Способ определения влажности почв в их естественном залегании

 

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. /

СОКИ COBETCHHX ..ОР4 Д

РЕСПУЬЛИН (19) (11) А

3(51) G 01 U 11 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

1, 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,"

Н АВТОРСИОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3442468/18-Я5 (22) 24.05.82 (46) 15.12.83. Бюл. Р 46 (.72) M.Â. Никифоров, Н.Н. Пегоев и И.И. Шкуратов (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт сельскохозяйственной метеорологии (53) 551.508.7(088.8) (56) 1. Патент СНА В 4052666, кл. 324-58, 5, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

В 779864, кл. G 01 N 23/00, 1979. (54 ) (57.) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ПОЧВ В ИХ ЕСТЕСТВЕННОМ ЗАЛЕ- .

ГАНИИ путем измерения интенсивности гамма-излучения почв с помощью радиометра, установленного на летательном аппарате, например на самолете, и определения их влажности по соотношению интенсивностей влажных и сухих почв, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости и затрат на определение, интенсивности гамма-. излучения 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 толщин излучающих слоев почв по гаммаи радиоизлучениям, затем по результатам совместных измерений определяют интенсивность гамма-излучения сухих почв и в дальнейшем данные 2 по интенсивности гамма-излучения сухих почв используют для определения влажности почв на исследуемой территории в любой период времени. :С

1061096

Изобретение относится к области геофизических иссЛедований земной поверхности, а именно к методам определения влажности 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 (1) .

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 .проб, их измельчение, взвешивание и расфасовка. Эти работы требуют создания специальных полевых отрядов.

Цель изобретения - снижение трудоемкости и затрат на определение интенсивности гамма-излучение сухих почв. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения 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 jf pQ)Kct H до Всходов оз имых дополнительно и одновременно с измерения-. ми интенсивности гамма-излучения влажных почв измеряют интенсивность радиоизлучения почв в СВЧ-диапаэо» не на длинах волн, обеспечивающих равенство толщин излучающих слоев почв по гамма- и радиоизлучениям, затем по результатам совместных измерений определяют интенсивность гамма-излучения сухих почв и в дальнейшем данные по интенсивности гам- . ма-излучения, сухих почв используют для определения влажности почв на исследуемой .территории в любой пе15 риод времени.

Кэмерения радиоизлучения почв в

СВЧ-диапазоне в период времени от уборки урожая до всходов оэиьых, т.е. в период, когда на полях отсутствует растительный покров, а поверхность почв достаточно однородна, позволяют быстро и с хоро,шей точностью определить влажность почв в их естественном залегании.

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 почв, необходимо радиоизлучение почв измерять на таких длинах волн, которые

З5 обеспечивали бы равенство толщины излучающих слоев почв как по гамма-. излучению, так и по радиоизлучению.

Для определения длины волны радиоизлучения используется следующее

40 выражение -ь,К/ а, ) где 3 - длина волны регистрируемого радиоизлучения почв (см), Е - энергетиЧеский диапазон

45 регистрируемого гамма-излучения почв (МэВ), d - плотность почв (r/ñì ), коэффициент„ зависящий от влажности почв.

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

55 волн Радиоизлучения (для различных значений влажности почв), полученные из выражения (1).

Принимая во внимание то, что измерения радиоизлучения почв проводятся в период времени, когда

Ж градиент влажности почв для глубин, указанных в таблице, весьма мал, неточность определения длины волны радиоизлучения практически не вли яет на результат определения влаж-.

65 ности почв.

, 1061096

Энергия Толщина гамма- излучаюлинии,Е, .щего слоя

МэВ почвы, см

Длина волны радиоизлучениями „:, Элендеи т

35

8 0

31

0,607

Ra

0,950

21

Th

1,12

1,46

21

16

26

1,76

70

16

2,20

32

Th

2,62

86

Интегральный счет

0,2-3,0

21

103

Составитель A. Спиридоноэ . Редактор О. Колесникова 1ехред.Л.Пилипенко Корректор Тяско. Заказ 10035/49 - - Тираж 710 Подписное

ВНИИПИ ГосударотвенноГО комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, -Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", t . ужгород, ул. Проектная, 4

Интенсивность гамма-излучения сухих почв определяется из следующего выражения г, J(1 + КЫ) (2) где J u J - интенсивности гамма«

5 о излучения соответственно сухих и влажных почв, мкр/ч, К - коэффициент равный отношению концентраций .электронов в 1 r воды и 1 г почвыу.

CD,- влажность почв.

Полученные значения интенсивности гамма-излучения сухих почв ис- 35 пользуются в дальнейшем для опре;деления влажности почв на исследуемой территории в любой период времени. При. этом влажность почв ohределяется по соотношению интенсив- 2р ностей гамма-излучения сухих и влажных почв Ja / J = 1 + Кы, полученному из выражения (2).

На чертеже представлена блок-схе- 25 ма устройства для.осуществления спо:.соба.

Устройство состоит из гамма«радио-. метра 1., многоканального СВЧ-радио:метра 2, вычислительного устройства

3 и регистрирующего устройства 4-. импульсы от гамма-радиометра 1; соответствующие разным линиям-гамма-излучения почвы, и выходные сигналы многоканального СВЧ-радиометра 2 поступают на вычислительное устройство 3, которое выдает сигнал в аналоговой или:цифровой форме пропорциональный интенсивности гам1ма-излучения сухой почвы для слоев почвы разной толщины на регистрирующее устройство 4. Геометрические параметры.антенны СВЧ-радиометра устанавливаются такими, чтобы поля обзора гамма- и СВЧ-радиометров совпадали.

Использований способа позволит значительно снизить трудоемкость процесса определения гамма-излучения сухих почв. Все трудоемкие процессы по отбору прОб почвы исключаются, отпадает необходимость полеэых работ. Если за 5-6 месяцев полевых работ можно обследовать не более

250-300 полей, то за 25-36 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.