Способ определения весовой влажности почво-грунтов по их радиоактивности

Способ определения весовой влажности почво-грунтов по их радиоактивности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

8280 ьаиз Советских

0оциалнетн".есних

Раси т бл и к

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.06.73 (21) 1925112/26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (51) М. K,z.

G 01N 23/00

Государственный комитет ссср (53) УДК 621.039 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. В. Дмитриев, P. М. Коган и Ш. Д. Фридман (71) Заявитель

Институт прикладной геофизики Главного управления гидрометеослужбы при Совете Министров СССР (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕСОВОЙ ВЛАЖНОСТИ

ПОЧВО-ГРУНТОВ ПО ИХ РАДИОАКТИВНОСТИ

Изобретение относится к геофизическим измерениям свойств подстилающей поверхности суши, в частности к способу определения влажности почво-грунтов, основанному на регистрации гамма-излучения, обусловленного их естественной радиоактивностью.

Известен способ определения влажности почво-грунтов по наблюдениям за их у-излучением. Для измерения влажности получено соотношение:

= — (0,9 + а,) — — 0,9, (1) и А1 где n — скорость счета импульсов детектора с произвольной спектрально-угловой характеристикой (для квантов 0,2 — 0,3 МэВ) для нерассеянного у-излучения с энергией

Ео, в=р,/р, — влажность почво-грунтов (при этом р, — вес воды и р, — вес скелета в

1 с„з).

А, А — коэффициенты, характеризующие спектрально-угловую функцию поля квантов в точке измерения, размеры и спектрально-угловую функцию детектора;

n — скорость счета импульсов для известной влажности озь

При использовании прецезионной измерительной аппаратуры, обладающей высокой долговременной (несколько лет) стабильностью, коэффициенты Ат и А зависят на незалесенных территориях, в основном, только от высоты точки измерения, температуры, атмосферного давления, которые можно контролировать с хорошей точностью. В этом случае для определения на данном участке достаточно одного измерения а i в несколько л ет.

Однако в известном способе измерения со должны точно совпадать во времени и пространстве с измерениями ng, что практически невозможно. Это является следствием

15 высокой пространственной и временной изменчивости влажности почвенного покрова.

Измерения у-излучения высокопроизводительны (например, авиационная у-съемка), тогда как определения влажности почв

20 весьма трудоемки.

Известный способ характеризуется также ухудшением точности определения от при отклонении вертикального распределения радиоактивных элементов в толще почво25 грунтов от однородного. Анализ показывает, что одинаковые изменения оз в фиксированном слое почвенного покрова приводят к различным относительным изменениям интенсивности у-излучения в зависимости

30 от вертикального распределения радиоак458280

3 тивных элементов в эффективном (действующем) слое почво-грунтов.

Точность измерений влажности почвогрунтов по их радиоактивности зависит также от геометрии распределения влажности и объемного веса сухого скелета в почвенном слое.

Цель изобретения — разработка более производительного, экономичного и более точного способа определения влажности почво-грунтов по их радиоактивности, не сопряженного с выполнением трудоемких опорных измерений влажности со>, совпадающих во времени и пространстве с измерениями и< на больших территориях.

В предлагаемом способе с целью повышения точности предусмотрена также возможность регулярного эффективного контроля параметров аппаратуры и учета вертикального распределения радиоактивных элементов в толще почво-грунтов.

По предлагаемому способу снижение затрат на опорные измерения (особенно единовременных затрат) на больших территориях достигнуто путем перехода от опорных измерений влажности почв к опорным измерениям весовых концентраций радиоактивных элементов в сухом скелете почвогрунтов Q. Пространственные и, особенно, временные колебания Q для естественных радиоактивных элементов существенно слабее, чем для весовой влажности почв. Важным планетарным свойством почв является сильная связь их естественной радиоактивности с типом почвы, ее механическим составом и т. д. Использование указанных закономерностей позволит резко уменьшить густоту опорных пунктов, необходимую для точного определения влажности почво-грунтов по их радиоактивности. При этом высокая производительность у-измерений будет реализована полностью.

Для того чтобы получить соотношение для определения по предлагаемому способу, перепишем соотношение (1), используя для простоты экспоненциальное ослабление интенсивности у-квантов в приземном слое атмосферы со=0,9 l "— 1, (2)

2ч п где Мо — удельная активность изотопа для монохроматической линии с энергией Ео, квант (с г);

v — массовый коэффициент ослабления у-излучения с энергией Ео в сухом скелете почвы, см /г;

h — толщина слоя воздуха — поглотителя ниже точки наблюдения, г/см (остальными поглотителями пренебрегаем, поскольку рассматриваем измерения на незалесенных территориях); ф — коэффициент пропорциональности; а — массовый эффективный коэффициент ослабления.

4

Для определения со по соотношению (2) нужно знать: Q, которое получают заблаговременно путем радиоизотопного анализа проб почв на исследуемом участке; и и h, которые измеряют при у-съемке; фМО/2v= С, которую получают из результатов у-измерений эталонировочных объектов с известной радиоактивностью и влажностью по соотношению

2v Q> (а получают экспериментально путем снятия «высокой» кривой).

Выбирая, например, эталонировочные объекты (площадки) вблизи аэродрома, можно обеспечить необходимую частоту контроля чувствительности аппаратуры, повысив тем самым точность измерений а и избежав необходимости производить повторные опорные съемки в случае изменения чувствительности аппаратуры, Если вертикальное распределение радиоактивных элементов в верхнем слое почвенного покрова в районе работ различно (однородное, увеличение или уменьшение с глубиной), то соответственно этому подбирают эталонировочные площадки для определения трех различных значений коэффициентов С (с целью повышения точности измерений а).

Коэффициенты С для наземной у-съемки можно определить на дешевых транспортабельных искусственных моделях, радиоактивность и влажность которых постоянны и известны с высокой точностью. Это значит, что для измерений а на авиационных эталонировочных площадках вместо трудоемкого и малопроизводительного термостатно-весового можно в качестве эталонного с успехом применять предлагаемый способ определения влажности почв по их радиоактивности в наземном варианте.

Способом калибровки аппаратуры служит также выполнение измерений над выходами коренных горных пород, где весовая влажность может быть принята равной нулю. Благодаря этому для подготовки калибровочных измерений требуется лишь опробовать горные породы на содержание естественных радиоактивных элементов.

Формула изобретения

Способ определения весовой влажности почво-грунтов по их радиоактивности, заключающийся в измерении у-излучения почво-грунтов прокалиброванной аппаратурой в местах определения влажности, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, один раз в несколько лет определяют весовую концентрацию радиоактивных элементов в высушенных пробах, а калибровку аппаратуры производят на искусственных

458280

Составитель В. Лукьянов

Редактор Л. Письман Техред Н. Строганова Корректоры: T. Добровольская и 3. Тарасова

Заказ 304/1 Изд. № 236 Тираж 1089 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 транспортабельных моделях или эталонировочных площадках с известными радиоактивностью и влажностью, либо на естественных обнажениях коренных горных пород, весовая влажность которых близка к нулю.