選，所述水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置還包括進(jìn)水管，所述進(jìn)水管設(shè)置在所述第二表面上，所述進(jìn)水管上設(shè)置有第三開(kāi)關(guān)件，所述第三開(kāi)關(guān)件用于打開(kāi)或關(guān)閉所述進(jìn)水管的通道。

作為優(yōu)選，所述水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置還包括導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管的一端與所述出水管的出水口連接。

作為優(yōu)選，所述導(dǎo)流管為柔性管，所述導(dǎo)流管套設(shè)在所述出水管上；所述水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置還包括緊固環(huán)，所述緊固環(huán)套設(shè)在所述導(dǎo)流管和所述出水管的配合段；

所述緊固環(huán)包括緊固本體和緊固裝置，所述緊固本體包括第一連接端和第二連接端，所述緊固裝置的一端與所述第一連接端鉸接，所述緊固裝置的另一端與第二連接端鎖扣連接。

作為優(yōu)選，所述緊固裝置包括鎖扣、鎖鉤和鎖蓋；

所述鎖蓋為截面為U形的沖壓件，包括兩個(gè)側(cè)板；所述鎖蓋的一端通過(guò)側(cè)板與所述緊固本體的第一連接端鉸接，所述鎖鉤設(shè)置于所述緊固本體的第二連接端；

所述鎖扣包括第一段、第二段和連接段；所述第一段和所述第二段平行設(shè)置，所述連接段連接所述第一段和所述第二段；所述第一段和所述第二段鉸接于所述鎖蓋的側(cè)板中部，所述連接段可卡入鎖鉤。

作為優(yōu)選，所述出水管與所述導(dǎo)流管配合處設(shè)置有環(huán)形的凹槽，所述緊固環(huán)將導(dǎo)流管緊固在所述凹槽中。

作為優(yōu)選，所述集氣裝置、所述進(jìn)氣管、所述進(jìn)水管和所述出水管一體成型，均是由透明有機(jī)玻璃制成。

作為優(yōu)選，所述第一開(kāi)關(guān)件、所述第二開(kāi)關(guān)件和所述第三開(kāi)關(guān)件均為截止閥。

作為優(yōu)選，所述第一開(kāi)關(guān)件、所述第二開(kāi)關(guān)件和所述第三開(kāi)關(guān)件均為設(shè)置螺紋的封蓋，所述第一開(kāi)關(guān)件、所述第二開(kāi)關(guān)件和所述第三開(kāi)關(guān)件分別與所述進(jìn)氣管、所述出水管和所述進(jìn)水管螺紋連接。

水下氣體通量測(cè)定方法，該方法利用了所述水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置，包括以下步驟：

a.將所述水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)充滿水；

b.將所述的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置放置于需要收集氣體的水面上，并使所述進(jìn)氣管和所述出水管浸入水中，使所述儲(chǔ)存空間在水面之上；打開(kāi)所述第一開(kāi)關(guān)件和所述第二開(kāi)關(guān)件；

c.利用以下公式計(jì)算水下氣體通量：

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明通過(guò)上述設(shè)計(jì)得到的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置，使用時(shí)，將集氣裝置、進(jìn)水管和出水管中充滿水；然后將浮體放在水面上，此時(shí)集氣裝置位于水面之上，進(jìn)氣管和出水管浸入到水中；將第一開(kāi)關(guān)件和第二開(kāi)關(guān)件打開(kāi)，此時(shí)水體中逃逸的氣體可通過(guò)進(jìn)氣管進(jìn)入到儲(chǔ)存空間內(nèi)，從而可以實(shí)現(xiàn)水下氣體的收集。

本發(fā)明通過(guò)上述設(shè)計(jì)得到的水下氣體通量測(cè)定方法，可利用水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置得到單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)進(jìn)氣管氣體的體積，將該數(shù)據(jù)除以進(jìn)氣管的通流面積及監(jiān)測(cè)時(shí)間的乘積，可以得到單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位通流面積的氣體體積，即水下氣體通量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施方式的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施方式中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1提供的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1提供的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置的使用狀態(tài)下的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施方式2提供的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施方式2提供的緊固環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施方式2提供的出水管的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：100-水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置；110-集氣裝置；112-第一表面；120-進(jìn)氣管；122-第一開(kāi)關(guān)件；130-出水管；132-凹槽；132-第二開(kāi)關(guān)件；140-進(jìn)水管；142-第三開(kāi)關(guān)件；150-浮體；152-安裝孔；200-水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置；210-導(dǎo)流管；220-緊固環(huán)；222-緊固本體；2222-第一連接端；2224-第二連接端；224-緊固裝置；2242-鎖蓋；2244-鎖扣；2246-鎖鉤。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置關(guān)系的術(shù)語(yǔ)為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

