基于探地雷达早期信号振幅包络值的黏性土壤含水率探测

为了验证探地雷达探测黏性土壤含水率的精确性,利用探地雷达早期信号振幅包络法平均值方法(average amplitude envelope, AEA)对降雨前后野外农田表层(0.3 m)土壤含水率进行探测,并利用TDR探测土壤含水率以作对比。研究结果显示,土壤水分含量与黏粒含量具有一定相关性。在大面积范围内(1 000 m长测线),TDR2次探测土壤平均含水率分别为14.16、16.91 cm~3/cm~3;AEA方法 2次探测土壤平均含水率分别为14.62、17.88 cm~3/cm~3,与TDR实测含水率差值分别为0.46、0.97 cm~3/cm~3,2种方法探测所得含水率具有极显著的相关性(P0.01),相关系数分别为0.825、0.814。小范围内(40 m×40 m)降雨前后TDR 2次探测黏性土壤含水率分别为14.11、16.77 cm~3/cm~3。AEA 2次探测土壤平均含水率分别为14.86 cm、17.46 cm~3/cm~3,比TDR实测含水率分别大0.74、0.69 cm~3/cm~3。AEA与TDR探测所得含水率相关系数分别为0.701、0.827(P0.01),研究结果表明利用探地雷达AEA方法能够获得与TDR实测精度相近的黏性土壤含水率。利用常规探地雷达共中心点法及共偏移距方法对研究区黏性土壤含水率探测结果显示,这2种方法均不能有效地探测黏性土壤含水率。     

基于探地雷达波振幅包络平均值确定土壤含水率

为了评估探地雷达探测地表土壤含水率的准确性,该研究使用雷达波振幅包络平均值(average envelope amplitude,AEA)方法在室内对含水率为0.05、0.15及0.25 cm3/cm3的砂质土壤进行了探测,并与时域反射仪(time domain reflectometry,TDR)所得土壤含水率进行了对比。结果表明,在实验室内,在0.05、0.15及0.25 cm3/cm3的土壤含水率条件下,使用AEA方法探测所得土壤含水率均比TDR所得含水率大,均方根误差分别为0.026、0.015及0.01 cm3/cm3,这3个含水率条件下,AEA方法探测土壤水分的有效深度分别为0.9、0.6和0.3 m。利用AEA方法在野外进行地表含水率探测,并与TDR和钻孔取样探测的地表含水率进行对比。野外探测结果表明,AEA方法所得含水率与TDR探测所得含水率的均方根误差为0.020 cm3/cm3,与取样实测所得含水率的均方根误差为0.031 cm3/cm3,使用AEA方法能够得到与TDR及钻孔取样精度相近的土壤含水率分布图。研究表明利用探地雷达AEA方法在探测浅部地层土壤含水率是可行的。     

干旱地区煤层开采对地表土壤理化性质的影响

为研究干旱地区煤矿开采对地表土壤理化性质的影响,分别在煤矿开采前、中、后对开采区地表土壤含水率、土壤有机质含量、土壤密度及土壤机械组成进行了研究。结果表明:在煤层开采前,开采区地表土壤含水率与土壤孔隙度相关,相关系数为0.70,但相关性并不显著,地表土壤水分与其他土壤物理性质基本无关。在沉陷盆地形成过程中,开采区地表土壤水分相比开采前减小1.22%～1.93%,平均减小为1.52%;土壤孔隙度显著增大,土壤有机质含量略微降低,土壤机械组成基本没有变化。地表土壤含水率与其他土壤理化性质均有不同程度的相关性,但相关性均不显著。在沉陷盆地形成稳定后,沉降盆地中心位置地表土壤含水率逐渐恢复甚至大于未开采前,沉降盆地边缘位置地表土壤含水率一直处于减小状态,沉降稳定后土壤孔隙度相比开采前有所增大,土壤有机质含量基本不变,土壤粉粒含量显著增大,土壤黏粒含量降低,地表土壤水分含量与土壤孔隙度呈正相关关系。