黄土露天矿区重构土壤体积含水率表征与反演

摘要

以中煤平朔安太堡露天矿南排土场为研究对象,采用环刀采样称重法、探地雷达(GPR)探测法、方差分析法、拟合分析法和对比分析法等方法揭示复垦地重构土壤剖面土壤体积含水率的深度差异在GPR信号图中的特征,并建立土壤体积含水率和介电常数的耦合关系模型.研究结果表明:(1)矿区排土场不同位置及同一剖面不同深度处重构土壤剖面体积含水率差异明显.(2)P2剖面在10～20和50～60 cm深度处呈现2个明显的峰值,P5剖面0～20 cm深度内土壤体积含水率较高,标准偏差达4.84％.(3)通过对比发现Topp模型计算出的土壤体积含水率略高于采样实测出的土壤体积含水率.采样实测和Topp模型计算出的土壤体积含水率差值的绝对值最大为3.20％,最小为0.13％,平均偏差率为13.42％.(4)拟合关系模型反演出的土壤体积含水率略低于采样实测出的土壤体积含水率.2种方式测量出的土壤体积含水率差值的绝对值最大为3.11％,最小为0.23％,平均偏差率为9.83％.因此,GPR可用于分析矿区重构土壤的体积含水率差异.该研究成果不仅可丰富矿区土壤重构的基本原理,也为采用GPR技术进行无损探测土壤体积含水率提供了有力支撑.