CN117309506A - 收集沉陷裂缝水蒸气装置及识别水蒸气来源的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置及识别水蒸气来源的方法，涉及科学和水文学技术领域，该装置包括导气输水板、冷凝集水膜和集水器；冷凝集水膜设置于导气输水板的上开口内；集水器置于导气输水板的一端端口处；冷凝集水膜用于将收集的不同时间阶段的水蒸气进行冷凝，得到相应时间阶段的冷凝水；导气输水板，还用于将滴落的冷凝水通过具有倾斜度的输水槽，流至集水器；集水器，用于收集不同时间阶段的冷凝水。该装置能够收集土壤中蒸发的水蒸气，并将水蒸气冷凝为冷凝水，从而对冷凝水进行收集，该装置结构简单，使用便捷，能够提高实验人员采集冷凝水的效率，以及为干旱半干旱地区采煤地裂缝的治理提供科学依据。

Description

收集沉陷裂缝水蒸气装置及识别水蒸气来源的方法
技术领域
本申请涉及科学和水文学技术领域，具体而言，涉及一种收集沉陷裂缝水蒸气装置及识别水蒸气来源的方法。
背景技术
目前，井工开采煤炭的生产方式会在地表形成略大于开采工作面的沉陷盆地，在采煤工作面推进的过程中，随着其后方采煤顶板的塌陷，其上方会形成动态发育的沉陷裂缝。
现阶段我国在中西部地区建设起许多大型煤炭基地，该区域生态环境比较脆弱，其后较为干旱。中西部的许多大型煤炭基地一年中绝大多数降水集中于夏季，其他月份比较干燥；因此，大规模发育的采煤区沉陷裂缝可能会使得近地表土壤水分的快速蒸发，对于地表植被的生长发育产生非常不利的影响。
目前对于采煤沉陷区沉陷裂缝与土壤水分蒸发的研究多集中于沉陷裂缝对土壤水分蒸发范围的影响，对于土壤蒸发水分(水蒸气)来源的研究较少，无法对蒸发水分(水蒸气)来源进行识别。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种收集沉陷裂缝水蒸气装置及识别水蒸气来源的方法，用以解决了现有技术存在的上述问题，可识别采煤区沉陷裂缝发展的不同时间阶段的沉陷裂缝两侧土壤蒸发水分的速度和蒸发水分来源。
第一方面，提供了一种收集沉陷裂缝水蒸气装置，该装置可以包括：导气输水板、冷凝集水膜和集水器；
所述冷凝集水膜设置于所述导气输水板的上开口内；所述集水器置于所述导气输水板的一端端口处；所述导气输水板包括具有倾斜度的输水槽和具有多个圆孔的两个侧板；
所述导气输水板，用于通过所述圆孔收集沉陷裂缝中的土壤在不同时间阶段产生的水蒸气；所述沉陷裂缝为采煤工作面顶板塌陷后，地面沉陷变形使地表拉伸变形形成的缝隙；
所述冷凝集水膜，用于将收集的所述不同时间阶段的水蒸气进行冷凝，得到相应时间阶段的冷凝水，以使冷凝水通过重力作用滴落至所述导气输水板的具有倾斜度的输水槽；
所述导气输水板，还用于将滴落的冷凝水通过具有倾斜度的输水槽，流至所述集水器；
所述集水器，用于收集所述不同时间阶段的冷凝水。
在一种可能的实现中，所述导气输水板由两个侧板构成的V形板；其中，在两侧板上按照预设孔间距设置多个预设直径的圆孔。
在一种可能的实现中，所述预设直径为5mm；所述预设孔间距为3mm。
在一种可能的实现中，所述冷凝集水膜的两端与所述导气输水板的两端口固定，且所述冷凝集水膜中间点位于所述两侧板构成的V形板的最低点上方。
在一种可能的实现中，所述集水器包括集水主体和集水盖；
所述集水主体与所述集水盖相连；
所述集水主体为圆柱状存水腔，用于收集所述不同时间阶段的冷凝水；
所述集水盖为尖端开口的倒圆锥腔体，用于接收通过具有倾斜度的输水槽流出的冷凝水。
在一种可能的实现中，所述集水器还包括球体；
所述集水盖的腔体内设有所述球体，所述球体的直径大于所述集水盖的尖端开口的内径；
所述球体用于在冷凝水流入所述集水盖内时，所述球体会在水的浮力的作用下上浮，以使所述冷凝水通过尖端开口流入所述集水主体中；在无冷凝水流入所述集水盖内时，所述球体用于密封所述集水盖。
在一种可能的实现中，所述集水主体和所述集水盖均的材质为有机玻璃。
在一种可能的实现中，所述冷凝集水膜为PVC材质的膜。
第二方面，提供了一种识别水蒸气来源的方法，该方法可以包括：
