Способ определения влажности почв в их естественном залегании Советский патент 1983 года по МПК G01V11/00 

ш

да

Изобретение относится к области геофизических исследований земной поверхности, а именно к методам определения лажности почв, грунтов и горных пород в их естественном залегании.

Известен способ определения влажности почв, при котором измеряют тепловое радиоизлучение почв в СВЧ-диапазоне .и по известной зависимости, интенсивности радиоизлучения почв от их влажности определяют влажность почв в их естественном залегании CQ

Недостаток способа - зависимость результатов определения влажности почв от физического состояния поверхности йочв и почвенного покрова, так как интенсивность радиоизлучения почв зависит не только от их влажности, но и от шероховатости поверхности и наличия растительности. Поэтому данный способ имеет ограниченное применение (в случаях относительно ровной и однородной поверхности почв, отсутствия растительного покрова -на полях).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения влажности почв по их радиоактивности, при котором измеряют интенсивности гамма-излучения влажных и сухих почв и затем по соотношению этих интенсивностей определяют влажность почв. Способ позволяет определять влажность почв в их естественном залегании с достаточно хорошей точностью вне зависимости от состояния поверхности почв и наличия или отсутствия растительного покрова 2 .

Недостаток способа - его высокая трудоемкость, обусловленная необходимостью проведения большого объема лабораторных измерений интенсивности гамма- излучения образцов сухих почв,, которым предшествуют работы по отбору образцов почв в поле, сушка лроб, их измельчение, взвешивание и расфасовка. Эти работы требуют создания специальных полевь1Х отрядов.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и затрат на определение интенсивности гамма-излучение сухих почв.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определен ия влажности почв в их естественном залегании путем измерения интенсивности гамма-излучения почв с помощью радиометра, установленного на летательном аппарате, например на самолете, и определения их влажности по соотношению интенсивностей гамма-излучения влажных и сухих почв, в период времени от убор-

ки урожая до всходов оэимах дополнительно и одновременно с измерениями интенсивности гамма-излучения влажных почв измеряют интенсивность радиоизлучения почв в СВЧ-диапазоне на длинах волн, обеспечивающих равенство толщин излучгиощих слоев почв по гамма- и радиоизлучениям, затем по результатам совместных измерений определяют интенсивность

гамма-излучения сухих почв и в дальнейшем данные по интенсивности гамма-излученид сухих почв используют для определения влажности почв на исследуемой территории в любой период времени.

Измерения радиоизл гчения аочв в СВЧ-диапазоне в период времени от уборки урожая до всходов озимых, т.е. в период,, когда на полях отсутствует растительный покров, а поверхность почв достаточно однородна, позволяют быстро и с хорошей точностью определить влажность почв в их естественном залёгаНии.

Измерив одновременно интенсивность гамма-излучения этих же почв, можно, зная влажность почв, определить интенсивность гаМма-излучения сухих почв.

Однако чтобы от влажности почв

определенной по интенсивности их радиоизлучения, перейти к интенсивности гамма-излучения сухих , необходимо радиоизлучение поч1В измерять на таких длинахволн, которые

обеспечивали бы равенство толщины излучающих слоев почв как по гаммаизлучению, так и по радиоизлучению. Для определения длины волны радиоизлучения используется следуннцее

выражение.

.x&-iE/otcl, W . . где Т( - длина волны регистрируемого

радиоизлучения почв (см), Е - энергетический диапазон

регистрируемого гамма-излучения почв (МэВ), d - плотность почв (г/см ), «. - коэффициент, зависяпшй от влажности почв,

В таблице представлены энергии основных гймма-ЛИНИЙ радиоизотопов семейства урана, тория и калия и соответствующие этим энергиям значения глубин почвенного слоя и длин

волн радиоизлучения (для различных значений влажности почв), полученные из выражения (1). Принимая во внимание то, что измерения радиоизлучения почв проводятся в период времени, когда

градиент влажности почв для глубин, указанных в таблице, весьма МсШ неточность определения длины волны радиоизлучения практически не влияет на результат определения влгикт

ности почв. Интенсивность гамма-излучения сухих почв определяется из следующего выражения Jo « J(l +Ш) (2 .J - интенсивности гаммаизлучения соответственно сухих и влёикйых почв, мкр/ч, к - коэффициент равный отношению концентраций Электронов в 1 г воды и 1 г почвы . влажность почв. Полученные значения интенсивности гамма-излуч:ения сухих почв используются в дальнейшем для определения влажности почв на исследуемой территории в любой период времени. При этом Влажность почв ohределяется по соотнесению интенсйвностей гамма-излучения сухих и влаж ных почв Je/ J 1 + Ku) , полученному из выражения (2). На чертеже представлена блок-схе ма устройства для осуществления спо соба., . ; . , - , Л Устройство Состоит из гамма-ради метра 1:, многоканального СВЧ-радиометра 2, вычислительного устройства 3 и регистрирующего устройства 4. Импульсы от гамма-радиометра 1, соответствующие разным линиям - гамма-излучения почвы, и выходные сигналы многоканального СВЧ-ргщиометра 2 поступают на вычислительное устройство 3, которое выдает сигнгш в аналоговой или цифровой форме .пропорциональный интенсивности гг1М1ма;излучения сухой почвы для слоев почвы разной толщины на регистрирующее устройство 4. Геометрические параметры, антенны СВЧ-радиометра уотанавливгиотся такими, чтобы поля обзора, гамма- и СВЧ-ргцщомётров совпадали. Использование способа позволит значительно снизить трудоемкость процесса определения гамма-излучения .сухих почв. Все трудоемкие процессы по отбору проб почвы исключаются, отпадает необходимость полевых работ. Еи:ли за 5-6 месяцев полевых работ можно обследовать не более 250-300 полей, то за 25-3(f летных дней в период от уборки до всходов озимых можно определить интенсивность гамма-излучения сухих почв на 2500 полей. Никаких дополнитель-, ных затрат летного времени не требуется, так как в этот период всегда определяется влажность почв. Затраты связаны лишь с установкой СВЧ-раДиометра на самолете.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ В ИХ ECTJECTBEHHOM ЗАЛЕ- . ГАНИИ путем измерения интенсивное- : ти гамма-излучения почв с помощью радиометра, установленного на летательном аппарате, например на самолете, и определения их влажности по соотношению интенсивностей влажных и сухих почв, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и затрат на определение, интенсивности г.аммаизлучения сухих почв, в .период времени от уборки урожая до всходов озимых дополнительно и одновременно с измерениями интенсивности гаммаизлучения влажных почв измеряют интенсивность радиоизлучения почв в СВЧ-диапазоне на длинах волн, обеспечивающих равенство тодщин излучающих слоев почв по гаммаи радиоизлучениям, затем по результатам совместных измерений определяют интенсивность гамма-излучения с сухих почв и в дальнейшем данные по интенсивности гамма-излучения сухих почв используют для определения влажности почв на исследуемой территории в любой период времени. /