Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів
A way to determine the moisture of salted soil and the content of NaCl in it by means of neutron methods is developed and tested.
Saved in:
| Date: | 2008 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
2008
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6101 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів / А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський // Доп. НАН України. — 2008. — № 10. — С. 122-126. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859832279081156608 |
|---|---|
| author | Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. |
| author_facet | Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. |
| citation_txt | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів / А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський // Доп. НАН України. — 2008. — № 10. — С. 122-126. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. |
| collection | DSpace DC |
| description | A way to determine the moisture of salted soil and the content of NaCl in it by means of neutron methods is developed and tested.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:32:41Z |
| format | Article |
| fulltext |
вклад деятельности человека в деградацию морских берегов. Самодеятельная защита бе-
реговой линии на отдельных ее участках, вне учета общей схемы динамики наносов, ведет
к деградации соседних участков побережья, при этом огромные материальные средства рас-
ходуются нерационально. Поэтому, на наш взгляд, назрел вопрос о разработке и принятии
на государственном уровне научно обоснованной программы “Морские берега Украины”.
1. Горячкин Ю.Н., Иванов В.А. Уровень Черного моря: прошлое, настоящее и будущее. – Севастополь:
ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. – 210 с.
2. Coastal Evolution: Late Quaternary shoreline and morphodynamics / R.W.G. Carter, C. D. Woodroffe
(eds.). – Cambridge, UK: Cambridge univ. press, 1997. – 517 p.
3. Иванов В.А., Ястреб В.П., Горячкин Ю.Н., Зима В.В., Прусов А.В., Фомин В.В. Природопользо-
вание на Черноморском побережье Западного Крыма: современное состояние и перспектива разви-
тия. – Севастополь: ЭКОСИ-Гидрофизика, 2006. – 324 с.
4. Романюк О.С., Лущик А.В., Морозов В.И. Условия формирования и динамика морского побережья
в районе Сакской курортной зоны // Гос. ин-т минер. ресурсов. – 1992. – 1. – С. 12–17. – [Сб.].
5. Каплин П.А., Селиванов А.О. Глобальное потепление климата и его влияние на уровень морей и
береговые процессы // Современные глобальные изменения природной среды. Т. 2. – Москва: Науч.
мир, 2006. – 776 с.
6. Выхованец Г. В. Эоловый процесс на морском берегу. – Одесса: Астропринт, 2003. – 368 с.
Поступило в редакцию 26.02.2008Морской гидрофизический институт
НАН Украины, Севастополь
УДК 550.835
© 2008
А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський
Сукупне визначення вологостi та засоленостi грунтiв
зрошувального землеробства за допомогою нейтронних
методiв
(Представлено членом-кореспондентом НАН України В. I. Ляльком)
A way to determine the moisture of salted soil and the content of NaCl in it by means of
neutron methods is developed and tested.
Гiдромелiоративнi та екологiчнi дослiдження грунтiв зрошувального землеробства потребу-
ють масових вимiрювань їх вологостi й засоленостi. Визначення вологостi незасолених грун-
тiв в умовах in situ ефективно та оперативно виконуються нейтрон-нейтронними методами
з реєстрацiєю повiльних нейтронiв (ННМ-П) [1, 2]. Поширеною апаратурою, за допомогою
якої реалiзується метод ННМ-П у гiдрогеологiчних та iнженерно-геологiчних дослiджен-
нях на теренах бувшого СРСР, є прилади типу ВПГР-1 (вологомiр поверхнево-глибинний
радiоiзотопний), виготовлений у м. Полтава.
В арiдних районах, зокрема на пiвднi України, де поширене зрошувальне землеробство,
грунти здебiльшого характеризуються пiдвищеною NaCl мiнералiзацiєю, зазнають вторинне
засолення. Застосування ННМ-П на основi однозондового приладу тут утруднене. Зв’язано
122 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №10
це зi значним впливом хлору на показання детектора повiльних нейтронiв. Хлор — аномаль-
ний поглинач теплових нейтронiв, якi при вимiрюваннях у вологих грунтах є переважаючою
складовою повiльних нейтронiв. Швидкiсть лiчби вологомiром останнiх Iп є функцiєю (f)
об’ємної вологостi грунту та мiрою його засоленостi:
Iп = f(WV ,MV ), (1)
де WV — об’ємна вологiсть грунту, %; MV — об’ємна маса хлору в грунтi, мг/дм3.
