CN110988280A - 一种喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，包括可塑性漏斗、漏斗可调节伸缩杆、防脱气蒸发监测桶和监测装置和可调节万向脚架，可塑性漏斗与漏斗可调节伸缩杆的一端连接，漏斗可调节伸缩杆的另一端与防脱气蒸发监测桶的上端连接，漏斗可调节伸缩杆呈中空状并将可塑性漏斗与防脱气蒸发监测桶的内部连通，监测装置固定于防脱气蒸发监测桶的下侧，可调节万向脚架固定于监测装置的下侧。本发明克服了滴水收集及滴率等多项监测时产生的脱气问题，能够长期高效的适用于任意高度滴水点的多指标监测与水样采集，实现实时高精度测量，操作简便、高效实用，为喀斯特关键带的碳循环特征及运移机制的研究提供更好的实验数据基础。
Description
技术领域
本发明涉及洞穴监测领域，特别涉及一种喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置。
背景技术
伴随着喀斯特研究的深入，洞穴滴水的收集方法也不断革新，在收集的洞穴滴水在自动监测的方法上已经有了很大的改善，但在利用滴水高效利用完成多项指标的同时，并没有关注到滴水的脱气效应的对滴水水化学性质影响。
在一般对碳循环机制研究中，对洞穴滴水的收集和监测，主要用于研究其表层喀斯特关键带中，大气降水经过土层及包气带后的碳循环和运移机制，从而进一步探讨其对洞内次生沉积物的沉积环境和对外界气候环境的指示意义，因此这对滴水中各项理化性质及同位素指标的精度要求较高，进而通过对理化性质指标计算在表层喀斯特关键带中的运移规律和循环特征，而目前的收集方法会仍会导致以下的问题：
（1）滴水在从基岩的岩溶管流出时，由于进入到了洞穴空气环境中，受到空气中气压的与岩溶管道中气压差的影响，空气中的CO2远远小于其在岩溶管道中的，会产生滴水滴水中游离的液相CO2分子从滴水逃逸产生的脱气效应，因此会导致测量结果中的水气二氧化碳的分压差，为负值呈现侵蚀性的状态，而SI却是大于零的，呈现沉积状态的矛盾的现象，对表层喀斯特关键带中的CO2运移情况的研究产生了极大的不便。
（2）传统的滴水、滴量记录方法包括；虹吸式、翻斗式、红外感应器，而在这些滴水流量的检测通常是单一的检测指标，当同时进行滴水的物化性质指标及水样采取时，不可避免的要处理好滴水在多项指标检测过程中，性质转变的所产生的误差问题，这对于从事洞穴滴水在碳循环研究来说，甚至一定程度上影响科研结果的得出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，至少解决上述技术问题之一。
根据本发明的一个方面，提供了喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，包括可塑性漏斗、漏斗可调节伸缩杆、防脱气蒸发监测桶和监测装置和可调节万向脚架，所述可塑性漏斗与漏斗可调节伸缩杆的一端连接，所述漏斗可调节伸缩杆的另一端与防脱气蒸发监测桶的上端连接，所述漏斗可调节伸缩杆呈中空状并将可塑性漏斗与防脱气蒸发监测桶的内部连通，所述监测装置固定于防脱气蒸发监测桶的下侧，所述可调节万向脚架固定于监测装置的下侧。
在一些实施方式中，所述防脱气蒸发监测桶包括不透光桶体、桶盖和均位于不透光桶体内的水样采集玻璃罐、防滴溅进水管及浮板，所述桶盖固定于不透光桶体的上端并将不透光桶体密封，所述水样采集玻璃罐固定于不透光桶体的底部，所述防滴溅进水管的一端与漏斗可调节伸缩杆相接，所述防滴溅进水管的另一端伸入到水样采集玻璃罐内的下端，所述防滴溅进水管的上端敞开，所述浮板套装于防滴溅进水管外，所述浮板的形状与水样采集玻璃罐的内横截面配合。
在一些实施方式中，所述防脱气蒸发监测桶还包括抽水管和抽水设备接口，所述抽水设备接口固定于桶盖外，所述抽水管的一端贯穿浮板并伸入到水样采集玻璃罐内，所述抽水管的另一端与抽水设备接口连接。
