بررسی ساخت حساسه‌های تدفینی دستگاه رطوبت‌سنج ‏TDR‏ ‏و ارزیابی عمل‌کرد آن‌ها در برآورد رطوبت خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

2 دانشیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

رطوبت خاک یکی از عوامل مهم و تعیین کننده رفتار خاک در طرحهای آب و خاکو منابع طبیعی است. اصولاً روش‌های متداول اندازهگیری رطوبت خاک بسیار وقتگیر و هزینه‌بر هستند. در حال حاضر با استفاده از دستگاه بازتاب زمانی امواج TDR، می‌توان رطوبت خاک را در مدت کوتاهی اندازهگیری نمود. اما گرانی حس‌گرهایتدفینی دستگاه فوق، استفاده از آنرا در سطح گسترده از نظر اقتصادی توجیهناپذیر میسازد. در بیش‌تر موارد برای تعیین رطوبت خاک با استفاده از دستگاه TDR، از حس‌گرهای تماسیاستفاده میشود. در این دستگاه رطوبت قرائت شده معرف میانگین رطوبت از سطح خاک تا عمق معادل طول حساسه است. لیکن به‌دلیل اینکه در عرصههای منابع طبیعی، بافت اکثر خاکها سبک بوده و دارای قلوه سنگ هستند، امکان نصب آن‌ها مقدور نبوده و نتایج به‌دست آمده از این دسته از حس‌گرها دقیق نیست. لذا بهتر است از حس‌گرهای تدفینی استفاده شود. به‌علت گران بودن حس‌گرهای تدفینیاستاندارد، طراحی و ساختآن‌ها در دستور کار قرار گرفت. به‌این­ منظور با آزمونهای مکرر، با انتخاب کابل، فیش BNCمناسب و تجزیه فلزکاریمیله‌های میانی و کناری و انتخاب فولادهای مناسب همچنین افزایش دقت در مراحل ساخت، حس‌گرهای تدفینی ساخته شدند. در این مرحله حس‌گرهای دستساز در طیف وسیعی از دامنه رطوبتی در خاکی با بافت لومسیلتی، مشابه حس‌گر استاندارد عمل نمودند.سپس به‌منظور واسنجی حس‌گرهای دستساز در مقایسه با حس‌گر استاندارد، سه طبقه بافت خاک شامل بافت سبک (لوم شنی)، متوسط (لوم) و سنگین (رسیسیلتی) انتخاب شد و با اعمال رطوبتهای مختلف (از حد اشباع تا هوا خشک)، مقادیر رطوبت حجمی خاک در سه پنجره برداشت و در مدت سه ماه قرائت شد. برقراری روابط همبستگی نشان داد که اختلاف معنیداری در سطح یکدرصد بین نتایج حس‌گرهای ساخته شده و نتایج حس گر استاندارد وجود نداشته و بین آن‌ها درجه همبستگی بالایی وجود دارد. بالاترین درجه همبستگی در پنجره برداشت 10 نانوثانیه و در بافت لوم شنی مشاهده شد. روابط مربوط در بافتهای لوم شنی، لوم و رسیسیلتی در پنجره برداشت 10 نانوثانیه به‌ترتیب y=1013x-0.3661 ، y=0.9761x+1.0193و y=0.9961x-0.0933 تعیین شد. مقایسه ضرایب همبستگی و معادلات موجود بین میانگین درصد رطوبت حجمی حس‌گرهای دست‌ساز و درصد رطوبت حجمی واقعی نیز نشان‌دهنده عدم وجود اختلاف معنیدار بین آن‌ها بوده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the manufacture of TDR burials waveguides and ‎evaluation of their application in soil moisture estimation

نویسندگان [English]

  • Kourosh Kamali 1
  • Mohammad Hossein Mahdian 2
1 MSc, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Iran
2 Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research
چکیده [English]

Knowledge of the moisture content is important for making decision for seeding, irrigation, soil management and other soil, water and natural resource projects. Conventional methods such as gravimetric or neutronmetry methods for measuring soil moisture are time consuming and sensitive application, respectively. The Time Domain Reflectometry is commonly known as TDR, is a new method for determining volumetric water content. The probes of TDR are two types, connector and burial types. Use of connector probe for soil moisture measurement in the coarse sand and in the natural resource lands is disappointed, so use of burial probes are advised. But those are expensive. Therefore those must be manufactured. Manufactory and Calibration of burial probes is the main objectives of this study. After choosing cable testers, BNC port and suitable stainless steel for two parallel metallic rods, the burial probes were manufactured, and then those calibrated. To calibrate manufactured type of probes, measurements were made using the TRACE system (soil moisture equipment corp.) with the conventional rod-type probes (or standard type) and manufactured types of probes in three difference types of soil texture classes, these were sandy loam, loam and silty clay, respectively. The bulk densities for sandy loam, loam and silty clay texture were, 1.66, 1.47, 1.30 gr/cm3, respectively. There was a good linear correlation between the two estimates. The highest relation determination was observed in sandy loam texture in 10 ns capture windows. Calibration equations for sandy loam, loam and silty clay texture were , and , respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Correlation
  • Designing and manufacturing
  • Manufactured probe
  • Reflectometry probe
  • Soil ‎texture