基于Spearman相关系数的接地电阻与土壤体积含水量相关性分析

【目的】防雷接地是防雷工程设计、施工和验收中的主要工作。通过了解土壤体积含水量对接地电阻的影响,能有效减少其对防雷接地设计的影响。【方法】对重庆市南川区金佛山国家综合气象观测专项试验外场2021年的接地电阻值和不同深度(地下0.1m、0.2 m、0.3 m、0.4 m、0.5 m、1.0 m)的土壤体积含水量数据进行特征分析,并对接地电阻、土壤体积含水量日均值进行正态性检验,利用Spearman相关系数进行相关性分析。【结果】深度为0.1~1.0 m时,接地电阻与不同深度的土壤体积含水量之间均呈现负相关关系,与深度为0.5 m的土壤体积含水量之间相关度最强,与接地极的埋深较为一致。【结论】对防雷接地设计有一定的参考价值。

温度对FDR测量土壤体积含水量的影响

为研究温度对FDR测量土壤体积含水量的影响,采用基于FDR技术的两种土壤水分传感器TDR-3和PR2,在环境温度范围为5～60℃条件下,对南京地区的粘性土土样进行了土壤体积含水量测试分析.结果表明:基于FDR技术的土壤水分传感器测量土壤水分时存在明显的温度效应,两种传感器所测的体积含水量与温度之间均呈线性递增关系,TDR-3的温度修正系数范围为0.2%～0.3%(v/v)·℃-1,PR2的温度修正系数范围为0.1%～0.2%(v/v)·℃-1.研究成果对于提高FDR测量结果的可靠性具有重要意义.

用收缩试验资料间接估算压力板试验中的体积含水量

土水特征曲线是表征非饱和土基本性质的重要曲线之一，一般由压力板试验测定。膨胀土试样在压力板试验中体积变化很大，且其体积变化值又不得而知，故只能得到其重力含水量与基质吸力的关系。本文建议用收缩试验资料来间接估算压力板试验中试样的体积含水量，从而可得到用体积含水量与基质吸力关系表达的土水特征曲线。

冻融过程对FDR测量土壤体积含水量的影响

为研究冻融过程对FDR测量土壤体积含水量的影响,采用基于FDR技术的土壤水分传感器TDR-3,通过室内温度实验箱控制环境温度范围为-20～20℃,对冻融过程中黏性土样体积含水量进行了测试分析.结果表明:采用FDR测量黏性土样体积含水量,在土样未进行冻融前,温度在0℃以上时,FDR的测量值随温度呈线性变化,随着温度的升高而增大,随着温度的降低而减小;黏性土样冻融过程中,在冻结过程中,FDR的测量值随着温度的降低逐渐减小;在融化过程中,随着温度的升高,FDR的测量值逐渐增大;相同温度条件下,黏性土冻结过程中FDR的测量值明显大于黏性土融化过程中FDR的测量值,0℃时两者差值最大,该差值受土壤初始体积含水量和冻融温度的影响.研究成果对于提高FDR测量冻融过程中土壤体积含水量的可靠性具有重要意义.

江西省土壤体积含水量对降水的响应特征

利用2017—2020年江西省36站壤土质地土壤水分观测站土壤体积含水量资料和降水资料,研究了江西省土壤体积含水量对降水过程的响应特征。结果表明:1)土壤体积含水量对不同类型降水过程的响应差异大,对于小于10 mm的降水过程几乎无响应,对10—25 mm的降水过程响应深度为0—10 cm,对25—50 mm的降水过程响应深度为0—20 cm,对大于50 mm的降水过程响应深度为0—60 cm。2)土壤体积含水量对降水的响应分为快速增长和平稳减弱两个阶段,在快速增长阶段土壤体积含水量先快速增长到最大值,然后缓慢下降,且增长阶段的持续时间小于减弱阶段的持续时间,增长过程和减弱过程不对称。3)响应过程的持续时间主要集中在1—9 h,其中3—6 h占比高达49%。

