[发明专利]一种测量稻田排水沟渠温室气体分层通量的实验装置及其方法

权利要求书

1.一种测量稻田排水沟渠温室气体分层通量的实验装置，包括温度传感器探头(1)、圆柱顶盖箱(2)、圆柱箱体(4)、气体同步采集装置(5)、污染物均匀喷洒装置(7)、压力平衡管(8)、微型气压计(9)、自动进出水装置；

所述圆柱顶盖箱(2)下接圆柱箱体(4)，圆柱顶盖箱(2)盖于圆柱箱体(4)上，圆柱箱体(4)上设有标尺(14)；所述温度传感器探头(1)安装于圆柱顶盖箱(2)顶部的左侧，且穿过圆柱顶盖箱(2)伸于圆柱箱体(4)内；所述压力平衡管(8)、微型气压计(9)均安装于圆柱顶盖箱(2)的右侧，压力平衡管(8)、微型气压计(9)均穿过圆柱顶盖箱(2)伸于圆柱箱体(4)内，且微型气压计(9)位于压力平衡管(8)的右侧，压力平衡管(8)塞有橡胶塞帽；

所述污染物均匀喷洒装置(7)包括加物瓶(7-6)、4个洒物瓶(7-5)，所述加物瓶(7-6)的顶部的两侧安装有定滑轮(7-2)，加物瓶(7-6)的顶部开口塞有橡胶瓶塞(7-1)；所述洒物瓶(7-5)的形状为四分之一圆柱体，4个洒物瓶(7-5)组成一个整体的圆柱体，所述洒物瓶(7-5)的顶部设有进孔，底部设有细孔(7-8)，加物瓶(7-6)置于4个洒物瓶(7-5)的顶部，加物瓶(7-6)的底部设有底部开口，当4个洒物瓶(7-5)合为一个整体的圆柱体时，4个洒物瓶(7-5)顶部的进孔与加物瓶(7-6)的底部开口贯通；

所述加物瓶(7-6)安装于圆柱顶盖箱(2)的中心，且加物瓶(7-6)的顶部开口位于圆柱顶盖箱(2)外侧，加物瓶(7-6)的底部开口位于圆柱顶盖箱(2)内侧；圆柱顶盖箱(2)内侧的中心固定有4根钢丝绳I(3)，4根钢丝绳I(3)的一端均与圆柱顶盖箱(2)内侧的中心固定，另一端固定于均匀分布固定于圆柱顶盖箱(2)侧边；4根钢丝绳I(3)从圆柱顶盖箱(2)内侧中心向四周逐渐倾斜降低；

4个洒物瓶(7-5)的顶部均设有吊环(7-4)、挂钩(7-7)，4个洒物瓶(7-5)通过挂钩(7-7)分别挂于对应的4根钢丝绳I(3)上；所述4个洒物瓶(7-5)的吊环(7-4)上均固定有钢丝绳III(7-3)，同侧2个洒物瓶(7-5)上的钢丝绳III(7-3)均绕于同侧的定滑轮(7-2)上，钢丝绳III的端部与定滑轮(7-2)固定，每个定滑轮(7-2)上均绕有2根钢丝绳III(7-3)；

正反旋转定滑轮(7-2)时，带动钢丝绳III(7-3)缠绕于定滑轮(7-2)或从定滑轮(7-2)旋开；当钢丝绳III(7-3)从定滑轮(7-2)旋开，钢丝绳III(7-3)伸长，4个洒物瓶(7-5)沿着对应的4根钢丝绳I(3)移动，向圆柱顶盖箱(2)的四周移动，洒物瓶(7-5)内灌有污染物时，保证4个洒物瓶(7-5)内污染物能通过细孔(7-8)均匀洒至下方的圆柱箱体(4)中；

