用四级法测量土壤电阻率测试仪时,其接线如图1-1所示。

由外侧电极C1、C2通入电流I,若电极的埋深为h,电极间的距离为ah,则C1、C2电极使P1、P2上出现的电压分别为:
U2=ρI/2π[1/α-1/2α]
U'2=ρI/2π[1/2α-1/α]
而两极间的电位差为:
U2-U'2=ρh/2πα
因此ρ=[2πα(U2-U'2)]/I=2πα(U/I)=2παRg (1-1)
式中 ρ——土壤电阻率,Ω·m;
a——电极间的距离,m;
U——P1、P2点的实测电压,V;
Rg——实测土壤电阻,Ω。
由式(1-1)可知,当a己知时,测量P1、P2两极间的电压和流过的电流,即可算出土壤的电阻率。
四极法测得的土壤电阻率,与电极间的距离a有关,当a不大时所测得的电阻率,仅为大地表层的电阻率,其反映的深度随a的增大而增加。一般测得的ρ值是反映0.75a深处的数值。
具有四个端头的土壤电阻率测试仪,均可用于四极法测量土壤的电阻率。
用四极法测量土壤电阻率时,电极可用四根直径2cm左右,长0.5~1.0m的圆钢或钢管作电极,考虑到接地装置的实际散流效应,极间距离可选取20m左右,埋深应小于极间距离的1/20。测量变电所的ρ值时,应取3~4点以上测量数的平均值作为测量值。
用以上方法测出的土壤电阻率,不一定是一年中的最大值,所以应按下式进行校正。
ρmax=ψρ
式中 ρmax——土壤最大电阻率,Ω·m;
ρ——实测土壤电阻率,Ω·m;
ψ——考虑到土壤干燥的季节系数,其值如表1-1所示,测量时如大地比较干燥,则取表中的较小值,比潮湿时,则取较大值:
表1-1 季节系数的选取范围表
埋深/m |
水平接地体 |
长2-3m垂直接地体 |
埋深/m |
水平接地体 |
长2-3m垂直接地体 |
0.5 |
1.4~1.8 |
1.2~1.4 |
2.5~3.0 |
1.0~1.1 |
1.0~1.1 |
0.8~1 |
1.25~1.45 |
1.15~1.3 |
- |
- |
- |
注:测量时,如果土壤比较干燥,计算时采用表中较小的ψ值;土壤比较潮湿,则采用较大ψ值。
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