获取沉陷裂缝两侧预设距离的不同深度的土壤样本，以及收集沉陷裂缝水蒸气装置收集的不同时间阶段的冷凝水；
采用低温真空冷凝抽提的方法，对任一土壤样本进行处理，得到对应目标水分；
分别测定任一时间阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素，得到不同深度的土壤样本的目标氢氧含量和不同时间阶段的冷凝水氢氧含量；
采用贝叶斯模型，对所述不同时间阶段的冷凝水氢氧含量和所述不同深度的土壤样本的目标氢氧含量进行处理，得到同一时间阶段不同深度土壤的水分来源比例。
在一种可能的实现中，分别测定任一阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素，得到不同土壤样本的目标氢氧含量和不同阶段的冷凝水氢氧含量，包括：
采用质谱法，分别对任一阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素进行测定，得到所述不同土壤样本的目标氢氧含量和所述不同时间阶段的冷凝水氢氧含量。
第三方面，提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述第二方面中任一所述的方法步骤。
第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述第二方面中任一所述的方法步骤。
本申请提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置，该装置包括导气输水板、冷凝集水膜和集水器；冷凝集水膜设置于导气输水板的上开口内；集水器置于导气输水板的一端端口处；导气输水板，用于收集沉陷裂缝中的土壤在不同时间阶段产生的水蒸气；冷凝集水膜，用于将收集的不同时间阶段的水蒸气进行冷凝，得到相应时间阶段的冷凝水，以使冷凝水通过重力作用滴落至导气输水板的具有倾斜度的输水槽；导气输水板，还用于将滴落的冷凝水通过具有倾斜度的输水槽，流至集水器；集水器，用于收集不同时间阶段的冷凝水。该装置能够收集土壤中蒸发的水蒸气，并将水蒸气冷凝为冷凝水，从而对冷凝水进行收集，该装置结构简单，使用便捷，能够提高实验人员采集冷凝水的效率，以及为干旱半干旱地区采煤地裂缝的治理提供科学依据。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置的圆孔示意图；
图3为本申请实施例提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置的冷凝集水膜示意图；
图4为本申请实施例提供的一种识别水蒸气来源的方法的流程示意图；
图5为本申请实施例提供的沉陷裂缝发育之前土壤划分的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的沉陷裂缝与收集沉陷裂缝水蒸气装置的示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本申请实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
煤炭是我国最主要的能源，占全国能源消耗的60％以上。然而大规模的煤炭开采会破坏当地的生态平衡，造成一系列的环境问题。我国现阶段的煤炭生产方式主要为井工开采，约占国内煤炭开采总量的95％，井工开采造成的地面拉伸、沉陷会在地表形成一系列的沉陷裂缝，这些沉陷裂缝沟通地表和沉陷裂缝中的空气流动和水力联系，成为土壤水分蒸发的快速通道。
现阶段我国在中西部地区建设起许多大型煤炭基地，该区域生态环境比较脆弱。中西部的许多大型煤炭基地一年中绝大多数降水集中于夏季，其他月份比较干燥，因此，大规模发育的采煤地裂缝可能会使得近地表土壤水分的快速蒸发，对于地表植被的生长发育产生非常不利的影响。
