Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту
Запропоновано новий пiдхiд до врахування впливу щiльностi скелета грунту на показання нейтронних вологомiрiв при визначеннi вологостi грунту. A new approach considering the effect of the soil bulk density on the readings of neutron moisture gauges at the determination of the soil water content is pr...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Доповіді НАН України |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19604 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту / А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський, М.С. Бондаренко, О.В. Iваненко // Доп. НАН України. — 2010. — № 2. — С. 110-113. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-19604 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. Бондаренко, М.С. Іваненко, О.В. 2011-05-11T19:25:05Z 2011-05-11T19:25:05Z 2010 Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту / А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський, М.С. Бондаренко, О.В. Iваненко // Доп. НАН України. — 2010. — № 2. — С. 110-113. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19604 550.835 Запропоновано новий пiдхiд до врахування впливу щiльностi скелета грунту на показання нейтронних вологомiрiв при визначеннi вологостi грунту. A new approach considering the effect of the soil bulk density on the readings of neutron moisture gauges at the determination of the soil water content is proposed. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Доповіді НАН України Науки про Землю Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту Interpretative relationships for neutron moisture gauges with regard for the soil density Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту |
| spellingShingle |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. Бондаренко, М.С. Іваненко, О.В. Науки про Землю |
| title_short |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту |
| title_full |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту |
| title_fullStr |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту |
| title_full_unstemmed |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту |
| title_sort |
інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту |
| author |
Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. Бондаренко, М.С. Іваненко, О.В. |
| author_facet |
Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. Бондаренко, М.С. Іваненко, О.В. |
| topic |
Науки про Землю |
| topic_facet |
Науки про Землю |
| publishDate |
2010 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Доповіді НАН України |
| publisher |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Interpretative relationships for neutron moisture gauges with regard for the soil density |
| description |
Запропоновано новий пiдхiд до врахування впливу щiльностi скелета грунту на показання нейтронних вологомiрiв при визначеннi вологостi грунту.
A new approach considering the effect of the soil bulk density on the readings of neutron moisture gauges at the determination of the soil water content is proposed.
|
| issn |
1025-6415 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/19604 |
| citation_txt |
Інтерпретаційні залежності для нейтронних вологомірів з урахуванням щільності грунту / А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський, М.С. Бондаренко, О.В. Iваненко // Доп. НАН України. — 2010. — № 2. — С. 110-113. — Бібліогр.: 6 назв. — укр. |
| work_keys_str_mv |
AT ketovaû ínterpretacíinízaležnostídlâneitronnihvologomírívzurahuvannâmŝílʹnostígruntu AT zvolʹsʹkiist ínterpretacíinízaležnostídlâneitronnihvologomírívzurahuvannâmŝílʹnostígruntu AT bondarenkoms ínterpretacíinízaležnostídlâneitronnihvologomírívzurahuvannâmŝílʹnostígruntu AT ívanenkoov ínterpretacíinízaležnostídlâneitronnihvologomírívzurahuvannâmŝílʹnostígruntu AT ketovaû interpretativerelationshipsforneutronmoisturegaugeswithregardforthesoildensity AT zvolʹsʹkiist interpretativerelationshipsforneutronmoisturegaugeswithregardforthesoildensity AT bondarenkoms interpretativerelationshipsforneutronmoisturegaugeswithregardforthesoildensity AT ívanenkoov interpretativerelationshipsforneutronmoisturegaugeswithregardforthesoildensity |
| first_indexed |
2025-11-24T16:27:46Z |
| last_indexed |
2025-11-24T16:27:46Z |
| _version_ |
1850484192879575040 |
| fulltext |
УДК 550.835
© 2010
А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський, М. С. Бондаренко, О. В. Iваненко
Iнтерпретацiйнi залежностi для нейтронних вологомiрiв
з урахуванням щiльностi грунту
(Представлено членом-кореспондентом НАН України О.Ю. Митропольським)
Запропоновано новий пiдхiд до врахування впливу щiльностi скелета грунту на показа-
ння нейтронних вологомiрiв при визначеннi вологостi грунту.
Нейтрон-нейтронний метод визначення об’ємної вологостi грунту широко використовується
в iнженерно-геологiчних, агромелiоративних та екологiчних дослiдженнях. Фiзичною пе-
редумовою розв’язання цiєї задачi є тiсна залежнiсть показань нейтронних вологомiрiв вiд
вологостi грунту, а методико-iнтерпретацiйною — експериментально чи розрахунково вста-
новлена залежнiсть показань нейтронного вологомiра (частiше у виглядi швидкостi лiчби
нейтронiв (I), що провзаємодiяли з грунтом) вiд об’ємної вологостi грунту (WV ).