此外，術(shù)語(yǔ)“水平”、“豎直”、“懸垂”等術(shù)語(yǔ)并不表示要求部件絕對(duì)水平或懸垂，而是可以稍微傾斜。如“水平”僅僅是指其方向相對(duì)“豎直”而言更加水平，并不是表示該結(jié)構(gòu)一定要完全水平，而是可以稍微傾斜。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

實(shí)施例1：

本實(shí)施例提供了一種水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置100，其主要用于收集水底逃逸的氣體。如圖1，其主要包括集氣裝置110、進(jìn)氣管120、出水管130、進(jìn)水管140和浮體150。進(jìn)氣管120和出水管130連接于集氣裝置110的底部，進(jìn)水管140連接于集氣裝置110的上部；集氣裝置110固定安裝在浮體150上。

如圖1，集氣裝置110包括第一表面112和第二表面，第一表面112和第二表面相對(duì)設(shè)置；整個(gè)集氣裝置110為中空結(jié)構(gòu)，并形成儲(chǔ)存空間。在第二表面上設(shè)置有進(jìn)氣管120和出水管130，在第一表面112上設(shè)置有進(jìn)水管140。進(jìn)氣管120為一直管，包括第一端和第二端，第一端用于與集氣裝置110連接；進(jìn)氣管120不同位置的通流面積一致；出水管130為一L形管。另外，在進(jìn)氣管120上設(shè)置有第一開(kāi)關(guān)件122，用于將進(jìn)氣管120的通道打開(kāi)或關(guān)閉；在出水管130上設(shè)置有第二開(kāi)關(guān)件132，用于將出水管130的通道打開(kāi)或關(guān)閉；在進(jìn)水管140上設(shè)置有第三開(kāi)關(guān)件142，用于將進(jìn)水管140的通道打開(kāi)或關(guān)閉。作為優(yōu)選，出水管130的有效通流面積與進(jìn)氣管140的有效通流面積相等。

本實(shí)施例中的第一開(kāi)關(guān)件122、第二開(kāi)關(guān)件132和第三開(kāi)關(guān)件142均為設(shè)有螺紋的封蓋，第一開(kāi)關(guān)件122、第二開(kāi)關(guān)件132和第三開(kāi)關(guān)件142分別與進(jìn)氣管120、出水管130和進(jìn)水管140螺紋連接。在其它實(shí)施例中，第一開(kāi)關(guān)件122、第二開(kāi)關(guān)件132和第三開(kāi)關(guān)件142也可以采用截止閥。

浮體150由密度比水的密度小的材料制成，中部設(shè)置安裝孔152，當(dāng)集氣裝置110安裝在浮體150上時(shí)，進(jìn)氣管120和出水管130貫穿安裝孔152。

如圖1和圖2，使用時(shí)，先將第一開(kāi)關(guān)件122和第二開(kāi)關(guān)件132關(guān)閉，將第三開(kāi)關(guān)件142打開(kāi)，并將水通過(guò)進(jìn)水管140注入到集氣裝置110中，直至儲(chǔ)存空間內(nèi)存滿水；然后，關(guān)閉第三開(kāi)關(guān)件142，將整個(gè)氣體收集裝置放置到水面上；此時(shí)，浮體150漂浮在水面上，進(jìn)氣管120和出水管130均浸入到水中，集氣裝置110位于水面之上；最后打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)件122和第二開(kāi)關(guān)件132。在大氣壓的作用下，集氣裝置110里的水不會(huì)流出，此時(shí)，由于進(jìn)氣管120為直管，氣體從水底逃逸后通過(guò)進(jìn)氣管120進(jìn)入到集氣裝置110的儲(chǔ)存空間內(nèi)。由于進(jìn)氣管不同位置的通流面積一致；，因此，當(dāng)大量氣體同時(shí)逃逸時(shí)，從進(jìn)氣管120進(jìn)入的氣體仍能全部進(jìn)入到集氣裝置110內(nèi)；如果第一端的通流面積小于第二端的通流面積，大量的氣體從第二端進(jìn)入到進(jìn)氣管120后，容易在第一端發(fā)生堵塞，部分氣體從第二端的邊緣逃逸；這將導(dǎo)致計(jì)算得到的水下氣體通量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。另外，由于出水管130為L(zhǎng)型，其出水口端面垂直于氣體上升方向，故不會(huì)有較多的氣體從出水管130進(jìn)入到集氣裝置110內(nèi)，從而保證得到的數(shù)據(jù)誤差較小。