沉陷裂缝的发育随着工作面的推进而不断变化，当工作面顶板塌陷以后，其塌陷会经过顶板地层逐渐传导到地表，其后的地面沉陷变形会使地表拉伸变形形成裂缝，回采工作面不断推进使得地表沿着工作面推进方向依次变形，待到沉陷裂缝前后地表沉陷变形稳定后，裂缝便会闭合。依据现有监测研究，煤矿动态裂缝从发育到闭合的周期约为14天，动态裂缝闭合后对地表的影响较小，但在动态裂缝存在的时间里，其会成为土壤水分蒸发和地表水分入渗的通道，对其周围的土壤水分状况产生影响，在干旱半干旱地区沉陷裂缝的存在多会造成土壤水分的蒸发，使得土壤水分含量减少。
目前对于采煤沉陷区沉陷裂缝与土壤水分蒸发的研究多集中于沉陷裂缝对土壤蒸发水分范围的影响，对于土壤蒸发水分来源的研究较少。近年来，随着水稳定同位素(δ2H和δ18O)研究技术的兴起，可以有效划分混合水源的多个来源，但无法对蒸发水分来源进行识别。
针对此，本发明提出一种收集沉陷裂缝水蒸气装置及识别水蒸气来源的方法，以确定采煤区沉陷裂缝发展过程汇总的不同时间阶段裂缝两侧土壤水分蒸发的速度，以及对土壤蒸发水分来源的识别，对于干旱半干旱地区采煤地裂缝的治理提供科学依据。
以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请，并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本申请实施例提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置的结构示意图。如图1所示，该装置可以包括：导气输水板14、冷凝集水膜11和集水器13。
冷凝集水膜11设置于导气输水板14的上开口内；集水器13置于导气输水板14的一端端口处。
A、导气输水板14包括具有倾斜度的输水槽和具有如图2所示的多个圆孔121的两个侧板12。需要说明的是，圆孔121并未布满两个侧板，最底端的圆孔与侧板12的底端存在一定的距离，以形成输水槽。
具体的，导气输水板14的材质可以为有机玻璃。
导气输水板14，可以用于通过圆孔121收集沉陷裂缝中的土壤在不同时间阶段产生的水蒸气；也可以用于将水蒸气冷凝后形成的冷凝水滴落至输水槽，以使冷凝水通过具有倾斜度的输水槽流至集水器13。
导气输水板14的结构可以为以下两种：
第一种，导气输水板14可以由两个侧板12构成的V形板，在两侧板上按照预设孔间距设有多个预设直径的圆孔；此时，输水槽为V形板的尖端。进一步的，导气输水板14整体为具有倾斜度的水板，简单来说，导气输水板的输水槽的两端中一端高于另一端。
第二种，导气输水板可以由两个侧板和一个具有倾斜度的底板构成的上开口梯形板，在两侧板上按照预设孔间距设置多个预设直径的圆孔；此时，输水槽为具有倾斜度的底板，导气输水板的输水槽的两端中一端高于另一端底。
导气输水板的输水槽的两端中一端高于另一端底的方式，可以使冷凝水受重力作用流淌到低的一端。
需要说明的，导气输水板由侧板和具有倾斜度的输水槽组成的结构，均在本申请保护的范围内。
进一步的，预设直径可以为5mm；预设孔间距可以为3mm。
B、如图3所示冷凝集水膜11一般为较薄的、能够快速传导热量的，具有韧性的、不易破损的薄膜；由此，冷凝集水膜的材质为PVC，一般冷凝集水膜的厚度设置为3μm。
冷凝集水膜11，用于将收集的不同时间阶段的水蒸气进行冷凝，得到相应时间阶段的冷凝水，以使冷凝水通过重力作用滴落至导气输水板14的具有倾斜度的输水槽上。
进一步的，冷凝集水膜11的两端与导气输水板14的两端口固定，且冷凝集水膜11未将端口封闭，冷凝集水膜11的中间点位于两侧板12构成的V形板的最低点上方，也就是说，冷凝集水膜11与导气输水板14之间存在一定的空隙，以给输水槽留有一定的空间，以使冷凝水流动；该方式有利于冷凝集水膜11收集的冷凝水滴落在导气输水板14的输水槽上。
C、集水器13包括：集水主体131、集水盖132和球体133。
集水器13设置于导气输水板14的输水槽低的一端，以收集流淌的冷凝水。
其中，集水主体131、集水盖132和球体133的材质均可以为有机玻璃。
球体133放置于集水盖132内，集水盖132与集水主体131固定连接。
集水主体131为圆柱状存水腔；
集水盖132为尖端开口的倒圆锥腔体。
集水主体131，用于收集不同时间阶段的冷凝水。