自动观测土壤体积含水量实时资料自动质量控制方法

利用气候界限值(要素允许值)检查、台站气候极值检查、时间一致性检查、内部一致性检查、空间一致性检查,对自动土壤水分站的实时资料进行了自动质量控制。针对各层水分间没有具体的大小关系和等式关系,提出一种通过比较各层水分一小时变化值大小来判别数据质量的内部一致性方法。应用上述质量控制方法,对安徽省2011年4月-2011年7月共4个月近82个自动土壤水分站的8层土壤体积含水量数据进行了质量控制,错误检出率为1.49%。经自动质量控制后,实时水分数据的可靠性有较大程度提高。试验表明,安徽省82站1个时次的体积含水量数据可以在3min内完成质量控制,能保证实时业务运行时效。

海南岛土壤体积含水量变化规律及其与气候因子的关系

为海南岛的农业生产指导和气候评价提供科学依据,采用统计学方法以及基于地理信息系统的空间分析方法对2013—2017年海南省18个农业气象观测站的土壤体积含水量数据及气温、降水数据进行分析,讨论海南岛土壤水分的分布特征,并对其气候影响因子进行初步分析。结果表明:1)海南岛气温空间分布特征以中部山区为中心,四周气温升高,西部、南部至东南沿海地区气温为全岛最高,降水基本集中在海南岛中东部地区。2)随着土壤深度加深,受到外界环境及气候条件的影响相对较小,基本的变化是3月后,不同土层的土壤体积含水量随着时间的推移呈上升趋势,至9月后,呈下降趋势。除30~40cm土层是在10月出现最大值,其余各土层的土壤体积含水量均在9月出现最大值。3)0~20cm土层中土壤水分的交换较为频繁,受外界水热因子影响较大,空间分布以西北-东南为分界线,分界线以东的地区土壤含水量偏大,屯昌除外;分界线以西的地区土壤含水量偏小。4)在湿润区与半湿润区,土壤体积含水量受降水量的影响较气温大,而半干旱区主要影响因素是气温。

冬枣不同栽培环境下温湿度和土壤体积含水量变化规律研究

利用温度记录仪和土壤水分自动监测站对第三师图木舒克市五十团2连冬枣试验区的环境温湿度数据和土壤水分数据进行自动记录,对冬枣温室内外空气温度、露点温度、相对湿度和土壤体积含水量连续观测,分析温室内外空气温度、露点温度、相对湿度和土壤体积含水量差异,为南疆设施冬枣促早栽培温湿度调控提供参考。

基于土壤水分自动站观测资料的山东土壤体积含水量阈值研究

针对土壤体积含水量质量控制过程中缺乏自动土壤水分观测网的长序列历史资料的问题,引入土壤水文常数来计算其阈值,对山东土壤水分观测网231站的土壤水文物理常数的实测值分土壤类别和土层深度进行分析。结果发现土壤水文物理常数随深度和土壤类别变化明显,进一步分析了土壤体积含水量的极值随土壤水文物理常数的变化后得到:极值随观测深度、不同土壤类别和土壤水文其物理常数变化皆较为明显。土壤体积含水量极大值90%以上集中在30~60(0.01 g·cm;),土壤体积含水量极小值95%以上集中在2.5~10(0.01 g·cm;)。研究得到的山东土壤体积含水量阈值经过验证可用于山东农业气象观测数据质量控制业务中。

中国区域土壤相对湿度与土壤体积含水量观测值间的转换

在缺少物理转换参数的情况下,采用回归分析的方法建立土壤相对湿度与土壤体积含水量的转换模型,并将中国区域土壤相对湿度观测资料转换成土壤体积含水量。结果表明:35个重合站点中33个站点同一时间的土壤体积含水量和土壤相对湿度观测值呈显著线性相关关系,整体平均相关系数为0.8191。转换值与观测值的误差很小,绝大部分站点及土壤层间的平均相对误差(MRE)均在±5%以内,均方根误差(RMSE)均小于5.0。将1991-2013年中国区域土壤相对湿度观测资料转换为土壤体积含水量,使中国区域土壤体积含水量观测资料的时间范围由1981-1999年扩展为1981-2013年。

辽北地区土壤体积含水量和相对湿度转换方法研究

在缺少物理转换参数的条件下,很难实现土壤相对湿度和体积含水量之间的转换,通过建立本溪地区土壤体积含水量与土壤相对湿度之间的转换关系,将区域内土壤湿度监测数据转换成土壤体积含水量。结果表明:该方法转换下的相对误差可控制在%以内,均方误差低于5.0。研究成果可为其他地区土壤体积含水量与土壤相对湿度之间的转换提供方法参考。

