土壤相對(duì)濕度與接地電阻的變化關(guān)系研究

陳銳，陸金鳳，曹樹(shù)榮，吳玄柯

（柳州市氣象局，廣西 柳州 545002）

引 言

眾所周知，接地電阻大小直接受大地電阻率（土壤的固有電阻）的影響，地電阻率越小，接地電阻也就越低。大地電阻率受土壤濕度等因素的影響。本文通過(guò)對(duì)柳州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站辦公樓接地電阻為期16個(gè)月的不間斷測(cè)試，并結(jié)合該站土壤相對(duì)濕度的觀測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)分析土壤濕度與接地電阻的變化關(guān)系，為防雷檢測(cè)及防雷工程設(shè)計(jì)等工作提供理論依據(jù)。

1 資料來(lái)源

本研究項(xiàng)目中主要包含土壤相對(duì)濕度和接地電阻兩種數(shù)據(jù)。柳州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站每月8日、18日、28日對(duì)土壤濕度進(jìn)行人工測(cè)定，測(cè)土壤深度為0－10cm、10－20cm、20－30cm、30－40cm、40－50cm 五個(gè)層次，利用該觀測(cè)數(shù)據(jù)作為本研究項(xiàng)目土壤相對(duì)濕度數(shù)據(jù)；利用K2126B數(shù)字式接地電阻測(cè)試儀對(duì)柳州農(nóng)業(yè)氣象試驗(yàn)站辦公樓接地電阻進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試時(shí)間從2012年4月至2013年7月，將接地電阻測(cè)試儀的電流極和電壓極埋設(shè)于固定位置，并選取固定的測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行不間斷測(cè)試，每日測(cè)試一次，以此作為接地電阻數(shù)據(jù)。

2 土壤相對(duì)濕度與接地電阻的日分布特征

根據(jù)氣象資料數(shù)據(jù)，從2012年4月至2013年7月每月8日、18日、28日各層土壤相對(duì)濕度與接地電阻的分布特征如圖1所示：

圖1較清晰的反映出土壤相對(duì)濕度與接地電阻的相關(guān)關(guān)系，非常明顯，隨著土壤相對(duì)濕度的增加，接地電阻明顯減小，并且在O－1Ocm土壤層的相對(duì)濕度增加使接地電阻減小的影響程度明顯弱于在40－50cm土壤層的相對(duì)濕度增加使接地電阻減小的影響程度，隨著土壤深度的增加土壤相對(duì)濕度的變化幅度減小，土壤相對(duì)濕度向平均數(shù)值方向中間集中，但是所對(duì)應(yīng)接地電阻的變化幅度也隨著深度增加，其變化幅度變化呈波動(dòng)增大趨勢(shì)（表1），

這是因?yàn)椴煌疃韧寥缹拥暮吭黾?，使土壤中電解質(zhì)溶劑增加提高土壤中電解質(zhì)活性，同時(shí)能夠溶解更多的電解質(zhì)物質(zhì)參與改善土壤導(dǎo)電性能，使土壤的導(dǎo)電性增強(qiáng)；另外不同深度土壤層的容積與深度成正比，土壤淺層的容積比土壤深層的容積小，其包含的電解質(zhì)物質(zhì)就比土壤深層少，在相同土壤相對(duì)濕度，即相同電解質(zhì)溶劑條件下，土壤淺層參與改善土壤導(dǎo)電性能的電解質(zhì)物質(zhì)活性離子就比土壤深層參與改善土壤導(dǎo)電性能的電解質(zhì)物質(zhì)活性離子少。因此，土壤相對(duì)濕度與接地電阻的相關(guān)性存在顯著的負(fù)相關(guān)性，在相同土壤相對(duì)濕度條件下，隨著土壤深度的增加，土壤相對(duì)濕度對(duì)接地電阻的影響更顯著。

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圖2 土壤相對(duì)濕度與接地電阻月變化關(guān)系曲線圖

3 土壤相對(duì)濕度與接地電阻的月分布特征

從圖2中可以看出各層土壤相對(duì)濕度和接地電阻變化的關(guān)系及其正負(fù)相關(guān)性，并從圖中統(tǒng)計(jì)出各層土壤相對(duì)濕度與接地電阻變化的正負(fù)相關(guān)性如表2所示，

表2 各層土壤相對(duì)濕度與接地電阻變化的正負(fù)相關(guān)性表

從圖2和表2可以看出，土壤月平相對(duì)濕度對(duì)層月平均接地電阻影響顯著，但其不同深度土壤月平均相對(duì)濕度與月平均接地電阻的相關(guān)性比較復(fù)雜，有時(shí)正相關(guān)、有時(shí)負(fù)相關(guān)、有時(shí)不相關(guān)；在0－10cm土壤表層正負(fù)相關(guān)的比例是 1：1．2， 在 10－20cm土壤淺層正負(fù)相關(guān)的比例是1：1．8，在土壤中層，深層的正負(fù)相關(guān)的比例是1：3．3，這表明固定地點(diǎn)的月平均接地電阻與土壤月平相對(duì)濕度的相關(guān)性以負(fù)相關(guān)性為主，并且土壤表淺層的負(fù)相關(guān)性不如土壤中層、深層的負(fù)相關(guān)性顯著；這主要是因?yàn)楫?dāng)土壤含水量太少時(shí)，土壤表淺層的電解質(zhì)溶劑就少?gòu)亩档土送寥辣頊\層的電解質(zhì)活性，不利于增加土壤的導(dǎo)電性，當(dāng)土壤含水量太多時(shí)，在土壤表淺層由于其受自身含水容量的限制，水分容易流失，從而帶走土壤表淺層中的電解質(zhì)使土壤逐漸失去導(dǎo)電能力，而在土壤中層、深層，由于其容積大，其含水量容量也大，使土壤中水分不容易流失，并且增加了土壤只電解質(zhì)溶劑，導(dǎo)致土壤中更多電解質(zhì)增加了活性從而提高土壤導(dǎo)電能力，因此固定地點(diǎn)的月平均接地電阻與土壤月平均相對(duì)濕度的相關(guān)性以負(fù)相關(guān)性為主，并且土壤表淺層的負(fù)相關(guān)性不如土壤中層、深層的負(fù)相關(guān)性顯著。

4 結(jié)論

土壤日相對(duì)濕度與土接地電阻率相關(guān)性存在顯著的負(fù)相關(guān)性，在相同土壤日相對(duì)濕度條件下，隨著土壤深度的增加，土壤日平均含水量對(duì)接地電阻的影響更顯著。土壤月平均接地電阻值與土壤月平均相對(duì)濕度的相關(guān)性以負(fù)相關(guān)性為主，并且土壤表淺層的負(fù)相關(guān)性不如土壤中層、深層的負(fù)相關(guān)性顯著。

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