集水盖132，用于接收通过具有倾斜度的输水槽流出的冷凝水。
球体133的直径大于集水盖132的尖端开口的内径。
球体133，用于在冷凝水流入集水盖内时，会在水的浮力作用下上浮，以使冷凝水通过集水盖132的尖端开口流入集水主体131中；还可以在无冷凝水流入集水盖132内时，用于密封集水盖132的尖端开口。
集水器13在收集冷凝水的过程可以为：冷凝水沿着集水盖132内壁向下流动时，球体133会在水的浮力作用下上浮，使冷凝水沿着集水盖132内壁和球体133之间的缝隙，并通过集水盖132的尖端开口流入集水主体131；没有冷凝水流入集水盖132的时候，球体133靠自身重力置于集水盖132的尖端开口处，以密封集水盖132的尖端开口；该方式会防止集水器13中已经收集的冷凝水变为水蒸气散失掉，以避免改变集水器中冷凝水的氢氧稳定同位素含量的情况发生。
本申请提供的一种收集沉陷裂缝水蒸气装置，该装置包括导气输水板、冷凝集水膜和集水器；冷凝集水膜设置于导气输水板的上开口内；集水器置于导气输水板的一端端口处；导气输水板，用于收集沉陷裂缝中的土壤在不同时间阶段产生的水蒸气；冷凝集水膜，用于将收集的不同时间阶段的水蒸气进行冷凝，得到相应时间阶段的冷凝水，以使冷凝水通过重力作用滴落至导气输水板的具有倾斜度的输水槽；导气输水板，还用于将滴落的冷凝水通过具有倾斜度的输水槽，流至集水器；集水器，用于收集不同时间阶段的冷凝水。该装置能够收集土壤中蒸发的水蒸气，并将水蒸气冷凝为冷凝水，从而对冷凝水进行收集，该装置结构简单，使用便捷，能够提高实验人员采集冷凝水的效率，以及为干旱半干旱地区采煤地裂缝的治理提供科学依据。
本申请实施例还提供一种应用于收集沉陷裂缝水蒸气装置的识别水蒸气来源的方法，如图4所示，该方法包括：
步骤S410、获取沉陷裂缝两侧预设距离的不同深度的土壤样本。
图5为沉陷裂缝发育之前土壤划分的结构示意图，如图5所示，将100cm深度的土壤划分为5层，每层厚度20cm。
如图6所示，沉陷裂缝贯穿了原始土壤；在距离沉陷裂缝的两侧10cm处均钻取直径为5cm的钻孔；在钻孔过程中，提取的0-20cm、20-40cm、40-60cm、60-80cm和80-100cm深度的土壤样本；提取的不同深度的土壤样本分别放置在聚乙烯塑料瓶中，瓶口覆膜，其后拧紧瓶盖，所有的土壤样本全部低温保存。也就是说，相同的深度的土壤位置，提取了沉陷裂缝两侧的两个土壤样本，并将各土壤样本密封且低温保存。
步骤S420、收集沉陷裂缝水蒸气装置在不同时间阶段收集的冷凝水。
继续参考图6，由于沉陷裂缝的长度可随时间的移动而持续发育，实验人员在发育的沉陷裂缝中选取100cm长度作为研究对象，选取过程为，在沉陷裂缝发育的第一时间，使用两块钢板分别将选取的100cm长度的两端与其蔓延的区域进行分离。
之后，在沉陷裂缝处安装收集沉陷裂缝水蒸气装置。
需要说明的是，安装沉陷裂缝水蒸气装置与步骤S410没有先后顺序，可以同时执行，也可以先后执行。
之后，从沉陷裂缝两侧湿润土壤中的水蒸气会通过导气输水板上的圆孔凝结在冷凝集水膜上，从而形成了冷凝水；其后，冷凝水会沿着冷凝集水膜的低点滴落在导气输水板的输水槽，由于输水槽为倾斜度的水槽，冷凝水沿着输水槽的倾斜方向流入集水器中，按照预设时间间隔，收集相应时间阶段的冷凝水。本案例中每隔6小时收集集水器中的冷凝水，收集冷凝水后更换一个全新干燥无杂质的集水器，以收集下一时间阶段形成的冷凝水。
进一步的，采用低温真空冷凝抽提的方法，对任一土壤样本进行处理，得到对应目标水分。
步骤S430、分别测定任一时间阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素，得到测定结果。
采用质谱法，分别对任一时间阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素进行测定。
具体的，由于质量或自旋等核物质的不同而造成同一元素的同位素原子(或分子)之间物理和化学性质有差异现象，称为同位素效应，其差异大小一般用同位素分馏来衡量，同位素分馏是指由于同位素质量不同，因此在物理、化学及生物化学作用过程中，一种元素的不同同位素在两种或两种以上物质之间的分配具有不同的同位素比值的现象。在自然界中，若同位素的含量差异过于明显，则通常采用相对量来表示同位素组成，即同位素比率。
