土壤電阻率隨土壤溫度及濕度的變化規(guī)律

1、土壤電阻率隨土壤溫度及濕度的變化規(guī)律引言本文分別從土壤電阻率、溫度對(duì)土壤電阻率的影響以及濕度 對(duì)土壤電阻率的影響三個(gè)方面入手， 從而體現(xiàn)出土壤電阻率隨土 壤溫度以及濕度的變化規(guī)律。一、土壤結(jié)構(gòu)及其電阻率分析滲流物理學(xué)中有一種特殊的物體結(jié)構(gòu)形式，它被稱(chēng)之為多孔 介質(zhì)。由于當(dāng)前國(guó)際上對(duì)土壤電阻率的分析沒(méi)有制定統(tǒng)一的模 型，因此本文選擇引入這種多孔介質(zhì)模型，并運(yùn)用多孔介質(zhì)的模型來(lái)解釋土壤的結(jié)構(gòu)與土壤的導(dǎo)電機(jī)理，多孔介質(zhì)構(gòu)成它這個(gè)物 體外形的固體骨架里面是有孔隙的，而孔隙內(nèi)部有大量流體填 充。我們可知的土壤導(dǎo)電的方式有兩種：一種是經(jīng)由固體的骨架而導(dǎo)電，另一種就是可以通過(guò)孔隙內(nèi)的流體而產(chǎn)生導(dǎo)電的效應(yīng)。

2、這是因?yàn)橥寥朗且环N非常突出的多孔介質(zhì)，土壤中的腐殖質(zhì)和土壤中的礦物質(zhì)等一系列固體物質(zhì)構(gòu)成的土壤固體骨架，土壤骨架里面有很多大小不一的孔隙， 孔隙里面填充有水和空氣。 土壤中 的礦物質(zhì)是固體骨架組成的的主要成分，因?yàn)橛晁哂辛苁?應(yīng)，所以表層土壤中的易溶鹽類(lèi)含量較少， 而且表層土壤又可以 長(zhǎng)期和氧氣接觸，所以金屬會(huì)被氧化成難溶的氧化物， 因此表層 土壤的骨架物質(zhì)大多數(shù)是電的不良導(dǎo)體。眾所周知，空氣的導(dǎo)電能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于水的導(dǎo)電能力，而土壤孔隙中的流體又主要是空氣與水組成的，所以說(shuō)土壤中水的導(dǎo)電性能將對(duì)土壤電阻率起到非 常大的影響。不同地點(diǎn)以及不同類(lèi)型的土壤中水的導(dǎo)電能力是存在著很 大的差異的，這是

3、因?yàn)樗须娊赓|(zhì)的含量由土壤骨架物質(zhì)的溶解 度與電離特性有關(guān)，而土壤中水分主要由地理環(huán)境、 地理位置與 土壤的保水性能所決定。本文主要目的是分析溫度以及濕度對(duì)土 壤電阻率影響的一般規(guī)律， 為了簡(jiǎn)化分析過(guò)程，本文假設(shè)土壤的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生變化，忽略了水流動(dòng)對(duì)土壤電阻率的影響，并認(rèn)為水在土壤中呈靜止?fàn)顟B(tài)。二、土壤電阻率的獲得筆者簡(jiǎn)要介紹兩種土壤電阻率的獲得方法。一般的話(huà)，土壤電阻率可以通過(guò)等距四極法進(jìn)行測(cè)量， 但是一些輸電鐵塔的接地 電阻卻不是運(yùn)用過(guò)的這種方法， 接地系統(tǒng)占地面積比較小是輸電 鐵塔的一大特征，因此我們可以在研究中近似認(rèn)為土壤是均勻 的，在這種情況下，運(yùn)用等距四極法進(jìn)行土壤電阻率的測(cè)

