Способ дистанционного определения уровня залегания грунтовых вод

 

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 регрессивс ным зависимостям. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО.1ИА ЛИСТКИ ЕСНИХ

РЕСГЪБЛИН (®5 О 01 22/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

AO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4334995109 (22) 01.12.87 (46) 23.01 92. Бюл. N 3 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) Е.А. Реутов и А.М. Шутко (53) 621.3 17 39 (088.8) (56) Финкельштейн М.И. и др. Применение ралиолокационногс подповерхностного зондирования в инженерной гелогии, - M.: Недра, 1986.

Шутко А.М. СВЧ-радиометрия второй поверхности и почвогру:лов. - М.:

Наука, 1986, гл. 8. (54) СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ ЗАЛЕГАНИЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

Изобретение относится к дистанционным способам определения параметров земных покровов, а именно уровня близ козалегающих грунтовых вод (Н ) и может применяться для дистанционного оперативного определения уровня грунтовых вод в условиях установившегося распределения влаги (через 3-4 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, 01,5 м в переувлажненных районах.

Цель изобретения - повышение точности определения уровня залегания грунтовых вод, не превышающего

1,5-3,5 м.

На фиг.1 приведел регрессионнче зависытлости дгя опрсделения уровня залегания грунтовых вод; на фиг.2.,„Я0„„1707513 р 1 и 2 (57) 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 яркостно.; температуры Т исследуемого участка почвы на двух длинах волн h, и в диапазоне 20-60 см при соотношении длин волн, равном 0,5-0,7. Пги этом глубину залегания грунтовых од определяют путем решения заданной системы двух уравнений или по регрессивным зависимостям. 3 ил. график изменения диэлектрической проницаемости с, на различной глубине в почве; на фиг.3 - график зависимости погрешности определения глубины залегания грунтовых воя УН„« р) () от соотношения длин волн ф, и Я, Способ дистанционного определе- (д ния уровня залегания грунтовых вод реализуется следующим образом.

Проводят измерения яркостной температуры Т и Т> в диапазоне 20я

1 2

60 см одновременно на двух длинах волн ф, и у 2 дициметрового диапазона участка почвы, на котором требует- Ь ся определить глубину залегания грунтовых вод Н р, .причем 9,(0,50,7 (например, g = 40 см, а, 2030 см) °

По ре гре ссив ной зависимости фи г. 1, или путем решения системы уравнений

3 17P751

Я

= F<(h э Н св) ъ T> = " (Ъ.Н гв):

Я

Т (и Н гв) аi + аi2 H ü+

+ аь Нр+ b<, + ba., 1 +

+ С» Н, h + C H rch +ф

Я, у

Ся Н щ1 С Ну Ъ

10 где h — толщина поверхностного переходного слоя почвы; а;,b;, с; — коэффициенты ряда, завися- 15 щие только от выбранных длин волн 71, и определяют уровень залегания грунтовых вод Н,в.

Яркостная температура Т почвы. 2р (как и других объектов) определяется их температурой и диэлектрической проницаемостью. В дециметровом диапазоне суточные вариации температуры почвы практически не влияют на 25 величину Т, а пространственные ва1l риации среднесуточной температуры почвы для данного времени года ничтожны В том же диапазоне длин волн величина с, почв определяетс- 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

35 верхней частью захвать|вает поверхностный слой почвы и увлажняет его тем больше, чем ближе к поверхности расположен уровень грунтовых вод. С уменьшением Нч,в увеличивается не только влажность в поверхностном слое почвы, но и степень минералиэации почвенного раствора, что также приводит к увеличению E почвы. Поэтому, производя 45 измерения яркостной температуры Т" почвы, можно оценить значение с".. в поверхностном слое почвы, а с учетом зависимости с = f (H, ) — получить зависимость Т = F(H>ù ) и оценить

Я уровень залегания грунтовых вод по соотношению Н,в —— Г (Т ), что и ре-1 Я алиэовано в прототипе. Однако, пракЯ тически взаимосвязь T = Г(Н гв ) оказывается достаточно с. ожной и неоднозначной. Йвторами было эксперииентально установлено, что от Нч,в зависит с не самого поверхностного слоя почвы, а f g на глубине 1-5 см от по1 верхности, под переходным поверхФ ностнын слоем толщиной h, причем

0,5 см б h 5 см (фиг.2) . Указанный поверхностный слой толщиной h оказывает существенное экранирующее влияние на СВЧ-излучения тем больше, чем больше величина Ь. Поэтому при проведении измерений на одной длине волны в возникают большие погрешности в определении Ер и соответственно Нчгв, что и привело к тому, что способ, изложенный в прототипе, не обеспечивает достаточной точности оценки Н гв из-эа вариаций параметра h. / ля того чтобы исключить влияние толщины поверхностного переходного слоя h и существенно уменьшить погрешности оценки Н,>, предлагается одновременное определение параметров h u (а соответственно, и Нч, ) путем измерения яркостлой температуры почвы я

Т, Т одновременно на двух длинах

I волн дециметрового диапазона Л,, 71

Теоретически и экспериментально оценено, что оптимальное соотношение длин волн 9, и должно быть в пределах л /Ъ вЂ” 11, 5-0, l, что обе спе чи в ае т ма ксимальную точность определения величины Н q (фиг. 3) . Следует также отметить, что зависимость Ph = f(Н,в) реализуется только в случае равновесного распределения влажности над уровнем грунтовых вод, что происходит или при отсутствии поливов или осадков, или через 3-4 дня после их окончания. Поэтому оценки НчrB по предлагаемому способу мо гу т проводит ь ся только при этих условиях. Такие ограничения являются достаточно слабыми и удовлетворяют потребности мелиорации и сельского хозяйства в таких измерениях. Коэффициенты а, Ъ., с

1 1 Ф в выражении (1), как указывалось выше, зависят только от используемой пары длин волн ф, и,2 и легко могут быть определены до начала измерений, для конкретных длин волн

ply и%2. (Таким образом, использование результатов измерений яркостной температуры на двух длинах волн Т11,, Т

Я

% с соотношением 9 /31 ",5-(,,7 позволяет повысить точность определе— ния Н,р по регрессионным зависимостям (фиг.1) или путем решения системы двух уравнений (1).

11 )1513 6 где а,,b,, с,.

H 1ГЬ

2.0

Hyre, И

2 0

- . 9 л;-чОсп, К

2ЧО.2IO

Формула и зоб ретени я

Способ дистанционного определения уровня залегания грунтовых вод, 5 включающий измерение яркостной температуры Т исследуемого участка почвы,отли чающийся тем, что, с целью повышения точности определения уровня залегания грунтовых .вод, не превышающего 1,9-3,5 м, измерения яркостнои температуры осуществляют на двух длинах волн 9, и 9, в диапазоне 2 >-60 см при отношении длин волн 0,5-Г,7, а глубину залегания грунтовых вод определяют путем решения системы уравнений вида

T>. (h, Н гб ) = a + а2, Hgre +

+ а ; Н в+ b„ h + Ь ; h + c«,H rsx

h + с 2 Н)) h + cg(Н h +

+ Си н1Гв h

- коэфФициенты ряда; — толщина поверхностного пе реходно ro слоя почвы;

- глубина залегания грунтовых вод;

2, 1 707513

Яойрдюоы лочби

3Н,rraa,è

1.2 а6 л,!л Ри2.5

Составитель P. Кузнецова

Техред М.Моргентал Корректор M. Самборская

Редактор Н. Лазаренко

Заказ 263 Тираж Подписное

ВНИИПО Государственного комитета по изобретениям и от чтиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101