由于土壤样本的目标水分可能存在一些其它物质，可以通过MCM(Micro-Combusion Module)设备去除可能含有的物质，再用液态水同位素分析仪测定目标水分的氢氧稳定同位素比率。
通常采用同位素表达式计算δ2H和δ18O的值，同位素表达式具体可以为：
其中，δ为样品同位素值(同位素含量)；Rsample为样品同位素比值，Rstandard为国际通用标准样品中的同位素比值，本申请中的样品同位素比值为18O/16O和2H/1H。
得到的测定结果包括：不同土壤样本的氢氧稳定同位素含量(目标氢氧含量)和不同时间阶段冷凝水的氢氧稳定同位素含量(冷凝水氢氧含量)。
由于，天然土层中，蒸发作用会造成土壤水中氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)含量在不同深度有所差异，该种差异在垂直深度上变化较大，但在环境相似的水平方向上变化很小，本申请将两个取样钻孔采集的土壤样本提取的水分的氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)含量的平均数，确定为该层土壤的氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)含量。也就是说，相同深度的两个土壤样本的氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)含量的平均数，作为该深度的氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)含量。
步骤S440、采用贝叶斯模型，对不同时间阶段的冷凝水氢氧含量和不同土壤样本的目标氢氧含量进行处理，得到同一时间阶段不同深度土壤的水分来源比例。
由于沉陷裂缝发育后，不同深度的土壤中的水分开始蒸发，但不同深度的土壤中的水分具有不同的氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)值，通过贝叶斯模型的MixSIAR模型，分析不同时间阶段(6小时)冷凝水和不同土壤样本的氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)值。
具体的，由于土壤水分的物理蒸发过程同样是导致土壤水氢氧同位素剖面分布分异的重要因素。蒸发作用一般始于大气与土壤的接触面，其作用强度随着土壤深度的增加而越来越小。将不同深度的土壤样本的目标氢氧含量(氢氧稳定同位素值)作为冷凝水来源，将不同时间阶段的冷凝水氢氧含量(冷凝水的氢氧稳定同位素值)作为混合源，输入贝叶斯模型的MixSIAR(Mixture Stable Isotope Analysisiin R)模型中；经过分析处理，贝叶斯模型的MixSIAR模型输出同一时间阶段不同深度土壤的水分来源比例。该模型主要通过选择固定/随机效应、源数据类型、先验的分布和误差项来准确地估算不同来源的贡献比例，由于贝叶斯模型的MixSIAR模型中融合了误差项，能够减少各源同位素的不确定性，所以基于贝叶斯模型的MixSIAR模型对于水分来源分析更加的精准，从而可以根据得到的任一时间阶段不同深度土壤的水分来源比例，以进一步确定土壤蒸发水分(水蒸气)的来源。
例如，同一时间阶段不同深度的土壤水分来源的比例可以为下表1至表7所示：下表1为土壤样本的目标氢氧含量。表2为T1时间阶段的冷凝水氢氧含量；表3为T1时间阶段贝叶斯模型的MixSIAR模型输出的不同深度土壤的水分来源比例。表4为T2时间阶段的冷凝水氢氧含量；表5为T2时间阶段贝叶斯模型的MixSIAR模型输出的不同深度土壤的水分来源比例。表6为T3时间阶段的冷凝水氢氧含量；表7为T3时间阶段贝叶斯模型的MixSIAR模型输出的不同深度土壤的水分来源比例。
表1
不同深度的土壤样本 δ2H(‰) δ18O(‰)
a1 -60 -7