所述自动进出水装置包括水路管道(15)，水路管道(15)的两端分别与圆柱箱体(4)的同一侧贯通连接，且一端位于圆柱箱体(4)上侧，一端位于圆柱箱体(4)下侧，位于圆柱箱体(4)上侧的水路管道(15)一端设有进水口(12)，靠近进水口(12)的水路管道(15)上安装有注水口(11)；位于圆柱箱体(4)下侧的水路管道(15)一端处安装有阀门(19)、蠕动泵(20)、排水口(21)，且阀门(19)、蠕动泵(20)、排水口(21)在水路管道(15)上，离水路管道(15)与圆柱箱体(4)下侧贯通处由近至远依次设置；注水口(11)、进水口(12)位于水路管道(15)的上部，阀门(19)、蠕动泵(20)、排水口(21)位于水路管道(15)的下部；所述注水口(11)和排水口(21)塞有橡胶皮塞；

所述气体同步采集装置(5)位于圆柱箱体(4)的侧面，所述气体同步采集装置(5)包括不锈钢架(5-1)、不锈钢轨道(5-2)、钢丝绳II(5-3)、滑动抽板(5-4)、活塞(5-5)、不锈钢条(5-7)、底座(5-8)、三通阀(5-10)、采样管(5-11)、注射器(5-12)、脚轮(5-9)；

所述不锈钢架(5-1)的底部设有底座(5-8)，不锈钢架(5-1)的上下两部均设有不锈钢轨道(5-2)；所述滑动抽板(5-4)的上下两端均设有脚轮(5-9)，滑动抽板(5-4)上下两端的脚轮(5-9)分别置于不锈钢架(5-1)上部的不锈钢轨道(5-2)、下部的不锈钢轨道(5-2)内，滑动抽板(5-4)在脚轮(5-9)的作用下，可在不锈钢架(5-1)上滑动；

所述不锈钢条(5-7)设置于不锈钢架(5-1)上，不锈钢条(5-7)上等间距安装固定有若干注射器(5-12)，注射器(5-12)的一端与三通阀(5-10)贯通连接，另一端插有活塞(5-5)，所述活塞(5-5)一端插于注射器(5-12)内，另一端与滑动抽板(5-4)固定连接；所述三通阀(5-10)的一端与注射器(5-12)贯通，另一端与采样管(5-11)贯通连接；

所述采样管(5-11)的一端与三通阀(5-10)贯通连接，另一端倾斜设置在圆柱箱体(4)的侧面，且采样管(5-11)与圆柱箱体(4)贯通；若干采样管(5-11)在圆柱箱体(4)侧面等间距布置；打开三通阀(5-10)，移动滑动抽板(5-4)，带动活塞(5-5)在注射器(5-12)内移动，活塞(5-5)往外移动时，经注射器(5-12)、三通阀(5-10)、采样管(5-11)对圆柱箱体(4)内实现抽气；

所述圆柱顶盖箱(2)选用PVC材质，圆柱顶盖箱(2)的高度为300-500mm，厚度为5mm，半径为200-400mm；

所述圆柱顶盖箱(2)的顶部设有四个安装孔，从左至右分别为温度传感器探头安装孔、污染物均匀喷洒装置安装孔、压力平衡管安装孔、微型气压计安装孔，温度传感器探头安装孔、污染物均匀喷洒装置安装孔、压力平衡管安装孔、微型气压计安装孔上分别安装有温度传感器探头(1)、污染物均匀喷洒装置(7)、压力平衡管(8)和微型气压计(9)；

所述注射器(5-12)与采样管(5-11)的数目、分布间距一致；采样管(5-11)等间距10-20cm且斜向上120-170度设置在圆柱箱体(4)的侧面，以测量圆柱箱体(4)内不同空间深度的温室气体通量；

所述不锈钢条(5-7)上设有螺纹孔，注射器(5-12)的外壁上设有与螺纹孔相匹配的外螺纹，注射器(5-12)通过外螺纹旋紧于螺纹孔，与不锈钢条(5-7)螺纹旋紧固定；

所述不锈钢条(5-7)上螺纹孔的间距d由下式计算：

d＝(L_采样管+L_注射器)×sinα

其中，L_注射器和L_注射器分别为注射器(5-12)穿过螺纹孔前的长度、采样管(5-11)的长度，α为采样管(5-11)的倾斜角度。