利用电阻率成像法(ERT)监测土壤水分研究

来源 :山东理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:FriedaCao
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电阻率成像法是以岩、矿石的电阻率差异为基础的一种应用较为广泛的勘探方法。它具有分辨率高、经济成本低、效率高、信息丰富、解释方便的特点。虽然电阻率成像法在多尺度土壤水文过程观测上表现出了很大的发展前途,但其应用多在于地质探矿领域,其能否适用于条件更复杂,要求更精细的土壤特性及过程有待研究。  探测土壤含水量的方式各种各样,而电阻率成像法作为一种无伤探测方式,既可以全面探测土壤的电性特性,特别是二维甚至是三维剖面的探测,同时简单有效。在土壤水文过程中通过研究土壤电阻率与含水量之间的关系,从而得到其之间的变化甚至变化过程具有较好的实践意义。土壤的电阻率变化影响因素很多,包括土壤的类型、孔隙度、颗粒大小等,不过温度与含水量是很重要的影响因素。ERT是非破坏性,能够产生二维或三维空间和时间土壤电阻率变化,而通过电阻率成像法获得的是视电阻率,需要数据反演才能获取真实的电阻率分布。本项目拟开展电阻率成像法在水文过程观测的相关研究,希望研究的结果对于改进高密度电阻率成像法,实现勘探学、土壤学和水文学之间的技术交流做出贡献。  本论文主要从电阻率成像法技术出发,研究了电阻率成像法的测量、反演技术,且经过模拟计算,研究了电阻率与含水量关系,以及ERT和TDR所测得含水量与储水量关系。研究发现在小区的三层土壤分层中,每层的土壤电阻率与体积含水量的关系都较好的吻合了Archie经验公式,同时发现黏土层拟合度是最高的,30cm以上耕作层拟合度也较好,最下层拟合度一般。而对土壤ERT和TDR所测得含水量与储水量关系中,发现中层和上层表现较好吻合度均较高,下层表现均较差。  本实验是采用较浅的土壤分层的方法对土壤电阻率和含水量的关系进行研究的,高密度电法仪监测的电阻率通过反演后得到的真实电阻率,测量数据采用反演、插值、拟合、温度校正的方式来拟合电阻率与含水量的关系,通过 Archie经验公式得出土壤电阻率与含水量关系。时间跨度比较大,受环境等其他各种干扰因素比较多,监测过程中也可能碰到各种困难与问题。在以后的研究中要加强对测量精度的技术提升,减小测量误差,尽量排除各种不利影响的干扰,可更好的预测土壤电阻率与含水量的关系。
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