在一些实施方式中，所述防脱气蒸发监测桶还包括浮板上卡块和浮板下卡块，所述浮板上卡块和浮板下卡块均固定于防滴溅进水管外，所述浮板上卡块位于浮板下卡块的上方并位于水样采集玻璃罐的上方，所述浮板位于浮板上卡块和浮板下卡块之间。
在一些实施方式中，所述防脱气蒸发监测桶还包括U型排水管，所述U型排水管固定于不透光桶体底部一侧，所述U型排水管的一端与不透光桶体的内部连通。
在一些实施方式中，还包括滴速检测装置，所述滴速检测装置固定于桶盖并安装于漏斗可调节伸缩杆和防滴溅进水管之间。
在一些实施方式中，所述监测装置包括安装座、多指标监测蓝牙数据收集器、多参数数据传导器和多参数探头，所述安装座固定于防脱气蒸发监测桶下侧，所述多指标监测蓝牙数据收集器和多参数数据传导器均固定地安装座内，所述多参数探头固定于水样采集玻璃罐内，所述多参数数据传导器的一端贯穿防脱气蒸发监测桶的底部并与多参数探头连接，所述多指标监测蓝牙数据收集器与滴速检测装置和多参数数据传导器无线连接。
在一些实施方式中，所述监测装置还包括储电电源、系统开关和显示屏，所述储电电源固定于安装座内，所述储电电源与多指标监测蓝牙数据收集器、多参数数据传导器、系统开关和显示屏电性连接，所述显示屏与多指标监测蓝牙数据收集器电性连接。
本发明的有益效果是：克服了滴水收集及滴率等多项监测时产生的脱气问题，以及较缓滴水情况下集水、自主取水中产生的更新速度而导致监测误差的问题，能够长期高效的适用于任意高度滴水点的多指标监测与水样采集，实现实时高精度测量，操作简便、高效实用，为喀斯特关键带的碳循环特征及运移机制的研究提供更好的实验数据基础。
附图说明
图1为本发明的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置的结构示意图；
图2为图1所示的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置的防脱气蒸发监测桶和监测装置的结构示意图；
图3为图1所示的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置的可调节万向脚架的仰视结构示意图；
图4为图1所示的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置的滴速检测装置的仰视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步详细的说明。
图1～图4示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置。
参照图1～图4，喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置包括可塑性漏斗1、漏斗可调节伸缩杆2、防脱气蒸发监测桶3、监测装置4和可调节万向脚架5和滴速检测装置6。可塑性漏斗1与漏斗可调节伸缩杆2的一端连接，漏斗可调节伸缩杆2的另一端与防脱气蒸发监测桶3的上端连接。漏斗可调节伸缩杆2呈中空状并将可塑性漏斗1与防脱气蒸发监测桶3的内部连通。监测装置4固定于防脱气蒸发监测桶3的下侧，可调节万向脚架5固定于监测装置4的下侧。
漏斗可调节伸缩杆2采用三段式外筒套内筒的结构，在每段伸缩杆接口旁设有可滑动按钮，使其可以根据所设定的高度固定在某个长度位置上。
防脱气蒸发监测桶3包括不透光桶体31、桶盖32、水样采集玻璃罐33、防滴溅进水管34、浮板35、抽水设备接口36、浮板上卡块37、浮板下卡块38、U型排水管39和抽水管30。水样采集玻璃罐33、防滴溅进水管34、浮板35、抽水管35均位于不透光桶体31内。防脱气蒸发监测桶3呈整体密封状，桶盖32固定于不透光桶体31的上端并将不透光桶体31的上端密封。水样采集玻璃罐33固定于不透光桶体31内的底部，防滴溅进水管34的一端与漏斗可调节伸缩杆2相接，防滴溅进水管34的另一端伸入到水样采集玻璃罐33内的下端，防滴溅进水管34的上端敞开，浮板35套装于防滴溅进水管34外，浮板35的形状与水样采集玻璃罐33的内横截面配合。不透光桶体31可以采用玻璃材质，浮板35可以采用石蜡材质。
