土壤电阻率随土壤温度及湿度的变化规律.doc

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1、土壤电阻率随土壤温度及湿度的变化规律　　[摘要]主要影响土壤电阻率的因素为土壤类型、孔隙水电导率、含水率、土壤孔隙率与结构特征、温度等。本文讲环绕什么是土壤电阻率以及土壤电阻率随着土壤的温度以及湿度产生变化的规律进行阐述　　[关键词]土壤电阻率；温度；湿度；影响　　中图分类号：E569文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）22-0356-01　　引言　　本文分别从土壤电阻率、温度对土壤电阻率的影响以及湿度对土壤电阻率的影响三个方面入手，从而体现出土壤电阻率随土壤温度以及湿度的变化规律。　　一、土壤结构及其电阻率分析　　渗流物理学中有一种特殊的物体结构形式，它被称之为多孔介质。

2、由于当前国际上对土壤电阻率的分析没有制定统一的模型，因此本文选择引入这种多孔介质模型，并运用多孔介质的模型来解释土壤的结构与土壤的导电机理，多孔介质构成它这个物体外形的固体骨架里面是有孔隙的，而孔隙内部有大量流体填充。我们可知的土壤导电的方式有两种：一种是经由固体的骨架而导电，另一种就是可以通过孔隙内的流体而产生导电的效应。这是因为土壤是一种非常突出的多孔介质，土壤中的腐殖质和土壤中的矿物质等一系列固体物质构成的土壤固体骨架，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气。土壤中的矿物质是固体骨架组成的的主要成分，因为雨水具有淋失效应，所以表层土壤中的易溶盐类含量较少，而且表层土壤

3、又可以长期和氧气接触，所以金属会被氧化成难溶的氧化物，因此表层土壤的骨架物质大多数是电的不良导体。众所周知，空气的导电能力远远小于水的导电能力，而土壤孔隙中的流体又主要是空气与水组成的，所以说土壤中水的导电性能将对土壤电阻率起到非常大的影响。　　不同地点以及不同类型的土壤中水的导电能力是存在着很大的差异的，这是因为水中电解质的含量由土壤骨架物质的溶解度与电离特性有关，而土壤中水分主要由地理环境、地理位置与土壤的保水性能所决定。本文主要目的是分析温度以及湿度对土壤电阻率影响的一般规律，为了简化分析过程，本文假设土壤的拓扑结构不会发生变化，忽略了水流动对土壤电阻率的影响，并认为水在土壤中呈静止状

4、态。　　二、土壤电阻率的获得　　笔者简要介绍两种土壤电阻率的获得方法。一般的话，土壤电阻率可以通过等距四极法进行测量，但是一些输电铁塔的接地电阻却不是运用过的这种方法，接地系统占地面积比较小是输电铁塔的一大特征，因此我们可以在研究中近似认为土壤是均匀的，在这种情况下，运用等距四极法进行土壤电阻率的测量就相对工作量较大了，所以一般是测量完铁塔的接地电阻之后，再进行反推获得的。　　三、影响土壤电阻率主要因素　　第一，土壤电阻率的变化也会由季节的变化引起。这是因为季节的不同，土壤的含水量和温度也就不同，降雨和冰冻是影响土壤电阻率最明显的因素。下雨的季节月份，因为雨水会渗入底下，地表层土壤的ρ降低，

5、低于深层土壤；在冬季，由于土壤的冰冻作用，地表层土壤的ρ就会比深层土壤高出许多。这样，使土壤由原来的均匀结构变成了分层的不均匀结构，使ρ发生变化。那些长期处于冰冻状态的冻土的ρ极高，甚至是普通冻土的几十倍。在东北一些地区，冻土的厚度在冬季可达到1.6m。减小土壤电阻率可以采取的主要措施有通过土壤电阻率的大小直接影响到接地装置电阻的大小，因而接地电阻越小越好，所以要求土壤电阻率也要越小越好。　　第二，土壤温度和湿度对于土壤电阻率的影响是非常巨大的，这两个因素也是直接或者间接的在不断影响着土壤电阻率的变化，如果要对土壤电阻率变化规律进行研究，就需要从这两个方面入手。　　第三，当温度再下降时，ρ出

6、现明显的增大；而温度从0°C上升时，ρ仅平稳下降。　　四、温度和土壤电阻率的关系　　以下，我们用一个实例来说明为什么要研究温度和土壤电阻率的关系。输电工程中的“接地极”是输电工程中的重要设施，工程实施中会长时间以单极大地回线方式运行，大电流不断的进入接地极再进入土地就会引起接地极周围土壤不断的发热。由于土壤电阻率是会随着温度及含水量的变化而变化的，而且直接影响地中电流分布、地表电位、跨步电压以及接地极发热的重要因素，由此我们可以得出结论，研究土壤电阻率随温度改变的变化规律，得到温度影响土壤电阻率的原理，就有利于接地系统进行更全面安全的设计。　　温度有两种途径影响土壤电阻率，一种是是当温度低于

7、了零摄氏度时，土壤中的一部分水凝结成为些许的冰晶对土壤电阻率的产生的影响，另一种是外界温度对土壤骨架以及孔隙水带来的电阻率的影响。我们可以根据已掌握的物理学知识知道，温度如果降低了，那么固体物质的电阻率也将随之降低，因此土壤的电阻就随着温度的降低而降低，这也就是温度和土壤电阻率变化的关系。　　五、湿度和土壤电阻率的关系　　和温度对于土壤电阻率的影响相似的是，湿度对于土壤电阻率的影响也是成正比的关系，也就是说，