[发明专利]一种煤矸石复垦场土壤含水率检测方法

说明书

本发明公开一种煤矸石复垦场土壤含水率检测方法，涉及土地复垦与生态修复技术领域，旨在提出一种土壤含水率高效、快速检测方法，通过在煤矸石复垦场雷达测线的不同深度覆土中预埋“铝锭”，然后利用探地雷达获取并计算经过“铝锭”时反射的电磁波速，并采用水分传感器法探测“铝锭”所处层位土壤含水率，建立雷达电磁波速与土壤含水率间的关系模型，进而测算出矸石复垦场覆土层不同层位土壤含水率的分布，最后采用插值法得到复垦地含水率空间分布图，实现对复垦场地土壤含水率连续、高效探测，提高测量评估效率，具有较强的适应性和推广性。

技术领域

本发明涉及土地复垦与生态修复技术领域，具体涉及一种煤矸石复垦场土壤含水率检测方法。

背景技术

煤矸石具有高温、自燃以及养分低的特点。矸石作为复垦基质层时，上覆土层也面临土壤持水能力差、土壤质量恶化、植被存活能力低等问题，对表层覆土土壤含水率进行检测，适时进行覆土层灌溉，是保证复垦效果的关键。土壤含水率作为评价土壤质量的直接因子，传统烘干法、水分传感器法(TimeDomainReflectometry，简称TDR法)等测量方法具有工程量大、必须花费较大的人力、物力、破坏土壤结构、效率低、不适用于大范围检测等特点，探地雷达作为一种新兴的探测技术，根据电磁波在地下不同介质界面以及目标体中传播能力不同，能够连续、快速、高效的进行地下目标探测，但由于土壤属于单一介质，利用探地雷达无法直接探测不同层位土壤含水率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种煤矸石复垦场土壤含水率检测方法，解决了传统的烘干法、TDR法等耗费大量的人力、物力、效率低，无法获取尺度范围内土壤含水率的问题。

为实现上述技术目的，本发明的煤矸石复垦场土壤含水率检测方法，包括如下步骤：

步骤一：根据设计煤矸石复垦场面积大小，按照“五点法”确定雷达测线位置，同时在煤矸石复垦过程中在每条雷达测线位置根据比例x(x为相邻两个反射介质埋深之比)将反射介质预埋在覆土层中；

步骤二：利用探地雷达对煤矸石复垦地每条雷达测线进行探测；

步骤三：对获取的雷达数据进行预处理与雷达波速计算；

步骤四：利用TDR法探测其中一条雷达测线剖面上不同反射介质埋藏深度土壤含水率，并取平均值作为该深度的含水率，将雷达波速与含水率进行拟合得到土壤含水率反演模型；

步骤五：利用土壤含水率反演模型，结合复垦区其他测线雷达波速，得到复垦区每层土壤含水率，同时利用插值法得到复垦地含水率空间分布图。

进一步的，步骤一具体包括：复垦前，根据设计煤矸石复垦场面积大小，按照“五点法”确定雷达测线位置，即根据修复场地面积在修复场东南西北中各布置一条测线，具体范围根据修复场地特征确定，然后在每条测线上预埋反射介质，雷达测线长度不小于10m。同时在煤矸石复垦过程中在每条雷达测线位置根据比例x(x为相邻两个反射介质埋深之比)按台阶状将反射介质等距预埋在覆土层中；按台阶状接收不同层位反射电磁波、进而得到不同层位土壤含水率。

进一步的，步骤一具体包括：土壤属于单一介质，利用探地雷达无法直接探测不同层位土壤含水率，要想探测不同层位土壤含水率，必须在各层位布置相异于土壤的反射介质，可以用区别于土壤的不同介质代替：钢筋、铁块、铝块等；考虑地下长期处于潮湿环境，铁块、钢筋等易锈蚀、重量大，故选择质轻、不易锈蚀的铝锭做反射介质，铝锭直径为8～10cm，高度为6～8cm，预埋时水平间距不小于50cm。

进一步的，步骤二具体包括：采用中心频率为200-1000MHz的探地雷达，对复垦矸石场的雷达测线进行探测，获取雷达数据，主要为反射波波形；发射天线将高频短脉冲电磁波定向送入地下,电磁波在传播过程中遇到存在电性差异的地层或目标体就会发生反射，接收天线收到反射波信号并将其数字化然后由电脑以反射波波形的形式记录下来。