《改進熱探針方法測量野外土壤水分含量及熱特性》是依託中國農業大學，由劉剛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：改進熱探針方法測量野外土壤水分含量及熱特性
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：劉剛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
加熱探針方法包括雙針方法，也包括單針方法。傳統的單針方法可以用來測量得到土壤熱導率。雙針方法可以測量得到土壤比熱、熱導率、水分含量、蒸發量、雪的密度。目前無論是單針還是雙針方法都具有很大局限性：單針方法只能測量得到土壤熱導率；而雙針方法在野外套用過程中，容易導致探針彎曲變形，從而導致探針間距變化，進而增加測量誤差。 本研究擬通過室內外實驗、理論模型和計算機模擬解決以下問題：.（1）雙針方法探針間距在野外的標定。.（2）探針內部填充物以及土壤顆粒形態結構對測量得到的比熱，熱導率的影響。.（3）地表太陽輻射，土壤溫度剖面對加熱探針結果的影響以及消除該影響的方法。.（4）將雙針方法推廣到能套用於測量得到凍土比熱，熱導率，和冰含量。. (5) 探索將單針方法套用到能夠用於測量得到土壤比熱，和土壤水分含量。
結題摘要
資助三年期間，相關熱脈衝探針的研究工作已經轉化為以第一作者身份發表的5篇SCI論文。其中四篇發表在美國土壤協會會刊 SSSAJ上,另有一篇發表在Can.J.Soil Sci上。有關探針間距標定的相關研究成果還轉化為申請國內專利一項。此外，還完成兩篇英文文章正在審閱中。一篇涉及野外實地標定探針間距的實驗檢驗，一篇關於土壤顆粒大小，密度，粒徑形態對接觸熱阻的影響。 我們的研究揭示了：（1）單針熱脈衝探針同樣能夠用於同時測量得到土壤的比熱和熱導率。（ 2）從理論上證明了由於接觸熱阻的存在，雙針熱脈衝方法對土壤等材料比熱測量會高估，並給出了相應誤差分析。（3）用實驗和計算機模擬研究了雙針方法套用於凍土熱特性的誤差來源.（4）提出了解決雙針熱脈衝探針由於變形導致的探針間距的實地標定的問題。從理論上給出了探針間距標定的公式並在實驗室驗證了該方法。（5）給出了當探針埋藏在土壤-大氣界面附近時，由於偏離無限大固體近似而導致的誤差，並從理論，實驗以及有限元模擬論證了可以用絕熱邊界條件近似土壤-大氣界面。
