土体含水率监测的移动点热源法研究

作者:张婵青; 何凤飞; 姜顺航; 曾子真; 熊峰; 陈江
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用于土壤水分监测的线性热源法需要较高的加热功率。当热源强度不稳定时,监测结果容易受到影响。为了解决线性热源法的不足,提出了一种用于土壤水分监测的移动点热源法(Point·Heat、Source、PHS)。该方法利用土壤热物理性质与含水量之间的相关性,通过监测土壤中的冷却规律间接识别含水量。首先,以数值模拟为例,研究了均匀含水量分布土壤中点热源的传热规律。根据热源冷却曲线的特点,定义了含水量判别指标,建立了含水量与判别指标之间的拟合关系,分析了监测灵敏度的影响因素。然后,对含水量分布不均匀的土壤中点热源的冷却规律进行了数值模拟。根据测点冷却时程曲线计算含水量判别指数,利用含水量与判别指数的拟合公式反演含水量分布。结果表明,点热源法反演的含水量分布与实际值吻合较好,验证了该方法的理论可行性。最后,通过模型试验进一步验证了该方法的可行性。