[发明专利]一种动态测量土壤孔隙率的方法及装置

摘要

本发明提供一种动态测量土壤孔隙率的方法及装置，本发明通过利用闭环气路测量装置内氡浓度的变化规律，改变测量装置体积得到不同测量体积下测量装置内氡浓度的变化，即可计算得出土壤孔隙率。测量装置内氡浓度的变化规律考虑了氡的有效衰变常数，其中包含氡的衰变常数，泄漏系数及反扩散系数，能够计算得出准确的土壤孔隙率η，测量精度高。本发明利用测量装置内n个测量周期的值进行非线性拟合，无需等装置内氡浓度稳定，节省了测量时间，采样测量过程及计算方法简单，降低了测量难度，节约了测量成本。

主权项

1.一种动态测量土壤孔隙率的方法，其特征在于：包括采样过程和测量计算过程，S1、采样过程：利用通过螺纹连接有环刀手柄1‑1、体积为V的钢制环刀1‑2，切割自然状态的土壤，使土样充满其中；不可左右摇动，以使土壤自然结构不被破坏，直到环刀1‑2全部压入土中；然后用小铲将环刀1‑2从土中挖出，取下环刀手柄1‑1，并用小刀仔细沿环刀1‑2两端边缘修整削平，切除多余的土壤；修整完成后，将取好样的环刀1‑2上端盖上滤膜5，下端盖上密封盖6，然后再通过螺纹连接环刀手柄1‑1组成土壤切割装置1，土壤切割装置1通过气路管道7与测氡仪3和气泵2连接，组成一个闭环气路测量装置；S2、测量计算过程：启动气泵2，将测量系统内氡混合均匀，考虑泄漏和反扩散效应，测量系统中氡浓度的变化规律如下：式中，V1是采样土壤的体积；V3是测量装置气路及测氡仪内空间总体积；C(t)为时间为t时测量系统内的氡浓度，单位为Bq·m‑3；λe为有效衰变常数，包含氡的衰变常数，泄漏系数及反扩散系数；式(1)的解为：式中a是任意常数；测氡仪以T为测量周期，T为2‑20分钟；测量n个测量周期，n大于等于3；每个测量周期的测量值认为是测量周期中点的测量值；式中，m为常数，m的值采用下述任意一种算法计算得出：算法1：利用第一个测量周期的值，反推得到式(2)中a的值，然后利用n个测量周期的值对式(2)进行非线性拟合，得到的值m；算法2：直接利用n个测量周期的值对式(2)进行非线性拟合，得到的值m；停止气泵2，在测量装置气路中添加一个体积为V4的空腔，启动气泵2，将氡混合均匀，此时测量装置内氡浓度的变化规律为：式中a是任意常数；测氡仪以T为测量周期，T为2‑20分钟；测量n个测量周期，n大于等于3；每个测量周期的测量值认为是测量周期中点的测量值；式中，k为常数，k的值采用下述任意一种算法计算得出：算法1：利用第一个测量周期的值，反推得到式(4)中a的值，然后利用n个测量周期的值对式(4)进行非线性拟合，得到的值k；算法2：直接利用n个测量周期的值对式(5)进行非线性拟合，得到的值k；将相关参数代入式(3)、式(5)求解，就可以得到土壤孔隙率η。