一种钻井式人工上升流珊瑚保护方法及装置与流程

本发明涉及海洋生态保护技术领域，尤其涉及一种钻井式人工上升流珊瑚保护方法及装置。

背景技术：

珊瑚礁是全球最大的生态系统之一，它在维持自身动态平衡的同时，承担着调节海洋环境、提供海岸保护、阻挡沉积物的功能；通过固氮作用进行海洋氮的循环利用，通过生物作用维护co2和ca的收支平衡；它是种群的栖息地和避难所，调节热带亚热带海洋种群食物链的平衡；它的净初级生产力是人类食物和工业原材料的巨大输出地。然而，珊瑚礁白化却给这个和谐的生态系统带来了灾难。近几年来，有关珊瑚礁白化的生态影响研究主要集中在生态退化、珊瑚繁殖能力降低和造礁优势种改变等几个方面。相关专家通过实验研究了环境变化对珊瑚白化的影响，认为全球变暖引起的海水温度升高、溶解氧降低将加剧珊瑚白化。

珊瑚一般生长在水温为20-30℃的海域里，最适宜生长的水温因地而异。水温过高，珊瑚可能发生白化，不能正常生长。但珊瑚白化的温度上限，不同的海域，不同的种属，都没有统一的标准。但海水表层温度只要持续几周高出珊瑚生长极限温度1-2℃就足以导致珊瑚白化，因而可以肯定的是，在每年的最热月里珊瑚最有可能发生白化，严重威胁珊瑚的生存。

珊瑚生态系统是全球最重要的生态系统之一，而珊瑚又是该生态系统的支柱，未来表层海水温度的不断上升将使珊瑚的生长面临严峻的考验。保护珊瑚面临的问题是复杂的，但并非难以克服。控制co2等温室气体的排放，防止全球进一步的变暖，可能是拯救珊瑚的根本方法，但是这个过程比较漫长且很难实现。所以急需相应的工程措施来改善海洋生态，缓解珊瑚白化问题，这使得该领域成为研究的新方向。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种钻井式人工上升流珊瑚保护方法及装置，可以实现在珊瑚礁海域利用此装置通过上升流给珊瑚降温，缓解珊瑚白化问题，进而改善海洋生态环境，且方法及装置设计简单、应用范围广、工作效率高。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种钻井式人工上升流珊瑚保护方法，包括如下步骤：

(1)钻井至地下最底部覆盖层；

(2)向井内布放上升流管，调节上升流管的下端至含水层；

(3)将井盖板安装在井口海床上，用于固定上升流管；

(4)通过注气系统向上升流管内注气，从而地下的含水层水持续被提升至表层。

进一步的，所述注气系统包括空压机、调节阀、输气管、注气喷头，空压机通过输气管与注气喷头相连，注气喷头连接在两段上升流管之间，输气管上设置调节阀。

进一步的，所述注气系统搭载在工程船上。

进一步的，所述上升流管与井盖板之间的连接方式为螺纹连接。

进一步的，所述上升流管具有多段，相邻两段之间通过法兰连接而成。

进一步的，所述注气喷头与上升流管之间为焊接。

进一步的，所述换向阀为手动调节开度来调节注气量进而改变注气深度。

进一步的，所述空压机采用太阳能供电。

进一步的，所述上升流管的材料为纯钢。

进一步的，所述井盖板3的材料为钢筋混凝土。

进一步的，所述输气管的材料为pu塑料管。

本发明的另一目的是提供一种钻井式人工上升流珊瑚保护装置，其特征在于，包括

上升流管，立于井中连通地下含水层和表层海水；

井盖板，安装在井口海床上用于固定上升流管并防止海水进入井中；

注气系统，用于向上升流管内注气，从而地下的含水层水持续被提升至表层。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明利用气力泵原理将压缩气体注入浅层水中的喷头喷出形成上升流，具有输出的流量大的特点，可以有效提升地下冷水，进而改善珊瑚生长所需的水温条件。