抽水设备接口36固定于桶盖32外，抽水管30的一端贯穿浮板35并伸入到水样采集玻璃罐33内，抽水管30的另一端与抽水设备接口36连接。
浮板上卡块37和浮板下卡块38均固定于防滴溅进水管34外，浮板上卡块37位于浮板下卡块38的上方并位于水样采集玻璃罐33的上方，浮板35位于浮板上卡块37和浮板下卡块38之间。抽水管30上也设有浮板上卡块37和浮板下卡块38，抽水管30上的浮板上卡块37和浮板下卡块38的位于与防滴溅进水管34的相应卡块的位于在同一水平面。浮板35可以在浮板上卡块37和浮板下卡块38之间随水位于的高低而升降。
U型排水管39固定于不透光桶体31底部的一侧，U型排水管39的一端与不透光桶体31的内部连通，U型排水管39的另一端伸出不透光桶体31外并向上弯曲。
滴速检测装置6固定于桶盖32，滴速检测装置6安装于漏斗可调节伸缩杆2和防滴溅进水管34之间。滴速检测装置6包括左安装盖61、右安装盖62、转轴63和叶片64，左安装盖61和右安装盖62固定于桶盖32。转轴63的两端分别与左安装盖61和右安装盖62可转动连接，转轴63的周面固定有多块均匀向外发散的叶片64。水流流经叶片64时可带动转轴63转动，转轴63的端部连接有转速传感器，转速传感器能检测转轴63的转速并将转速信号传送给监测装置4。
监测装置4包括安装座41、储电电源42、多指标监测蓝牙数据收集器43、多参数数据传导器44、多参数探头45、系统开关46和显示屏47。安装座41固定于防脱气蒸发监测桶3的下侧，储电电源42、多指标监测蓝牙数据收集器43和多参数数据传导器44均固定地安装座41内。多参数探头45固定于水样采集玻璃罐33内，多参数数据传导器44的一端贯穿防脱气蒸发监测桶3的底部并与多参数探头45连接。
多指标监测蓝牙数据收集器43与滴速检测装置6和多参数数据传导器44无线连接，能够接收滴速检测装置6和多参数数据传导器44传送的检测数据。多指标监测蓝牙数据收集器43能与外部接收设备如手机或手持终端等连接并把检测数据传送到外部接收设备。
系统开关46是整个系统的电路开关。显示屏47与多指标监测蓝牙数据收集器43电性连接，显示屏47用于显示当前的的检测数据和设备状态。储电电源42与多指标监测蓝牙数据收集器43、多参数数据传导器44、系统开关46和显示屏47电性连接并能为其提供电能。
可调节万向脚架5包括支撑基座51和可伸缩支撑脚52，可伸缩支撑脚52与支撑基座51铰接。可伸缩支撑脚52设置为四个，不使用时，可将可伸缩支撑脚52折叠收回贴紧支撑基座51。
在滴水点的正下方，结合洞内底板情况，打开可调节万向脚架5的4只可伸缩支撑脚52，将支撑基座51调整至接近水平的位置。将漏斗可调节伸缩杆2升高，并将固定按钮旋转到锁定状态。将可塑性漏斗1调整到近滴水点位置，并调整可塑性漏斗1的形态尽量与滴水点沉积物相近，减少空气对对滴水造成的脱气。观察滴水确保正常流通，滴水沿漏斗可调节伸缩杆2和防滴溅进水管34流入到水样采集玻璃罐33中，当滴水没过多参数探头45时，通过系统开关46开机,可通过显示屏47的观察监测数据，连接蓝牙即可获得监测数据。随着滴水在水样采集玻璃罐33中持续增加至浮板下卡块38后, 浮板35开始上浮；浮板35上浮至浮板上卡块37后，集水漫过水样采集玻璃罐33开始向外不透光桶体31排水，并通过U型排水管39将多余的水向外排出，当水位较低时，浮板35也可以有效防止收集装置与外界空气的空气交换。将自由抽水设备连接到抽水设备接口36上，即可收集到洞穴滴水。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于：包括可塑性漏斗（1）、漏斗可调节伸缩杆（2）、防脱气蒸发监测桶（3）、监测装置（4）和可调节万向脚架（5），所述可塑性漏斗（1）与漏斗可调节伸缩杆（2）的一端连接，所述漏斗可调节伸缩杆（2）的另一端与防脱气蒸发监测桶（3）的上端连接，所述漏斗可调节伸缩杆（2）呈中空状并将可塑性漏斗（1）与防脱气蒸发监测桶（3）的内部连通，所述监测装置（4）固定于防脱气蒸发监测桶（3）的下侧，所述可调节万向脚架（5）固定于监测装置（4）的下侧。