4、量就相 對(duì)工作量較大了，所以一般是測(cè)量完鐵塔的接地電阻之后，再進(jìn)行反推獲得的。三、影響土壤電阻率主要因素第一，土壤電阻率的變化也會(huì)由季節(jié)的變化引起。 這是因?yàn)?季節(jié)的不同，土壤的含水量和溫度也就不同， 降雨和冰凍是影響 土壤電阻率最明顯的因素。 下雨的季節(jié)月份，因?yàn)橛晁畷?huì)滲入底 下，地表層土壤的P降低，低于深層土壤；在冬季，由于土壤的冰凍作用，地表層土壤的P就會(huì)比深層土壤高出許多。 這樣，使土壤由原來(lái)的均勻結(jié)構(gòu)變成了分層的不均勻結(jié)構(gòu)，使P發(fā)生變化。那些長(zhǎng)期處于冰凍狀態(tài)的凍土的P極高，甚至是普通凍土的幾十倍。在東北一些地區(qū)，凍土的厚度在冬季可達(dá)到1.6m。減小土壤電阻率可以采取的主要措施有通過(guò)土

5、壤電阻率的大小 直接影響到接地裝置電阻的大小， 因而接地電阻越小越好， 所以 要求土壤電阻率也要越小越好。第二，土壤溫度和濕度對(duì)于土壤電阻率的影響是非常巨大 的，這兩個(gè)因素也是直接或者間接的在不斷影響著土壤電阻率的 變化，如果要對(duì)土壤電阻率變化規(guī)律進(jìn)行研究， 就需要從這兩個(gè) 方面入手。第三，當(dāng)溫度再下降時(shí)，p出現(xiàn)明顯的增大；而溫度從0C 上升時(shí)，p僅平穩(wěn)下降。四、溫度和土壤電阻率的關(guān)系 以下，我們用一個(gè)實(shí)例來(lái)說(shuō)明為什么要研究溫度和土壤電阻 率的關(guān)系。輸電工程中的“接地極”是輸電工程中的重要設(shè)施， 工程實(shí)施中會(huì)長(zhǎng)時(shí)間以單極大地回線(xiàn)方式運(yùn)行， 大電流不斷的進(jìn) 入接地極再進(jìn)入土地就會(huì)引起接地極周?chē)?/p>

6、壤不斷的發(fā)熱。 由于 土壤電阻率是會(huì)隨著溫度及含水量的變化而變化的， 而且直接影 響地中電流分布、 地表電位、 跨步電壓以及接地極發(fā)熱的重要因 素，由此我們可以得出結(jié)論， 研究土壤電阻率隨溫度改變的變化 規(guī)律，得到溫度影響土壤電阻率的原理， 就有利于接地系統(tǒng)進(jìn)行更全面安全的設(shè)計(jì)。溫度有兩種途徑影響土壤電阻率， 一種是是當(dāng)溫度低于了零 攝氏度時(shí)，土壤中的一部分水凝結(jié)成為些許的冰晶對(duì)土壤電阻率 的產(chǎn)生的影響，另一種是外界溫度對(duì)土壤骨架以及孔隙水帶來(lái)的 電阻率的影響。我們可以根據(jù)已掌握的物理學(xué)知識(shí)知道，溫度如果降低了，那么固體物質(zhì)的電阻率也將隨之降低，因此土壤的電阻就隨著溫度的降低而降低， 這也就是溫度和土壤電阻率變化的 關(guān)系。五、濕度和土壤電阻率的關(guān)系和溫度對(duì)于土壤電阻率的影響相似的是， 濕度對(duì)于土壤電阻 率的影響也是成正比的關(guān)系， 也就是說(shuō)，當(dāng)土地的溫度一定過(guò)的 情況下，土地的相對(duì)濕度越高，土壤的電阻率也就越大。而一般 情況下，溫度和濕度是同時(shí)改變著的，這也就是說(shuō)，實(shí)際情況下 溫度和濕度是一起影響土壤電阻率的， 但是它們都是和土壤電阻 率的變化成正比。這也就需要我們要對(duì)土壤電阻率的變化進(jìn)行更 深一步的研究，才能統(tǒng)計(jì)出更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)以及規(guī)律。綜上