Iнтерпретацiя показань нейтронних вологомiрiв у грунтах є досить складною задачею [1–
3]. Показання приладiв залежать не лише вiд вологостi, а й вiд щiльностi скелета грунту
(ρск), вмiсту аномальних поглиначiв нейтронiв, хiмiчно зв’язаної води (кристалiзацiйної та
конституцiйної), водню органiчної речовини та iнших чинникiв.
Нами розроблено новi пiдходи до iнтерпретацiї показань нейтронних вологомiрiв, якi
зменшують похибки визначення вологостi WV , зумовленi грунтовими факторами, зокрема
вмiстом аномальних поглиначiв нейтронiв [4].
У даному повiдомленнi запропоновано новий пiдхiд до врахування впливу щiльностi
грунту на показання нейтронного вологомiра.
Дiапазон змiни щiльностi скелета пiщано-глинистих грунтiв (в умовах їх природного
залягання) здебiльшого становить 1,4–1,8 г/см3. При неврахуваннi цього фактора похиб-
ка визначення вологостi грунту може досягати 10% її абсолютного значення. Наприклад,
у роботi [2] стверджується, що при змiнi щiльностi скелета грунту на 0,1 г/см3 похибка ви-
значення вологостi грунту WV становить: 1,2% (абсолютної величини WV ) при WV = 10%
та 3,3% при WV = 40%. За розрахунками [3], змiна щiльностi скелета грунту на 0,1 г/см3
спричиняє похибку у визначенi WV грунту 0,8% при WV = 5% та 1,6% при WV = 35%.
ГОСТ 23 061–90 [5], що дiє i нинi, зокрема на територiї України, при iнтерпретацiї по-
казань вологомiрiв рекомендує побудову сiм’ї емпiричних залежностей I вiд WV для зна-
чень ρск, якi дорiвнюють, г/см3: 0,9; 1,2; 1,5; 1,8 i 2,1. Для кожного значення щiльностi ρск
iснує однозначна залежнiсть мiж швидкiстю лiчби повiльних нейтронiв Iп i вологiстю грун-
ту WV ,
Iп = f(WV ). (1)
Рекомендована ГОСТом методика iнтерпретацiї показань нейтронного вологомiра на пiд-
ставi методу послiдовних наближень є, на нашу думку, досить складною i недосконалою.
У статтi [6] пропонується враховувати вплив щiльностi грунту ρск на показання ней-
тронного вологомiра при введеннi iнтерпретацiйного параметра I ′
п
, i тим самим зменшивши
110 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №2
Рис. 1. Порiвняння градуювальних залежностей приладу ВПГР-1 з урахуванням ρск грунту (1 ) i ρ грунту
(2 ) в необсадженiй свердловинi дiаметром 51 мм
вплив змiни ρск:
I ′
п
= Iп
√
ρг
ск
ρск
, (2)
де Iп — швидкiсть лiчби повiльних нейтронiв, яка вимiряна вологомiром; ρг
ск
— щiльнiсть
скелета грунту, використаного при градуюваннi нейтронного вологомiра; ρск — щiльнiсть
скелета дослiджуваного грунту.
Однак визначення величини ρск, що входить у вираз (2), потребує додаткових лабора-
торних вимiрювань або використання наближених пiдходiв.
Ми пропонуємо замiсть щiльностi скелета грунту ρск використовувати безпосередньо
вимiрюваний параметр ρ — щiльнiсть грунту, що визначається гамма-щiльномiром. Нами
експериментально встановлено, що поправкою за щiльнiсть грунту до показань нейтрон-
ного вологомiра Iп також може бути величина
√
ρв/ρ — квадратний корiнь вiдношення
щiльностей прiсної води i грунту на горизонтi дослiдження його вологостi. Iнтерпретацiй-
ний параметр у цьому випадку буде таким:
I ′′
п
= Iп
√
ρв
ρ
. (3)
На рис. 1 представленi градуювальнi залежностi iнтерпретацiйних параметрiв I ′
п
(2)
i I ′′
п
(3) вiд вологостi грунту. Видно, що чутливостi та коефiцiєнти кореляцiї для обох
способiв обчислення цих параметрiв виявилися практично однаковими. Iстотною перева-
гою використання виразу (3) є значне спрощення, здешевлення i зменшення витрат часу
при визначеннi вологостi. Для його реалiзацiї достатньо вимiряти у тiй самiй свердловинi
за допомогою радiоiзотопного щiльномiра реальне значення ρ дослiджуваного грунту.
На рис. 2 наведено отриманi нами градуювальнi залежностi вiд вологостi для приладу
ВПГР-1, побудованi за вимiрюваннями у пiщано-глинистих грунтах (моренний суглинок та
лесовий супiсок), прорiзаних свердловинами дiаметром 51 та 76 мм. Свердловина дiаметром
51 мм може бути обсаджена сталевими трубами завтовшки стiнки 5,5 мм, свердловина
дiаметром 76 мм — сталевими трубами дiаметром 76 мм i завтовшки стiнки 4,0 мм.
