【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、随着全球范围内温室效应的加剧，二氧化碳等温室气体的排放及收支平衡问题越来越受到人们的关注。火山地热区作为自然碳排放来源中的重要来源之一，以多种方式(如火山爆发、土壤微渗漏、喷气孔和温泉等)向大气中释放大量温室气体，其中土壤微渗漏由于广泛性和持续性，在火山温室气体释放中扮演着重要角色。
2、相关技术中，对于火山土壤co2释放主要采用离散采样调查，根据离散采样调查的结果初步估计在某段时间内释放的co2物质流率。
3、针对上述相关技术，采用离散采样调查结果预估某段时间内释放的co2物质流率并不准确，通常来说，采样点越多结果相对准确，但是，无法获悉co2物质流率的改变具体受到哪些因素的影响。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供火山土壤微渗漏co2释放特征分析平台以及分析方法，能够分析火山土壤中co2流率的变化，可以实时监测火山活动的动态，保障周围居民的安全。
2、一种火山土壤微渗漏co2释放特征分析平台，包括：
3、依次连接的气源装置、多孔介质模拟装置、气体监测装置以及分析装置；
4、所述气源装置用于提供恒定co2气流；
5、所述恒定co2气流的初始参数包括初始气体温度、初始气体浓度以及初始气体压强；
6、所述多孔介质模拟装置用于模拟火山土壤的地质环境；
7、所述气体监测装置用于监测恒定co2气流通过所述多孔介质模拟装置渗漏到外界时的实时气体参数，所述实时气体参数
8、所述分析装置用于分析所述初始气体参数与所述co2物质流率的变化规律。
9、可选的，所述多孔介质模拟装置包括上多孔介质和下多孔介质，所述上多孔介质为松散以及渗透率高的土壤层，所述下多孔介质为致密以及渗透率低的地层。
10、可选的，所述地层的渗透率在1e-17到1e-13之间，所述土壤层的渗透率在1e-9到1e-6之间。
11、可选的，所述气源装置为流体恒定流模型，所述气源装置提供气体浓度、表面压强和气体温度保持恒定的气体。
12、可选的，所述计算装置包括：
13、气体物质流率计算装置，所述气体流率计算装置用于计算恒定co2气流通过所述多孔介质模拟装置渗漏到外界后的co2气体物质流率；
14、所述气体物质流率计算装置包括压强梯度计算单元、浓度梯度计算单元、多孔介质提供的阻力计算单元；
15、所述压强梯度计算单元用于计算所述恒定co2气流在多孔介质中流动的时候，所述恒定co2气流的气体流速；
16、所述浓度梯度计算单元用于计算所述恒定co2气流在多孔介质中流动的时候，所述恒定co2气流的单位流量；
17、所述多孔介质阻力计算单元用于计算所述恒定co2气流在多孔介质中流动的时候，多孔介质产生的气体扩散阻力。
18、可选的，所述压强梯度计算单元用于计算所述恒定在多孔介质中流动的时候，所述恒定的流速包括：
19、第一获取模块，用于获取出口处的恒定co2气流的出口压强；
20、第一计算模块，用于根据所述出口压强以及压强梯度计算公式，计算得到所述恒定co2气流的垂直流速；
21、第二计算模块，用于根据所述出口压强以及湍流压强梯度计算公式，计算得到所述恒定co2气流的湍流流速。
22、可选的，所述浓度梯度计算单元用于计算所述恒定co2气流在多孔介质中流动的时候，所述恒定co2气流的单位流量包括：
23、第二获取模块，用于获取恒定co2气流的流体浓度随空间的变化率；
24、第三计算模块，用于根据所述体浓度随空间的变化率以及浓度梯度计算公式，计算得到恒定co2气流的单位流量。
25、可选的，所述多孔介质阻力计算单元用于计算所述恒定co2气流在多孔介质中流动的时候，多孔介质产生的气体扩散阻力包括：
26、第三获取模块，用于获取动力粘度、渗透率以及惯性阻力系数；
27、第四计算模块，用于根据所述动力粘度、所述渗透率、所述惯性阻力系数以及所述阻力公式，计算得到多孔介质产生的气体扩散阻力。
28、一种火山土壤微渗漏co2释放特征分析平台的分析方法，包括：
29、获取恒定co2气流的初始参数，所述初始参数包括初始气体温度、初始气体浓度以及初始气体压强；
30、获取恒定co2气流的穿过多孔介质时的实时气体参数；
31、将所述实时气体参数输入所述分析模型中，得到外力引起的动量源项，所述外力引起的动量源项包括co2气流的垂直流速、湍流流速、单位时间内co2流体的流量以及气体扩散阻力；