При використаннi приладiв типу ВПГР-1, якi працюють в областi прямої залежностi
мiж швидкiстю лiчби нейтронiв i вологiстю грунту (довжина зонда приладу ВПГР-1 умов-
но прийнята дорiвнюючою нулю), вимiряна вологiсть буде змiщена на величину ∆WV у бiк
її зменшення. Це неконтрольоване змiщення, що є грунтовою складовою похибки вимiрю-
вання WV , буде тим бiльшим, чим вища хлорна мiнералiзацiя грунту.
За показанням змiщення значення ∆WV у геологiчному розрiзi дослiджуваного грунту
вiд дiйсного значення WV можна судити про рiвень i розподiл його хлорної мiнералiзацiї.
Отже, щоб оцiнити величину цього змiщення, потрiбно знати дiйсний розподiл WV (за вiд-
сутностi впливу аномального поглинача). Такий розподiл можна отримати за допомогою
ННМ-П, скориставшись двозондовим нейтронним вологомiром.
Двозондовi вимiрювання вологостi (водонасиченої пористостi) гiрських порiд широко
практикуються у промисловiй геофiзицi [3]. У гiдромелiоративних дослiдженнях двозон-
довий нейтронний вимiрювач вологостi грунту випробуваний науковцями Л. I. Бєскiним,
В.О. Ємельяновим, Ю.К. Євсєєвим iз Всесоюзного науково-дослiдного iнституту гiдротех-
нiки i мелiорацiї.
Iнтерпретацiя двозондових вимiрювань нейтронними вологомiрами здiйснюється за вiд-
ношенням швидкостi лiчби повiльних нейтронiв меншим (коротшим) зондом Iм
п до швидко-
стi лiчби таких самих нейтронiв бiльшим зондом Iб
п. За цих умов iснує тiсна функцiональна
залежнiсть [3]:
Aп =
Iм
п
Iб
п
= f(WV ), (2)
де Aп — вiдношення показань повiльних нейтронiв двох зондiв.
Спосiб визначення WV грунту за вiдношенням показань пари зондiв рiзної довжини ви-
рiзняється тим, що вiн практично не залежить вiд об’ємної маси хлору в грунтi. Строго,
теоретично й експериментально, обгрунтовано незалежнiсть спiввiдношення (2) вiд погли-
нальних властивостей грунту в роботi [4].
Одно- i двозондовi вимiрювання WV нами виконанi за допомогою серiйного приладу
ВПГР-1. При цьому довжина зондiв фiксувалася: Lм = 0 см i Lб = 19 см. Бiльший зонд був
реалiзований шляхом розмiщення мiж блоками детектора i джерела нейтронiв пустотiлого
дюралюмiнiєвого цилiндра.
Вимiрюваннями охоплено важкi суглинки, що з глибини 145 см плавно переходять у су-
пiски, а з глибини 190 см — у дрiбнозернистi щiльно складенi пiски. Засолення грунту
вiдбулося наприкiнцi березня 2007 р. На експериментальнiй дiлянцi розмiром 2 × 2 м, що
розташована на територiї Iнституту геофiзики НАН України, було вилито 200 л розчину
солi NaCl, концентрацiя якої дорiвнювала 238 г/л (хлору — 144,5 г/л). Ваговий шар солi
на поверхнi грунту становив 119 г/дм2.
Влiтку та восени сiль разом з iнфiльтрацiйними водами атмосферних опадiв мiгрувала
у нижнi шари грунту. Наприкiнцi листопада 2007 р. цi шари були розкритi необсадженою
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №10 123
свердловиною дiаметром 50 мм. У розрiзi цiєї свердловини за допомогою радiоiзотопних ме-
тодiв було вимiряно розподiли об’ємної маси та дiйсної об’ємної вологостi, а також розподiл
природної радiоактивностi за гамма-випромiнюванням, що корелює з лiтологiчним складом
грунту. Результати вимiрювань природної радiоактивностi, об’ємної маси та об’ємної воло-
гостi разом з лабораторними визначеннями об’ємної маси хлору в грунтi наведенi в табл. 1.
Залежностi розподiлу вологостi вздовж розрiзу засоленого грунту, вимiрянi приладом
ВПГР-1 (Lм = 0 см) та модифiкованим на його основi приладом (Lб = 19 см), iлюструє
рис. 1. З рисунку видно, що розподiл вологостi WV , побудований за показанням приладу
з меншим зондом, значно змiщений (у бiк менших значень WV ) вiдносно розподiлу, побу-
дованого за вiдношенням показань меншого до бiльшого зондiв, яке дає дiйсне значення
вологостi.