У табл. 1 наведено метрологiчнi характеристики приладу за результатами аналiзу гра-
дуювальних залежностей для визначення вологостi за I ′′
п
(див. рис. 2). Данi отримано для
середнiх значень вологостi грунту (а саме, WV = 19%) i вимiрювань Iп з експозицiєю
t = 100 с та довiрчої iмовiрностi α = 0,95.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №2 111
Рис. 2. Градуювальнi залежностi приладу ВПГР-1 з урахуванням фактора щiльностi грунту.
Свердловина дiаметром 51 мм (а) i 76 мм (б ). Шифр кривих : 1 — свердловина необсаджена; 2 — свердловина
обсаджена
Таблиця 1. Метрологiчнi характеристики нейтронного вологомiра
Конструкцiя свердловини Nп, iмп. за 100 с ε(I ′′
п
), ч. о. Sа, 1/(с ·%) Sв, 1/% ∆WV , %
dсв = 51 мм Необсаджена 24800 0,0191 7,22 0,034 0,53
Обсаджена 18340 0,0265 4,88 0,032 0,79
dсв = 76 мм Необсаджена 21690 0,0191 6,00 0,032 0,58
Обсаджена 17240 0,0221 4,50 0,031 0,71
У таблицi наведено такi позначення: Nп — загальне число iмпульсiв Nп = Iп · t; ε(I ′′
п
) —
вiдносна статистична похибка iнтерпретацiйного параметра I ′′
п
, яка обчислюється за форму-
лою ε(I ′′
п
) =
√
n
∑
1
(εi)
2, частка одиницi (ч. о.); (n — число вимiряних величин, що визначають
iнтерпретацiйний параметр; εi — вiдноснi статистичнi похибки вимiряних складових I ′′
п
);
Sa — абсолютна чутливiсть приладу до WV , яка визначається як Sa = dI ′′
п
/dWV , 1/(c ·%);
Sв — вiдносна чутливiсть вологомiра до WV : Sв = dI ′′
п
/(I ′′
п
dWV ), 1/%; ∆WV — статистична
складова похибки обчислення WV , %: ∆WV = ε(I ′′
п
) · I ′′
п
/Sa.
Таким чином, запропонований пiдхiд до побудови iнтерпретацiйних залежностей для
нейтронних вологомiрiв має такi переваги: враховується змiна щiльностi грунту при визна-
ченнi його вологостi в зонi аерацiї, що зменшує похибки в WV ; вiдпадає потреба у виконаннi
лабораторних дослiджень кернового матерiалу грунту, тим самим пiдвищується оператив-
нiсть i зменшується вартiсть визначень вологостi WV ; параметри об’ємної вологостi WV
(визначаються нейтронним вологомiром) i об’ємної маси (щiльнiсть) грунту ρ (гамма-щiль-
номiром) використовуються при розв’язаннi задач iнженерної геологiї, а також у ходi агро-
мелiоративних та екологiчних дослiджень.
1. Ферронский В.И., Данилин А.Н., Дубинчук В.Т., Гончаров В.С., Селецкий Ю.Б. Радиоизотопные
методы исследования в инженерной геологии и гидрогеологии. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва:
Атомиздат, 1977. – 304 с.
2. Арцыбашев В.А. Ядерно-геофизическая разведка. – 2-е изд. – Москва: Атомиздат, 1980. – 224 с.
3. Olgaard P. L. On the theory of the neutronic method for measuring the water content in soil. – Riso Report,
No 97. – Copenhagen, 1965. – 44 p.
4. Кетов А.Ю., Звольський С.Т. Сукупне визначення вологостi та засоленостi грунтiв зрошувального
землеробства за допомогою нейтронних методiв // Доп. НАН України. – 2008. – № 10. – С. 122–126.
112 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2010, №2
5. ГОСТ 23061–90. Грунты. Методы радиоизотопных измерений плотности и влажности. Приложение 8.
Градуировочная зависимость нейтронного влагомера.
6. Greacen E. L., Schrale G. The effect of bulk density on neutron meter calibration // Australian J. Soil
Res. – 1976. – No 14. – P. 159–169.
Надiйшло до редакцiї 23.06.2009Iнститут геофiзики iм. С. I. Субботiна
НАН України, Київ
A.Yu. Ketov, S. T. Zvol’s’kyi, M. S. Bondarenko, O.V. Ivanenko
Interpretative relationships for neutron moisture gauges with regard for
the soil density
A new approach considering the effect of the soil bulk density on the readings of neutron moisture
gauges at the determination of the soil water content is proposed.
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2010, №2 113
|