a2 -70 -8
a3 -80 -9
a4 -90 -10
表2
δ2H(‰) δ18O(‰)
-65 -7.5
表3
不同深度的土壤样本 水分来源比例(％)
a1 72.8
a2 14
a3 6.4
a4 4
a5 2.8
表4
δ2H(‰) δ18O(‰)
-75 -8.5
表5
不同深度的土壤样本 水分来源比例(％)
a1 27.5
a2 28.6
a3 20.2
a4 13.6
a5 10
表6
δ2H(‰) δ18O(‰)
-80 -9
表7
不同深度的土壤样本 水分来源比例(％)
a1 16.5
a2 20.9
a3 25.3
a4 20.9
a5 16.5
需要说明的是本申请提供的一种识别水蒸气来源的方法既能用于野外沉陷裂缝水分来源的识别，也可以用于室内构建的裂缝模型的蒸发水分来源的识别，该方法能够根据贝叶斯模型对冷凝水来源和相应的混合源进行精准且快速的处理，得到水分来源比例，以使实验人员根据得到的水分来源比例，确定蒸发水分来源，为采煤沉陷区沉陷裂缝与土壤水分蒸发的研究提供精准的数据基础。
本申请实施例还提供了一种电子设备，如图7所示，包括处理器710、通信接口720、存储器730和通信总线740，其中，处理器710，通信接口720，存储器730通过通信总线740完成相互间的通信。
存储器730，用于存放计算机程序；
处理器710，用于执行存储器730上所存放的程序时，实现如下步骤：
获取沉陷裂缝两侧预设距离的不同深度的土壤样本，以及收集沉陷裂缝水蒸气装置收集的不同时间阶段的冷凝水；
采用低温真空冷凝抽提的方法，对任一土壤样本进行处理，得到对应目标水分；
分别测定任一时间阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素，得到不同土壤样本的目标氢氧含量和不同时间阶段的冷凝水氢氧含量；
采用贝叶斯模型，对所述不同时间阶段的冷凝水氢氧含量和所述不同土壤样本的目标氢氧含量进行处理，得到不同阶段不同深度的土壤间水分的蒸发比例。
上述提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
由于上述实施例中电子设备的各器件解决问题的实施方式以及有益效果可以参见图4所示的实施例中的各步骤来实现，因此，本申请实施例提供的电子设备的具体工作过程和有益效果，在此不复赘述。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的一种识别水蒸气来源的方法。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一所述的一种识别水蒸气来源的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请实施例中的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请实施例中可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例中可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例中是参照根据本申请实施例中实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请实施例中的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，本申请实施例意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例中范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请实施例中实施例进行各种改动和变型而不脱离本申请实施例中实施例的精神和范围。这样，倘若本申请实施例中实施例的这些修改和变型属于本申请实施例及其等同技术的范围之内，则本申请实施例中也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种收集沉陷裂缝水蒸气装置，其特征在于，所述装置包括导气输水板、冷凝集水膜和集水器；