За величиною змiщення ∆WV на кожному дослiджуваному горизонтi нами визначено
той вмiст хлору, який спричиняв це змiщення. Для цього було побудувано залежнiсть мiж
вмiстом хлору i змiщенням ∆WV , знайдено чутливiсть (S, мг/%) ННМ-П до аномального
поглинача нейтронiв, яким є хлор, S = MV /∆WV .
Залежнiсть будувано в такiй послiдовностi. При проходженнi свердловини у засоленому
грунтi вiдбирали через кожнi 0,1 м проби грунту на солянi (хлорнi) витяжки. Витяжки
робили зi 100 г грунту природної вологостi, в який додавали 100 мл дистильованої води. За
фiльтратом з цiєї витяжки методом титрування визначали вмiст хлор-iонiв (мг/л); об’ємну
масу хлору в грунтi (мг/дм3) — за формулою [5]:
MV = (1 + 2Wm)ρскC, (3)
Таблиця 1. Фiзичнi показники грунту дослiдної дiлянки
Глибина
залягання, см
Природна
радiоактивнiсть,
γ-квантiв/100 с
Об’ємна маса,
кг/дм3
Об’ємна
вологiсть, %
Вмiст Cl,
мг/дм3
Суглинок
80 2780 1,81 27,7 7386
90 2730 1,81 26,1 3252
100 2850 1,85 25,5 1667
110 2950 1,86 22,7 1013
120 2930 1,82 20,8 848
130 3070 1,84 19,0 571
140 2920 1,83 20,9 401
Супiсок
150 2930 1,84 18,2 425
160 2860 1,81 14,1 336
170 2740 1,81 10,3 120
180 2520 1,81 8,4 157
Пiсок
190 1970 1,78 8,4 90
210 1480 1,74 9,1 74
230 1490 1,72 9,6 76
250 1390 1,68 9,3 85
270 1330 1,64 10,1 89
290 1340 1,64 11,6 166
310 1250 1,62 10,3 73
330 1260 1,72 9,1 83
124 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №10
Рис. 1. Розподiл вологостi засоленого грунту на дослiднiй дiлянцi: вимiрювання приладом ВПГР-1 (Lм
=
= 0 см) (а) та модифiкованим приладом ВПГР-1 (Lб
= 19 см) (б ).
Умовнi позначення: 1 — суглинок, 2 — супiсок, 3 — пiсок
Рис. 2. Залежнiсть зведеного змiщення показань приладу вiд об’ємної маси хлору в грунтi
де C — концентрацiя хлору в сольовiй витяжцi 100 г дистильованої води зi 100 г проби
грунту природної вологостi, мг/л; Wm — масова вологiсть грунту в пробi, ч. о.; ρск — об’ємна
маса скелета грунту, кг/дм3. Параметри ρск й Wm з формули (3) визначали за радiоiзотоп-
ними вимiрюваннями, параметр C — за результатами лабораторного аналiзу.
Залежнiсть об’ємної маси хлору в грунтi вiд зведеного змiщення ∆WV ·WV зображено на
рис. 2, де ∆WV є змiщення значення об’ємної вологостi грунту, вимiряної меншим зондом
на заданому горизонтi; WV — дiйсне (вимiряне за вiдношенням показань меншого зонда
ISSN 1025-6415 Доповiдi Нацiональної академiї наук України, 2008, №10 125
до бiльшого) значення вологостi на тому самому горизонтi грунту. Зумовлено це тим, що
змiщення показань вимiрювання вологостi меншим зондом вiд показань її дiйсних значень
залежить i вiд об’ємної маси хлору в грунтi, i вiд дiйсної вологостi цього грунту. Тому на
рис. 2 спостерiгаємо бiльшi вiдхилення ∆WV при меншому вмiстi у менш вологому грунтi
аномального поглинача нейтронiв.
Чутливiсть сукупних показань одно- й двозондових вимiрювань WV до вмiсту в грунтi
хлору (S = MV /∆WV ) залежить вiд значення WV грунту. В наших дослiдах при WV = 28%
значення S становило 657 мг/%, а при WV = 10% — 23,3 мг/%.