降雨过程中土质浅层滑体体积含水量变化研究

滑坡地质灾害是我国自然灾害中常见的现象之一,不仅严重的影响了人们的正常生活和生产,还存在着一定的安全隐患威胁着人们的生命财产安全。降雨是引发滑坡地质灾害的主要因素,尤其是在一些土质滑坡表现的更为明显。这主要是因为在连续降雨的过程中,大量的雨水侵入土质滑坡的浅表层当中,使其浅表层土质的含水量迅速达到了一个饱和状态,使得滑坡浅表层基质的吸附能力大幅度的下降,从而导致滑坡的土质浅层结构强度不断的下降,在自身重力的作用下出现滑动的现象。本文通过实际案例,对降雨过程中土质浅层滑坡体积的含水量变化研究进行主要论述,分析了土质浅层滑体体积含水量变化的主要模式,以供相关人士参考。

利用GNSS折射测量技术反演小麦体积含水量

小麦体积含水量是表征小麦生理状态、影响小麦产量的重要参数,传统的测量手段如人工采样烘干、卫星遥感等,难以实现小麦体积含水量的连续、动态、高精度监测,由此提出了一种利用全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)折射测量技术反演小麦体积含水量的方法。首先,使用两组GNSS天线同时接收直射信号和穿透小麦植株层的折射信号,利用两信号的振幅比表示折射信号的衰减程度;然后,基于电磁波传播理论,建立了GNSS直射、折射信号的物理模型,并在此基础上导出小麦体积含水量、振幅比、小麦高度、气温的函数关系,进而构建了反演小麦体积含水量的数学模型。利用导航型GNSS设备采集的数据对所提方法进行了验证,结果表明,在小麦拔节期、抽穗期和成熟期,该方法反演的小麦含水量与人工实测数据符合较好;当小麦含水量在1~7 kg/m^(3)范围内时,反演结果的平均误差、标准差和均方根误差分别为0.058 kg/m^(3)、0.396 kg/m^(3)、0.399 kg/m^(3)。研究结果证明了利用导航型GNSS接收机准确获取植被含水量动态变化信息的可行性,为低成本、低功耗、小型化GNSS植被含水量监测设备的研制奠定了基础。

降雨过程中土质浅层滑体体积含水量变化研究

降雨是滑坡地质灾害的主要诱发因素之一,尤其是对于土质滑坡,连续的降雨能够使得土质滑坡浅表层滑体迅速饱和形成暂态饱和区,从而导致浅表层土质滑体的基质吸力降低,引起浅层滑动,而反映土体中暂态饱和区变化的主要指标为土体体积含水量。该文选取某一降雨诱发型土体滑坡为例,采用Geo-slope软件模拟连续降雨6d条件下土质浅层滑体内的暂态饱和区变化情况,并分析由滑坡后缘至前缘4个靠近地表(深度小于5m)点的体积含水量变化趋势以及连续6d降雨过程中浅层滑体的稳定性变化趋势,提出了降雨入渗过程中土质滑坡发生浅层滑动的体积含水量变化模式。

裸土表层含水量高光谱遥感的最佳波段选择

在自然状况下 ,对裸土进行人为干湿处理 ,利用 ASD PRO FR2 5 0 0地物光谱仪测得土壤在 35 0 nm～ 2 5 0 0 nm反射光谱并适时采取表层土 ,利用烘干法测得土壤体积含水量。依据土壤湿度与土壤光谱反射率之间的相关关系 ,得出土壤含水量与土壤光谱反射率的非线性方程。利用该方程和光谱反射率值进行土壤水分反演 ,通过对反演结果的误差分析 ,结合光谱反射率与体积含水量的指数回归分析 ,笔者认为采用 1 95 0 nm～ 2 2 5 0

