[发明专利]河道水气界面气体通量在线测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护与资源综合利用领域，尤其涉及一种河道水气界面气体通量在线测量方法。

背景技术

为探明全球变暖条件下，水域中温室气体吸收及排入作用的变化及其对环境的影响，需要对水气界面的气体通量研究进行分析和研究。目前对水域中温室气体排放研究大部分是基于经过水面扩散到大气中的通量，长期以来，人们根据地表系统温室气体（CO2、CH4、N2O）通量的基本特征和近地层大气中气体传输机制发展了各种温室气体通量监测方法，主要大类包括模型估算法（化学计量法）、通量箱法、微气象法、遥感反演法等，其中通量箱法价位适中，可以快速运输和布置，测试简单、精确，可以连接实时测量系统，是静水水域气体通量监测的常用方法。

在河道中，水流紊动剧烈，水气通量受风速、行船、人为干扰等影响较大，在时空分布上并不均匀，已有测量资料表明，在同一时刻，相邻两点的气体通量瞬时值可相差10倍以上，在湍流环境中，通量箱会上下、左右浮动，改变了气-水界面的湍动，也会影响单个箱体进行测量时的精度。现在有两种技术方案可改善该现象，一是增加通量箱的底面积，使其尽可能覆盖水体运动的影响范围；另一方案是使通量箱自由随湖和河面的水运动时进行测量。但若增大通量箱底面积，则携带不便，不适合长期的野外监测，同时会增加通量箱体积，造成取样时间过长，影响监测效率，再者也会增加通量箱壁和水表面的摩擦，过多人为改变湍流，测得的扩散通量会偏离实际。通量箱自由随湖和河面的水运动时进行测量则不易实现，一是实时在线测量的情况下，仪器笨重，不易和通量箱一起漂移，另外对于人为干扰较多的河道上，漂移方案无法规避行船、货轮等，易对测量人员及测量仪器造成伤害，因此需要采取新的方法及设备，改善河道中动力条件下水气界面通量测量精度的问题。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明克服现有技术的缺点，提供一种河道水气界面气体通量在线测量方法，改善测量精度，提高通量箱测量方法的适用范围。

根据本发明，提供一种河道水气界面气体通量在线测量方法，该方法包括如下步骤：

1）将多个通量箱分别固定到挂载绳上的不同位置；

2）将每个通量箱的出气口分别连接到气体分析仪的分支输入气路，将每个通量箱的进气口分别连接到气体分析仪的分支输出气路，从而能够将每个通量箱输出的气体混合之后送入气体分析仪，并且能够将气体分析仪输出的气体分配到每个通量箱中；

3）将通量箱置于水中测量。

优选地，所述多个通量箱在挂载绳上按照单列串列的方式分布。

优选地，通过以下方式确定测量控制区域的值L：

1）测量待测水域水体流速V（以m/s计），根据气体分析仪采样频率f，根据下式计算单个样点采样间隔中水流输移距离L1：

L1=2×V/f    （1）；

2）确定动力条件下水域中小波高超过5cm的优势波的波长分布，确定优势波长λ，比较λ及L1的值，选其中较大值作为测量控制区域的值L。

优选地，所应用的通量箱的个数N满足以下条件：

2≤N<int（L/D+1）（2），

其中L为测量控制区域的值，D为通量箱直径，int()为取整函数，作用是将括号内的计算结果取整。

优选地，通过以下方式确定所应用的通量箱的个数N：

计算int（L/（5×D）+1），若结果不大于5，则N=int（L/（5×D）+1），若结果大于5，则N=5。

优选地，该方法包括在测量之前调节每个通量箱在挂载绳上的固定位置，使通量箱间距沿测量控制区域L分布满足高斯积分点的要求。

优选地，该方法包括在测量之前调整各通量箱中通过的气体通量，使各通量箱中通过的气体通量之比满足高斯积分式中规定的权重之比。

优选地，挂载绳一端固定于监测船上。

本发明的有益效果是：沿水流方向布置多点进行实时在线监测，可有效减少水体流动及波动对单点采样结果造成的影响，保证测量精度，同时各装置可模块化组装，可根据实际需要增减通量箱数量，方便携带，易于在野外实时在线监测时实施。

附图说明

图1是本发明装置的模块连接框图；

图2是通量箱连接示意图；

图3是通量箱挂载绳结构示意图。

附图标记说明

1：通量箱2：通量箱挂载绳