[发明专利]一种滨海湿地水热盐耦合过程的监测装置及方法

说明书

本发明公开了一种滨海湿地水热盐耦合过程的监测装置及方法，并利用该装置对滨海湿地水热盐的运移进行了监测，获取水位、土壤温度、盐分等长期科研数据。装置基本功能有土壤温度监测、土壤盐度监测和地表、地下水位监测，内置温度传感器、盐度传感器和水位传感器，并使用太阳能为装置供电；滨海湿地水动力条件复杂，装置组装灵活，可分节组装，按实际需求串联，适应不同的地理环境；数据采集完之后自动上传云服务器，可通过办公室电脑和手机实时访问数据库，实现数据可视化；装置操作简单，为探究滨海地区水热盐的迁移规律及耦合过程提供了良好的支持。

技术领域

本发明涉及一种滨海湿地水热盐耦合过程的监测装置及方法，属于滨海湿地地下水科学研究技术领域。

背景技术

滨海滩涂湿地水动力条件复杂，作为陆地与海洋交界的区域，在陆地淡水和海洋海水之间提供了重要的水文联系。地表水-地下水之间的物质、能量交换对滨海湿地稳定性具有重要影响，开展滨海湿地相关水动力及水环境参数的监测，能够为滨海湿地生态保护提供重要依据。了解滨海湿地中水流运动规律和温度、盐度分布对于增进滨海湿地水动力过程、热力学过程的理解至关重要，为合理保护和修复滨海湿地奠定理论基础。近年来发现，滨海湿地土壤温度、气温、海水温度间的差异也会影响湿地土壤水盐平衡，然而目前缺少能够耦合水动力、温度和盐度过程的监测装置及研究方法。所以，提出一种研究滨海湿地水热盐耦合过程的装置及方法具有很高的科研价值和应用场景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种滨海湿地水热盐耦合过程的监测装置及方法，可以在滨海湿地实时测得温度、盐度、水位的数据，并及时上传至云服务器存储，移动终端方便远程下载数据并绘制时间曲线，可以比较直观的给出滨海湿地水位、温度、盐度的时间曲线，进而得到水热盐运移过程规律，为研究滨海湿地的水、热、盐耦合机制打下坚实的基础。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种滨海湿地水热盐耦合过程的监测装置及方法，包括：

监测探头，包括相互连接的温度传感器、盐度传感器和水位传感器，用于获取地下水热盐运移数据；

无线数据发射终端，用于将监测探头采集得到的数据传递至云服务器；

太阳能供电系统，包括多块太阳能板，用于通过光伏效应将太阳能转化为电能为监测探头和无线数据发射终端供电。

进一步的，还包括：锂电池，用于将太阳能供电系统产生的富余电量以化学能的形式进行储存。

进一步的，所述温度传感器采用PT1000传感器，引线采用聚四氟乙烯，且所述温度传感器采用可拆卸的防水航空接头。

进一步的，所述盐度传感器的材料采用四极式石墨电极，且所述盐度传感器采用可拆卸的防水航空接头。

进一步的，所述水位传感器采用大平膜压力传感器，测量范围为0-5000mm，使用温度环境为-20℃-70℃。

进一步的，所述太阳能供电系统采用多晶硅太阳能板、三元聚合物锂电池和搭载MPPT太阳能发电模块的主控板。

进一步的，所述无线数据发射终端采用TF无线通讯。

第二方面，本发明提供一种根据前述任一项所述的滨海湿地水热盐耦合过程的监测装置的监测方法，包括：

S1，在待监测的滨海湿地，依据监测需求钻取指定半径和深度的钻孔；

S2，在待测区域架设实验装置，其中在钻孔附近地表布置太阳能供电系统和无线数据发射终端，在钻孔中插入组装后的监测探头；

S3，待监测探头布置完毕后，静放一段时间，待开挖钻孔内的水文要素恢复到与周边环境一致时，闭合装置电路，太阳能供电系统通过电路给整个装置供电，监测探头内置传感器同时运行，实现各参数的实时同步监测；