锡林郭勒草原土壤含水量遥感反演模型及干旱监测

土壤含水量是农牧业干旱监测系统的重要因子,对草原植被的生长及其与环境的相互作用具有重要意义。利用MODIS MOD16A2蒸散发(evapotranspiration,ET)月产品数据及测墒站实测土壤含水量,通过相关分析和回归分析等方法,建立了基于蒸散发亏缺指数(evapotranspiration deficit index,ETDI)的土壤体积含水量(soil volumetric moisture,SVM)反演模型SVM=-48.851×ETDI+54.669,该模型的均方根误差为3.27%,达到了区域土壤含水量快速反演的应用水平。基于国家标准确定该模型的干旱等级阈值,分析近15年(2000-2014年)锡林郭勒草原的干旱动态特征,结果表明,草甸草原的土壤含水量在14%上下波动,基本为无旱,只有2007和2009年发生轻旱;典型草原、沙地植被和总体的土壤含水量在11%上下波动,基本为轻旱,只有2007和2009年发生中旱;荒漠草原的土壤含水量在8%上下波动,基本为重旱等级,只有2002、2003和2012年为中旱。近15年锡林郭勒草原平均约66%的面积存在不同程度的干旱,无旱和重旱面积呈增加趋势,轻旱和中旱面积呈减少趋势,但变化均不显著(P>0.05)。

基于近红外漫反射光谱的农田原位表层土壤含水量定量建模方法比较

在农田尺度下,土壤表层因理化性状、粗糙度、作物根系和秸秆残茬等引起的空间异质性较为明显,样点间含水量差别相对较小,这对基于近红外漫反射光谱技术的表层土壤含水量原位测定带来极大的挑战。本研究分别利用基于单一波长(1 200,1 400,1 450,1 820,1 940,2 000和2 250nm)反射率构建的指数衰减模型、基于归一化土壤湿度指数(NSMI)和相对吸收深度(RAD)构建的线性模型、基于土壤含水量高斯模型(SMGM)所得的拐点宽度(σ)、函数中心振幅(Rd)和高斯曲线面积(A)三个参数构建的线性或二次模型,以及基于波长区间反射率构建的偏最小二乘模型(PLS),对土壤体积含水量(VMC)进行定量分析。结果表明:(1)在单一波长反射率构建的所有指数衰减模型中,2 000nm波长显示出最佳验证效果,RMSEp最低(2.463),RPD最大(1.06);(2)与RAD相比,NSMI的验证精度更令人满意,R2(0.312)和RPD(1.224)更高,RMSEp(2.133)更低;(3)在SMGM模型参数以及PLS模型拟合VMC的验证结果中,Rd具有最佳拟合精度,其R2(0.253)和RPD(1.175)最高,RMSEp(2.222)最低;(4)总的来看,NSMI指标构建的线性模型是所有方法中精度最高的,而且计算过程简单,易于操作,可作为表层土壤含水量原位测定的首选方法。

非饱和土坡危险含水量分析

介绍了由于雨水入渗 ,使非饱和土坡的含水量发生变化 ,而含水量正是与基质吸力有着直接的联系 ;同时通过分析条件水压力和非饱和土的容重与含水量的变化规律 ,得到基质吸力、饱和度、非饱和土容重与整个土坡的稳定性规律 ,也就是安全系数与含水量分布的规律。得出当土坡处于危险状况下的含水量分布 ,即当土坡中的含水量达到危险含水量时 ,土坡处于危险状态。因此 ,通过监测土坡的含水量的变化 ,获得土坡的稳定信息 。

某地国家储备林土壤含水量变化规律研究

以河南省某地2年生杜仲树为研究对象,在树盘式灌溉条件下,利用根系分布土层放置的土壤温湿度传感器和智能采集器对土壤体积含水量进行实时监测,分析土壤含水量在不同灌水定额条件下的动态变化规律,根据动态变化规律来确定相对应的灌水周期。试验结果表明:各个测点的土壤含水量在灌水后12 h均高于田间持水量;灌水后10 d各测点土壤体积含水量均保持在田间持水量70%以上;灌水量60 L/(棵·次)、80 L/(棵·次)、100 L/(棵·次)、120 L/(棵·次)、140 L/(棵·次)、160 L/(棵·次)对应的灌水周期分别为14 d、16 d、18 d、22 d、23 d、24 d。该试验结果对制定灌溉制度和设计经济合理的灌溉系统具有重要指导意义。

基于农田种植作物条件下土壤含水量变化规律探究

土壤含水量变化,对农作物生长至关重要。通过对不同埋深、不同时段的土壤含水量变化特征分析,可为土壤墒情预测预报提供科学依据。基于此,利用新河县张神首村土壤墒情监测站的墒情监测资料,采用趋势法对不同埋深的土壤含水量随季节变化情况进行分析,结果表明,土壤含水量变化受降水量、灌溉、蒸发等多种因素的影响。掌握其变化规律,可为农业生产高产稳产提供科学依据。