2、本装置中的注气系统采用太阳能供电，为绿色可持续能源，对海洋环境无污染，且实现了能源原位供给。

3、本装置通过注气系统把大量空气注入海水中，可以有效增加海水中的含氧量，进而促进浮游动植物的生长。

附图说明

图1是本发明的装置示意图；

图2是本发明的工作流程图；

图中，上升流管1、注气喷头2、井盖板3、输气管4、调节阀5、空压机6、工程船7、珊瑚8。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本申请的一些方面相一致的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。

如图1和图2所示，本发明提供一种钻井式人工上升流珊瑚保护方法，包括如下步骤：

(1)钻井至地下最底部覆盖层；

(2)向井内布放上升流管1，调节上升流管1的下端至含水层；

(3)将井盖板3安装在井口海床上，用于固定上升流管1；

(4)通过注气系统向上升流管1内注气，从而地下的含水层水持续被提升至表层，从而达到浇灌珊瑚8达到冷却珊瑚8的目的。

如图2所示，本发明的另一目的是提供一种钻井式人工上升流珊瑚保护装置，包括：

上升流管1，立于井中连通地下含水层和表层海水；

井盖板3，安装在井口海床上用于固定上升流管1并防止海水进入井中；

注气系统，用于向上升流管1内注气，从而地下的含水层水持续被提升至表层。

如图2所示，珊瑚一般生活在温暖的浅海，在海床的礁石上固着生长，泥沙质底质容易被波浪和水流掀动，不利于珊瑚的固着。海床以下的地层从上至下依次为第一覆盖层、风化层、基岩、含水层、第二覆盖层(最底部覆盖层)；其中，地下的覆盖层是指覆盖在基岩之上的各种成因的松散堆积、沉积物。风化层是指地表以下的疏松层，是岩石长期在地表环境下，在原地发生物理化学变化后的岩石表层。地下含水层是指基岩以下的饱和层，其介质孔隙完全充满水分，且上下为不透水地层基岩和覆盖层直接覆盖，地下水充满两层不透水层又称为受拘限含水层。含水层有储存地下水的空间，不但具有对水的容纳能力，而且具有允许相当数量的水透过的性能。

进一步的技术方案是，所述注气系统包括空压机6、调节阀5、输气管4、注气喷头2，空压机6通过输气管4与注气喷头2相连，注气喷头2连接在两段上升流管1之间，输气管4上设置调节阀5。所述注气系统可以搭载在工程船7上。

进一步的技术方案是，所述上升流管1分为注气和吸水两段，注气喷头2以上部分为注气段，即气液两相流段，人工上升流利用气力泵原理，通过空压机6将压缩气体向安装在上升流管浅层的注气喷头2注入，形成气泡群带动喷头以上的水体向上流动，从而带动周围水体形成气液两相流。注气喷头2以下的部分为吸水段，此段中水体由于压差而向上流动，并且只存在单相体。

进一步的技术方案是，所述上升流管1与井盖板3之间的连接方式为螺纹连接，可以调节浸入地下水的深度。

进一步的技术方案是，所述上升流管1具有多段，相邻两段之间通过法兰连接而成，所述注气喷头2与上升流管1之间为焊接。

进一步的技术方案是，所述调节阀为手动调节开度来调节注气量，进而改变注气深度。

进一步的技术方案是，所述空压机6采用太阳能供电，也可以通过岸上引电，或者利用可再生能源，如风能。

进一步的技术方案是，所述上升流管1的材料为纯钢，表面涂漆防腐蚀。

进一步的技术方案是，所述井盖板3的材料为钢筋混凝土，其具有抗冲击、抗疲劳性能、抗腐蚀性等特点。

进一步的技术方案是，输气管4采用pu塑料管，其具有高强度、耐腐蚀性耐老化型好、内壁光滑、气压损耗少等特点。

钻井式人工上升流珊瑚保护方法是提升地下水至表层最有效的方法之一，与其他技术相比，本发明的流量大不仅能有效提升地下水，而且可以有效增加海水中的含氧量，达到冷却珊瑚防止珊瑚8白化和促进海底浮游动植物生长的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。