32、根据所述外力引起的动量源项以及能量守恒公式，得到co2气流到达外界的时候的初始co2物质流率，所述实时气体参数包括气体温度、气体浓度以及气体压强；
33、改变所述初始气体温度、所述初始气体浓度以及所述初始气体压强中的一个或多个参数，其余参数保持不变，得到改变co2物质流率；
34、比较所述改变co2物质流率以及所述初始co2物质流率，得到所述初始参数改变时，co2物质流率的变化规律。
35、可选的，将所述实时气体参数输入所述分析模型中，得到co2气流到达外界的时候的初始co2物质流率包括：
36、根据所述分析模型，获取预设的压强梯度计算公式、湍流压强梯度计算公式、浓度梯度计算公式以及阻力公式；
37、将气体压强输入预设的压强梯度计算公式，得到co2气流的垂直流速；
38、所述压强梯度计算公式为：
39、
40、其中，k为多孔介质渗透率，为梯度运算符，p为出口压强，ρ为co2流体的密度，g为重力加速度，u1为垂直流速；
41、将气体压强输入所述湍流压强梯度计算公式中，得到co2气流的湍流流速；
42、
43、其中，为气体流速随时间的变化率，u2为湍流流速；
44、根据所述气体浓度，计算得到流体浓度随空间的变化率；
45、将所述流体浓度随空间的变化率输入所述浓度梯度计算公式中，得到单位时间内流体的流量；
46、所述浓度梯度计算公式为：
47、
48、其中，d为扩散系数与气体温度有关，为流体浓度随空间的变化率，j为单位时间内co2流体的流量；
49、获取多孔介质的渗透率、动力粘度以及惯性阻力系数；
50、将所述渗透率、所述动力粘度、所述惯性阻力系数输入阻力公式中，得到气体扩散阻力；
51、阻力公式为
52、su＝(-duu)μ+(-cu0.5ρ|u|u)；
53、其中，μ是动力粘度，du为粘性阻力系数，cu表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种火山土壤微渗漏CO2释放特征分析平台，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的分析平台，其特征是，所述多孔介质模拟装置包括上多孔介质和下多孔介质，所述上多孔介质为松散以及渗透率高的土壤层，所述下多孔介质为致密以及渗透率低的地层。
3.如权利要求2所述的分析平台，其特征是，所述地层的渗透率在1e-17到1e-13之间，所述土壤层的渗透率在1e-9到1e-6之间。
4.如权利要求1所述的分析平台，其特征是，所述气源装置为流体恒定流模型，所述气源装置提供气体浓度、表面压强和气体温度保持恒定的气体。
5.如权利要求1所述的分析平台，其特征是，所述计算装置包括：
6.如权利要求5所述的分析平台，其特征是，所述压强梯度计算单元用于计算所述恒定在多孔介质中流动的时候，所述恒定的流速包括：
7.如权利要求5所述的分析平台，其特征是，所述浓度梯度计算单元用于计算所述恒定CO2气流在多孔介质中流动的时候，所述恒定CO2气流的单位流量包括：
8.如权利要求5所述的分析平台，其特征是，所述多孔介质阻力计算单元用于
9.一种火山土壤微渗漏CO2释放特征分析平台的分析方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的平台，其特征是，包括：
10.如权利要求9所述的分析方法，其特征是，所述将所述实时气体参数输入所述分析模型中，得到CO2气流到达外界的时候的初始CO2物质流率包括：
...【技术特征摘要】
1.一种火山土壤微渗漏co2释放特征分析平台，其特征是，包括：
2.如权利要求1所述的分析平台，其特征是，所述多孔介质模拟装置包括上多孔介质和下多孔介质，所述上多孔介质为松散以及渗透率高的土壤层，所述下多孔介质为致密以及渗透率低的地层。
3.如权利要求2所述的分析平台，其特征是，所述地层的渗透率在1e-17到1e-13之间，所述土壤层的渗透率在1e-9到1e-6之间。
4.如权利要求1所述的分析平台，其特征是，所述气源装置为流体恒定流模型，所述气源装置提供气体浓度、表面压强和气体温度保持恒定的气体。
5.如权利要求1所述的分析平台，其特征是，所述计算装置包括：
6.如权利要求5所述的分析平台，其特征是，所述压...
【专利技术属性】
技术研发人员：段先哲，孙浩然，李南，豆佳乐，石开拓，肖文舟，邵冰清，汪佳伟，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
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