Исследование зависимости между свойствами и диэлектрической проницаемостью почв с использованием метода рефлектометрии во временной области

• Автор: Чудинова, Светлана Михайловна
• Шифр специальности: 06.01.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СВЯЗЬ МЕЖДУ ВОДНЫМИ СВОЙСТВАМИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ И ИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ, ОПРЕДЕЛЕННОЙ МЕТОДОМ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 .Связь диэлектрических характеристик дисперсных систем с их физическими свойствами
1.1.1 Физические основы
1.1.2. Влияние поверхностных сил на диэлектрические свойства воды в дисперсных системах
1.1.3. Зависимость водных свойств почвы от влияния поверхностных сил
1.1.4. Исследования связи между диэлектрическими и водными свойствами почв и дисперсных систем
1.1.4.1. Экспериментальные исследования
1.1.4.2. Математические модели
1.2. Использование метода рефлектометрии во временной области для определения диэлектрической проницаемости почв
1.2.1 Физические основы метода
1.2.2. Влияние различных факторов на диэлектрическую проницаемость, измеренную ТЭР методом
1.2.2.1. Конфигурация измерительных датчиков
1.2.2.2. Природные факторы
1.2.3. Использование ЮР для определения диэлектрической проницаемости и влажности в полевых и колоночных экспериментах
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объекты исследования
2.2. Методики исследований
2.2.1. Определение диэлектрической проницаемости
2.2.2. Определение водных свойств почв
2.2.3 Использование рефлектометрии во временной области для оценки пространственного варьирования влажности почвы

2.2.4. Методика определения диэлектрической проницаемости и
потенциала почвеннной влаги в условиях вегетационного
опыта
2.2.5. Математическая обработка результатов
ГЛАВА 3. ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТЬЮ И ВОДНЫМИ СВОЙСТВАМИ ПОЧВ И МОДЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ
3.1. Характер зависимости диэлектрической проницаемости от влажности
3.2. Взаимосвязь между диэлектрической проницаемостью и почвенно-гидрологическими константами
3.3. Взаимосвязь между диэлектрической проницаемостью и потенциалом почвенной влаги
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРИ
ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ МЕТОДОМ РЕФЛЕКТОМЕТРИИ ВО ВРЕМЕННОЙ ОБЛАСТИ
4.1. Оценка пригодности существующих математических моделей для адекватного описания зависимостей диэлектрической проницаемости от влажности для образцов разного гранулометрического состава
4.2. Оценка диэлектрической проницаемости связанной воды
ГЛАВА 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДНЫХ СВОЙСТВ ПОЧВЫ ПО ВЕЛИЧИНЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ
5.1. Оценка пространственной вариабельности объемной влажности
5.2. Сопоставление диэлектрической проницаемости и почвенногидрологических констант ненарушенных образцов серой лесной почвы под лугом
5.3. Связь между диэлектрической проницаемостью и давлением
почвенной влаги для ненарушенных образцов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В почвенно-экологических исследованиях большое значение приобретает использование экспрессных и неразрушающих методов определения почвенных показателей. Одним из таких методов является импульсная рефлектометрия во временной области (Time Domain Reflectometry или TDR), которую широко используют, главным образом, для определения влажности почвы. Однако возможности диэлектрических измерений для характеристики свойств почв гораздо шире, поскольку величина диэлектрической проницаемости определяется не только количеством воды в почве, но и ее взаимодействием с поверхностью твердой фазы. Данное взаимодействие определяет состояние воды в почве (ее подвижность, связанность, доступность растениям), которое обычно характеризуют величинами потенциала почвенной влаги, а также с помощью категорий влаги, границами, которых являются почвенно-гидрологические константы. Поэтому существенный интерес представляет нахождение с помощью TDR не только влажности, но и других водных свойств почвы. Несмотря на популярность метода TDR, остается неясным, в какой мере полученные с его помощью оценки пространственного распределения влажности почв согласуются с результатами, получаемыми традиционным гравиметрическим методом. Рассмотрение этих вопросов, актуальных как для развития фундаментальных основ физики почв, так и для решения прикладных задач, и явилось темой данной диссертационной работы.
Цель работы состояла в выявлении возможностей оценки водных свойств почв в лабораторных и полевых условиях на основе величины диэлектрической проницаемости, измеренной методом рефлектометрии во временной области.
Задачи исследования
1. Исследование связи диэлектрической проницаемости с потенциалом почвенной влаги и почвенно-гидрологическими константами.
2. Оценка применимости существующих математических моделей для определения влажности по величине диэлектрической проницаемости,

хрящи, галька, валуны, зерна кварца, ортштейны.
Почва: серая лесная среднесуглинистая со вторым гумусовым горизонтом Разрез заложен на пашне участка опытно-полевой станции ИФПБ
РАН, расположенной на водоразделе, в 3 км к западу от г. Пущино
Московской обл. (описание разреза сделано В.М. Алифановым).
Апах 0 - 31 см Серый сухой средний суглинок, комковато-
порошистый, переход ясный по цвету и структуре.
ВИ 31-42 см Темно-серый, свежий, среднесуглинистый, мелко-
ореховатый, переход постепенный по цвету и структуре.
В1 42 - 61 см Темно-бурый с сероватым оттенком, особенно
заметным в верхней части горизонта, свежий, тяжелосуглинистый, ореховатый, уплотнен, переход постепенный по цвету и структуре.
В2 61 - 85 см Темно-бурый свежий тяжелый суглинок,
крупноореховатый, плотнее предыдущего. Переход заметный по цвету и структуре.
ВЗ 85 - 137см Бурый, свежий суглинок, призмовидный, плотный.
Переход заметный по цвету и структуре.
В4 137 - 187см Бурый с легким палевым оттенком, свежий, тяжелый
суглинок, глыбистый, плотный, по вертикальным трещинам хорошо выражена темно-бурая коллоидная пленка. Переход заметный по цвету.
ВС 187- 230см Буровато-палеватый с охристыми пятнами свежий тяжелый суглинок, плотный, по вертикальным трещинам, хорошо выражена коллоидная пленка, Переход заметный по цвету.
СД 230- 275см Буровато-палевая с сизым оттенком легкая глина, увлажненная, плотная.