為了保證良好的密封，作為優(yōu)選，集氣裝置110、進(jìn)氣管120、出水管130和進(jìn)水管140一體成型；為了便于觀察集氣裝置110的內(nèi)部情況，集氣裝置110、進(jìn)氣管120、出水管130和進(jìn)水管140均是由透明有機(jī)玻璃制成。

需要說(shuō)明的是，進(jìn)水管140并不是必須的，在其它實(shí)施例中也可以沒(méi)有進(jìn)水管140。此時(shí)，在往集氣裝置110中注水時(shí)，可以將集氣裝置110倒置，將第一開(kāi)關(guān)件122打開(kāi)，通過(guò)進(jìn)氣管120注水。

實(shí)施例2：

如圖3，本實(shí)施提供了一種水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置200，該裝置與實(shí)施例1中提供的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置100結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于，在出水管130的端部還連接有導(dǎo)流管210和用于緊固導(dǎo)流管210的緊固環(huán)220；導(dǎo)流管210的自由端放置于無(wú)氣體逃逸的水域。

如圖4，緊固環(huán)220包括緊固裝置224和緊固本體222，緊固本體222為帶有開(kāi)口的環(huán)形件，包括第一連接端2222和第二連接端2224。緊固裝置224一端鉸接于第一連接端2222，另一端與第二連接端2224卡扣連接。

緊固裝置224包括鎖蓋2242、鎖扣2244和鎖鉤2246。鎖鉤2246與第二連接端2224固定連接；鎖蓋2242為截面呈U型的沖壓件，包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的側(cè)板；鎖扣2244由彈性條狀件彎折而成，包括大致平行的第一段和第二段，還包括用于連接第一段和第二段的連接段；第一端和第二段的自由端與卡蓋中部鉸接，連接段用于卡入或脫離鎖鉤2246。

如圖3，使用時(shí)，將緊固環(huán)220套在導(dǎo)流管210的端部，然后將導(dǎo)流管210套設(shè)在出水管130上，然后用將緊固環(huán)220的鎖扣2244卡入鎖鉤2246便可以將導(dǎo)流管210與出水管130進(jìn)行固定連接；拆卸時(shí)，將鎖蓋2242抬起，鎖扣2244便可脫離鎖鉤2246。

由于使用了導(dǎo)流管210，可以完全避免氣體通過(guò)出水管130進(jìn)入到集氣裝置110中，從而可以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；另外由于采用了緊固環(huán)220，使得導(dǎo)流管210和出水管130的連接及拆卸非常方便。

如圖5，作為優(yōu)選，出水管130端部還設(shè)置有環(huán)形凹槽132，緊固環(huán)220將導(dǎo)流管210(圖3)固定在凹槽132中，從而更好地保證緊固環(huán)220和導(dǎo)流管210的連接。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例提供了一種水下氣體通量的監(jiān)測(cè)方法，主要包括以下步驟：

a.將實(shí)施例1或2中的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置、進(jìn)氣管120及出水管130內(nèi)充滿水；

b.將水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置放置于需要收集氣體的水面上，并使進(jìn)氣管120和出水管130浸入水中，使儲(chǔ)存空間在水面之上；打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)件122和第二開(kāi)關(guān)件132；

c.利用以下公式計(jì)算水下氣體通量：

為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，步驟a是必要的。實(shí)施時(shí)將第一開(kāi)關(guān)件122和第二開(kāi)關(guān)件132關(guān)閉，從進(jìn)水管140中注入水，直至整個(gè)集氣裝置110、進(jìn)水管140、進(jìn)氣管120和出水管130中充滿水；對(duì)于沒(méi)有設(shè)置進(jìn)水管140的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置，可以將水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置倒置，然后將第一開(kāi)關(guān)件122打開(kāi)，從進(jìn)氣管120中注入水，同樣可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)方案。

將水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置放置于需要收集氣體的水面上，浮體150漂浮在水上；此時(shí)，進(jìn)氣管120和出水管130浸入水中，集氣裝置110位于水面之上；打開(kāi)第一開(kāi)關(guān)件122和第二開(kāi)關(guān)件132，在大氣壓的作用下，集氣裝置110內(nèi)的水不會(huì)流出。水底逃逸的氣體通過(guò)進(jìn)氣管120進(jìn)入到集氣裝置110內(nèi)，由于出水管130為L(zhǎng)型，水底逃逸的氣體基本不會(huì)從出水管130中進(jìn)入到集氣裝置110內(nèi)；為了完全避免氣體從出水管130進(jìn)入都集氣裝置110，優(yōu)選采用連接有導(dǎo)流管210的水下氣體通量監(jiān)測(cè)裝置。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。