Статистична складова похибки визначення Mi хлору в грунтi радiоiзотопними вимi-
рюваннями ∆Mi залежить в основному вiд статистичної складової похибки визначення
змiщення ∆WV . Остання складається з вiдносної похибки εм вимiрювань Iм
п i вiдносної
похибки εA вимiрювань Aп.
На заданому горизонтi (у точцi i) оцiнимо Mi:
∆Mi = (εм + εA)Mi. (4)
У наших дослiдженнях у необсадженiй свердловинi дiаметром 2′′: значення WV грунт =
= 19%, Iм
п = 250 iмп/с; Iб
п = 155 iмп/с; експозицiя вимiрювань t = 100 с, похиб-
ка εмстановила 0,0063 ч. о., а похибка εA — 0,008 ч. о. Статистична складова вiдносної
похибки вимiрювання змiщення ∆WV i, а отже, i Mi становила 0,0143. Вимiряне значен-
ня Mi = 572 мг/дм3 хлору. Змiщення ∆WV i значень Iм
п становило 4,95%. Чутливiсть до
хлору — Si = 115 мг/%. Статистична складова похибки вимiрювання Mi на заданому гори-
зонтi, згiдно з формулою (4), ∆MV = 8,1 мг/дм3. Статистична складова вiдносної похибки
вимiрювання Mi — ∆Mi/Mi дорiвнює 0,0143. Практично такою вона буде для всього дiа-
пазону вимiряних дiйсних значень WV грунту.
Таким чином, описаним способом можна визначати вмiст у грунтi та в iнших геологiчних
середовищах таких аномальних поглиначiв нейтронiв, наприклад, як бор, лiтiй, марганець.
1. Звольский С.Т. Радиоизотопные методы исследования физико-механических свойств донных осад-
ков. – Киев: Наук. думка, 1984. – 216 с.
2. Звольський С.Т., Кулик В.В. Вимiрювання вологостi i засоленостi грунтiв за допомогою стацiонар-
них нейтронних методiв // Доп. НАН України. – 2002. – № 1. – С. 128–134.
3. Семенов В. В., Крутова Т. Е. Многозондовый нейтронный каротаж: перспективы использования в
практике геофизических исследований скважин // Геофизика 2000. – 2000. – Спец. выпуск. – С. 33–35.
4. Пат. 64413. Україна, IГФ НАНУ. Спосiб багатозондового нейтронного каротажу для визначення
пористостi i характеру насичення порiд-колекторiв та пристрiй для його здiйснення / Кулик В.В.,
Звольський С.Т. – Опубл. 2005. – Бюл. № 12.
5. Шестопалов В.М., Звольський С.Т., Бублясь В.М., Кулик В.В. Визначення показникiв iнфiльтрацiї
в гiрських породах зони аерацiї за допомогою хлорного iндикатора // Доп. НАН України. – 2002. –
№ 9. – С. 130–136.
Надiйшло до редакцiї 29.02.2008Iнститут геофiзики iм. С. I. Субботiна
НАН України, Київ
126 ISSN 1025-6415 Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2008, №10
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6101 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1025-6415 |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:32:41Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Видавничий дім "Академперіодика" НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. 2010-02-16T16:42:04Z 2010-02-16T16:42:04Z 2008 Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів / А.Ю. Кетов, С.Т. Звольський // Доп. НАН України. — 2008. — № 10. — С. 122-126. — Бібліогр.: 5 назв. — укр. 1025-6415 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6101 550.835 A way to determine the moisture of salted soil and the content of NaCl in it by means of neutron methods is developed and tested. uk Видавничий дім "Академперіодика" НАН України Науки про Землю Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів Article published earlier |
| spellingShingle | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів Кетов, А.Ю. Звольський, С.Т. Науки про Землю |
| title | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів |
| title_full | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів |
| title_fullStr | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів |
| title_full_unstemmed | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів |
| title_short | Сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів |
| title_sort | сукупне визначення вологості та засоленості грунтів зрошувального землеробства за допомогою нейтронних методів |
| topic | Науки про Землю |
| topic_facet | Науки про Землю |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6101 |
| work_keys_str_mv | AT ketovaû sukupneviznačennâvologostítazasolenostígruntívzrošuvalʹnogozemlerobstvazadopomogoûneitronnihmetodív AT zvolʹsʹkiist sukupneviznačennâvologostítazasolenostígruntívzrošuvalʹnogozemlerobstvazadopomogoûneitronnihmetodív |