所述冷凝集水膜设置于所述导气输水板的上开口内；所述集水器置于所述导气输水板的一端端口处；所述导气输水板包括具有倾斜度的输水槽和具有多个圆孔的两个侧板；
所述导气输水板，用于通过所述圆孔收集沉陷裂缝中的土壤在不同时间阶段产生的水蒸气；所述沉陷裂缝为采煤工作面顶板塌陷后，地面沉陷变形使地表拉伸变形形成的缝隙；
所述冷凝集水膜，用于将收集的所述不同时间阶段的水蒸气进行冷凝，得到相应时间阶段的冷凝水，以使冷凝水通过重力作用滴落至所述导气输水板的具有倾斜度的输水槽；
所述导气输水板，还用于将滴落的冷凝水通过具有倾斜度的输水槽，流至所述集水器；
所述集水器，用于收集所述不同时间阶段的冷凝水。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导气输水板由两个侧板构成的V形板；其中，在两侧板上按照预设孔间距设置多个预设直径的圆孔。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述预设直径为5mm；所述预设孔间距为3mm。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述冷凝集水膜的两端与所述导气输水板的两端口固定，且所述冷凝集水膜中间点位于所述两侧板构成的V形板的最低点上方。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述集水器包括集水主体和集水盖；
所述集水主体与所述集水盖相连；
所述集水主体为圆柱状存水腔，用于收集所述不同时间阶段的冷凝水；
所述集水盖为尖端开口的倒圆锥腔体，用于接收通过具有倾斜度的输水槽流出的冷凝水。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述集水器还包括球体；
所述集水盖的腔体内设有所述球体，所述球体的直径大于所述集水盖的尖端开口的内径；
所述球体用于在冷凝水流入所述集水盖内时，所述球体会在水的浮力的作用下上浮，以使所述冷凝水通过尖端开口流入所述集水主体中；在无冷凝水流入所述集水盖内时，所述球体用于密封所述集水盖。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述集水主体和所述集水盖均的材质为有机玻璃。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述冷凝集水膜为PVC材质的膜。
9.一种应用于权利要求1-8任一权利要求的收集沉陷裂缝水蒸气装置的识别水蒸气来源的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取沉陷裂缝两侧预设距离的不同深度的土壤样本，以及收集沉陷裂缝水蒸气装置收集的不同时间阶段的冷凝水；
采用低温真空冷凝抽提的方法，对任一土壤样本进行处理，得到对应目标水分；
分别测定任一时间阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素，得到不同深度的土壤样本的目标氢氧含量和不同时间阶段的冷凝水氢氧含量；
采用贝叶斯模型，对所述不同时间阶段的冷凝水氢氧含量和所述不同深度的土壤样本的目标氢氧含量进行处理，得到同一时间阶段不同深度土壤的水分来源比例。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，分别测定任一阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素，得到不同土壤样本的目标氢氧含量和不同阶段的冷凝水氢氧含量，包括：
采用质谱法，分别对任一阶段的冷凝水和任一土壤样本的目标水分的氢氧稳定同位素进行测定，得到所述不同土壤样本的目标氢氧含量和所述不同时间阶段的冷凝水氢氧含量。
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