2.根据权利要求1所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于: 所述防脱气蒸发监测桶（3）包括不透光桶体（31）、桶盖（32）和均位于不透光桶体（31）内的水样采集玻璃罐（33）、防滴溅进水管（34）及浮板（35），所述桶盖（32）固定于不透光桶体（31）的上端并将不透光桶体（31）密封，所述水样采集玻璃罐（33）固定于不透光桶体（31）的底部，所述防滴溅进水管（34）的一端与漏斗可调节伸缩杆（2）相接，所述防滴溅进水管（34）的另一端伸入到水样采集玻璃罐（33）内的下端，所述防滴溅进水管（34）的上端敞开，所述浮板（35）套装于防滴溅进水管（34）外，所述浮板（35）的形状与水样采集玻璃罐（33）的内横截面配合。
3.根据权利要求2所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于: 所述防脱气蒸发监测桶（3）还包括抽水管（30）和抽水设备接口（36），所述抽水设备接口（36）固定于桶盖（32）外，所述抽水管（30）的一端贯穿浮板（35）并伸入到水样采集玻璃罐（33）内，所述抽水管（30）的另一端与抽水设备接口（36）连接。
4.根据权利要求3所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于: 所述防脱气蒸发监测桶（3）还包括浮板上卡块（37）和浮板下卡块（38），所述浮板上卡块（37）和浮板下卡块（38）均固定于防滴溅进水管（34）外，所述浮板上卡块（37）位于浮板下卡块（38）的上方并位于水样采集玻璃罐（33）的上方，所述浮板（35）位于浮板上卡块（37）和浮板下卡块（38）之间。
5.根据权利要求3所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于:所述防脱气蒸发监测桶（3）还包括U型排水管（39），所述U型排水管（39）固定于不透光桶体（31）底部一侧，所述U型排水管（39）的一端与不透光桶体（31）的内部连通。
6.根据权利要求2～5任一项所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于:还包括滴速检测装置（6），所述滴速检测装置（6）固定于桶盖（32）并安装于漏斗可调节伸缩杆（2）和防滴溅进水管（34）之间。
7.根据权利要求6所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于:所述监测装置（4）包括安装座（41）、多指标监测蓝牙数据收集器（43）、多参数数据传导器（44）和多参数探头（45），所述安装座（41）固定于防脱气蒸发监测桶（3）下侧，所述多指标监测蓝牙数据收集器（43）和多参数数据传导器（44）均固定地安装座（41）内，所述多参数探头（45）固定于水样采集玻璃罐（33）内，所述多参数数据传导器（44）的一端贯穿防脱气蒸发监测桶（3）的底部并与多参数探头（45）连接，所述多指标监测蓝牙数据收集器（43）与滴速检测装置（6）和多参数数据传导器（44）无线连接。
8.根据权利要求7所述的喀斯特洞穴滴水的防脱气多参数监测及集水装置，其特征在于:所述监测装置（4）还包括储电电源（42）、系统开关（46）和显示屏（47），所述储电电源（42）固定于安装座（41）内，所述储电电源（42）与多指标监测蓝牙数据收集器（43）、多参数数据传导器（44）、系统开关（46）和显示屏（47）电性连接，所述显示屏（47）与多指标监测蓝牙数据收集器（43）电性连接。
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