Способ дистанционного определения уровня залегания грунтовых вод Советский патент 1992 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к дистанционным способам определения параметров земных покровов, а именно уровня близкозалетающих грунтовых вод ( ). и может применяться для дистанционного оперативного определения уровня грунтовых вод в условиях установившегося распределения влаги (через 3 дня после полива-или выпадения осадков) при глубине их залегания 0-3,5 м в аридных районах, 0-2,5 м в районах переменного увлажнения, 0- 1,5 м в переувлажненных районах.

Цель изобретения - повышение точ- .ности определения уровня залегания грунтовых вод, не превышающего 1,5-3,5 м.

На фиг.1 приведено, регрессионные зависимости для определения уровня залегания грунтовых вод; на фиг.2 .график изменения диэлектрической проницаемости в на различной глубине в почве; на фиг.З - график зависимости погрешности определения глубины залегания грунтовых вод ЈНцГЕОи) от соотношения длин волн Д, и -А,

Способ дистанционного определения уровня залегания грунтовых вод реализуется следующим образом.

Проводят измерения яркостной те.м- пературы Т/ и Tjl в диапазоне 20- 6) см одновременно на двух длинах волн и 2. Дециметрового диапазона участка почвы, на котором требуется определить глубину залегания грунтовых вод Hgr6 ,-причем 0,5- U,7 (например, Г{ ktt CM, Q, 20- 30 см).

По регрессивной зависимости фиг.1, или путем решения системы уравнений

-vj

СЛ

mri. СО

3 17

л

Ч F,(h Н4г6); TЈi F2(h,Hyre): «

Ч1, h ) + а2;Нугв +

+ а1 .ув + h + bi;h + d)

+ + СщНцсь +- t H reh czz;H«jreh

где h - толщина поверхностного переходного слоя почвы; а;,Ь;,

с; - коэффициенты ряда, завися- щие только от выбранных длин волн i и ft г , определяют уровень залегания грунтовых вод . -

Яркостная температура Т почвы. (как и других объектов) определяется их температурой и диэлектрической проницаемостью. В дециметровом диапазоне суточные вариации температуры почвы практически не влияют на величину Т , а пространственные вариации среднесуточной температуры почвы для данного времени года ничтожны В том же диапазоне длин волн величина 6 почв определяется главным образом, их влажностью и степенью минерализации воды, увлажняющей поч-« ву. При расположении грунтовых вод недалеко от поверхности (ближе 2-3 м) всегда существующая над зеркалом грунтовых вод капиллярная кайма своей верхней частью захватывает поверхностный слой почвы и увлажняет его тем больше, чем ближе к поверхности расположен уровень грунтовых вод. С умень- шением Hufe увеличивается не только влажность в поверхностном слое почвы но и степень минерализации почвенного раствора, чт о также приводит к увеличению & почвы. Поэтому, производя измерения яркостной температуры Т почвы, можно оценить значение Ј в поверхностном слое почвы, а с учетом зависимости 6 f() - получить зависимость Т Р() и оценить уровень залегания грунтовых вод по соотношению ), что и реализовано в прототипе. Однако, практически взаимосвязь Т р() оказывается достаточно сложной и неодно значной. Авторами было эксперимен- тально установлено, что от Нугв зависит Ј не самого поверхностного слоя почвы, а 6ь на глубине 1-5 см от по0

51

5

20 25 зо4Q455Q J 3-1

верхнее™, под переходным поверхностным слоем толщиной h, причем 0,5 см hЈ5 см (фиг.2). Указанный поверхностный слой толщиной h оказывает существенное экранирующее влияние на СВЧ-излучения тем больше, чем больше величина h. Поэтому при проведении измерений на одной длине волны возникают большие погрешности в определении 6 и соответственно Мгв, что и привело к тому, что способ, изложенный в прототипе, не обеспечивает достаточной точности оценки НуВ из-за вариаций параметра h. Для того, чтобы исключить влияние толщины поверхностного переходного слоя h и существенно уменьшить погрешности оценки , предлагается одновременное определение параметров h и Еу, (а соответственно, и Нцгв) путем измерения яркостпой температуры почвы Т , Т одновременно на двух длинах волн дециметрового диапазона Л, , 7, Теоретически и экспериментально оценено, что оптимальное соотношение длин волн А, и Ai должно быть в пределах «5-0,7, что обеспечивает максимальную точность определения величины НиГ6 (фиг.З). Следует также отметить, что зависимость Ј f(Hure) реализуется только в случае равновесного распределения влажности над уровнем грунтовых вод, что происходит или при отсутствии поливов или осадков, или через -k дня после их окончания. Поэтому оценки Ниг6 по предлагаемому способу могут проводиться только при этих условиях. Такие ограничения являются достаточно слабыми и удовлетворяют потребности мелиорации и сельского хозяйства в таких измерениях. Коэффициенты aj, b;, с; в выражении (1), как указывалось выше, зависят только от используемой пары длин волн /Д1 и и легко могут быть определены до начала измерений, для конкретных длин волн К и -А2

Таким образом, использование результатов измерений яркостной температуры на двух длинах волн TT, , Т с соотношением А; П ,5-(J ,7 поз-4 воляет повысить точность определения по регрессионным зависимостям (фиг.1) или путем решения системы двух уравнений (1).

Формула изобретений

Способ дистанционного определения уровня залегания грунтовых вод, включающий измерение яркостной температуры Т исследуемого участка почвы, о т л и чающийся тем, что, с целью повышения точности определения уровня залегания грунтовых вод, не превышающего 1,,5 м, измерения яркостной температуры осуществляют на дву-х длинах волн /Х, и 2 в диапазоне 2(1-60 см при отношении длин волн 0,5-П,7, а глубину залега- ния грунтовых вод определяют путем решения системы уравнений вида

+ -а2|,нягв +

h + ba; h

+

+ «tjreh +

4 1 + ,

де a;,b;, с .

- коэффициенты ряда;

- толщина поверхностного переходного слоя почвы;

- глубина залегания грун- товых вод;

- 1 2

f f-

Изобретение относится к дистанционным способам определения параметров земных покровов. Цель изобретения - повышение точности определения уровня залегания грунтовых вод, не превышающего 1,5-3,5 м. Сущность данного способа дистанционного определения уровня залегания грунтосых вод заключается в измерении яркостко ; температуры Тя исследуемого участка почвы на двух длинах волн /Д1 и в диапазоне 20-60 см при соотношении длин волн, равном 0,5-0,7. Пр.п этом глубину залегания грунтовых Од определяют путем решения заданной системы двух уравнений или по регрессив- с ным зависимостям. 3 ил.

Тя 1ЛЈбСЫ., К

210

240

210

(ЧОсм;К

ФИГ. I

ffotepxffoc/пь почвы 0 .r -------е

8Hjra,M

to

О8

ае

а«

ai

0.2ОЛ C.S 0.7 1.0

Редактор Н. Лазаренко

Фаг.З Составитель Р. Кузнецова

Техред М.МоргенталКорректор М. Самборская

WAW/

Фиг. 2

Л, с 40о«

J, --60CAI

ь--4вНуг3-/,0и

AI/-AZ