تعداد صفحات:114
نوع فایل:word
فهرست مطالب:
مقدمه
تئوری
انتشار موج الکترومغناطیس در ماده
معادلات مکسول و فرضهای اولیه
رسانش الکتریکی
گذردهی دی الکتریک
انتشار امواج الکترومغناطیس
امواج هدایت شده/نظریه خط انتقال
سنجش خواص مواد با استفاده از امواج الکترومغناطیس
ضریب بازتاب
مفهوم موجک
گذردهی دی الکتریک نسبی خاک
گذردهی نسبی آب
گذردهی نسبی ترکیبی
بازتاب سنجی در حوزه زمان
اصول اندازه گیری
بدست آوردن گذردهی دی الکتریک نسبی از روی سیگنال TDR
حجم اندازه گیری
رسانش الکتریکی
نکات کاربردی
رادار نفوذی در زمین
اصول اندازه گیری
سیستم اندازه گیری
چیدمان های اندازه گیری
هم دور افت (CO)
چند دورافت : هم میان نقطه و بازتاب و انکسار زاویه باز
GPR چندکاناله
اتلاف انرژی و عمق نفوذ
تفکیک پذیری سیگنال
نکات کاربردی
بخش آزمایشگاهی
ساختار و اهداف آزمایش
نکات راهنمای آزمایش
بخش اول – اندازه گیری های آزمایشگاهی با استفاده از TDR
اصول – انجام اندازه گیری های TDR
آماده سازی – واسنجی حسگرهای TDR
اندازه گیری – سیگنالهای TDR از یک ستون ماسه
اندازه گیری – برآورد تاثیر رسانش
بخش دوم – اندازه گیری های صحرایی
چک لیست تجهیزات
اندازه گیری ها
جمع بندی وظایف
راهنمای برنامه ها و الگوریتم های مورد استفاده برای برداشت و ارزیابی داده ها
برداشت سیگنالهای TDR با استفاده از PCTDR
ارزیابی سیگنالهای TDR
برداشت داده های GPR با استفاده از K2
برداشت یک اندازه گیری چند کاناله
تفاوتهای انجام اندازه گیری های CMP
ارزیابی داده های رادار نفوذی به زمین
ارزیابی توسط PickniG
ارزیابی توسط PiG
ارزیابی اندازه گیری ها
بخش اول – اندازه گیری های آزمایشگاهی با استفاده از TDR
توصیف کیفی سیگنالهای TDR
واسنجی حسگرهای TDR
ارزیابی سیگنالهای TDR بدست آمده از ستون ماسه
برآورد تاثیر رسانش
بخش دوم – اندازه گیری های صحرایی
ارزیابی داده های اندازه گیری شده
نتیجه گیری و تفسیر
مراجع

فهرست جداول:
ساختار فایل واسنجی

فهرست شکلها و نمودارها:
اصول اندازه گیری ردیاب TDR و سیگنال نمونه
تعیین زمان سیر از روی سیگنال TDR
کسرهای حجمی از کل حجم نمونه گیری
سیگنال های TDR مورد استفاده برای بدست آوردن رسانش الکتریکی
اصول اندازه گیری رادار نفوذی به زمین
مسیرهای سیر انواع مختلف امواج GPR در یک خاک دو لایه با مقادیر گذردهی نسبی متفاوت
مسیرهای سیر انواع مختلف امواج GPR در یک خاک دو لایه با مقادیر گذردهی نسبی متفاوت
رد GPR
(a) منشأ یک رادارگرام (b) رادارگرام نمونه
ساخت و ابعاد یک جعبه آنتن IDS (MHz 200)
هم دور افت
هم میان نقطه
رادارگرام CMP
بازتاب و انکسار زاویه باز
سیستم آنتن ها
فرآیندهایی که منجر به کاهش قدرت سیگنال میشوند
دستگاه TDR100
نمایی از چیدمان اندازه گیری برای ستون خاک
چیدمان سیستم آنتن GPR
رادارگرام یک اندازه گیری واسنجی در انتهای یک پروفایل چند کاناله
نمایی از نرم افزار PCTDR
پنجره آغازین برنامه K2
تنظیمات صحیح برای سیگنال یک کانال اندازه گیری
پنجره انتخاب برداشت
برداشت یک رادارگرام
پنجره PickniG
مغناطیس سنج پروتون PM-1A
مگنتومتر GPS دار کانادایی
دستگاه GPR ساخت شرکت مالا کشور سوئد

چکیده:
در این پژوهش روش های سنجش محتوای آب موجود در خاک تحت بررسی و مطالعه قرار گرفته اند. روش های مورد نظر این تحقیق شامل روش های الکترو مغناطیسی نظیر روش بازتاب سنجی در حوزه زمان (TDR) و روش رادار نفوذی به زمین (GPR) میشوند. در بخش اول مطالب مقدماتی درباره هیدرولوژی خاک و روش های سنجش آب موجود در خاک ارائه میشود. در ادامه در فصل اول این پژوهش تئوری های مربوط به انتشار امواج الکترو مغناطیس و نحوه عملکرد روش های الکترو مغناطیسی تحت بررسی قرار میگیرند. در فصل دوم روش بازتاب سنجی در حوزه زمان مطالعه میشود. در ادامه و در فصل سوم روش رادار نفوذی درون زمین را مطالعه و بررسی مینماییم. در فصل چهارم آزمایشات انجام شده جهت سنجش محتوای آب و نحوه بکار گیری دستگاه ها را تشریح نموده و دستگاه و نرم افزار بکار رفته را معرفی مینماییم و همچنین روش ارزیابی اندازه گیری ها را بیان میکنیم. در پایان در فصل نتیجه گیری و تفسیر، نتایج حاصل از این پژوهش را به صورت کامل ارائه می نماییم.

مقدمه:
هیدرولوژی علم مطالعه آب بر روی کره زمین است و در مورد پیدایش، چرخش و توزیع آب در طبیعت، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب، واکنشهای آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث میکند.
اگر چه رطوبت خاک سهم ناچیزی از مقدار آب موجود در جهان را تشکیل میدهد، اما تقریباً همه فرآیندهای هیدرولوژی اتفاق افتاده در خاک را کنترل کرده بطوری که فرآیند بارش را به دو قسمت رواناب و ذخیره زیرزمینی تفکیک میکند. رطوبت خاک همچنین اجزاء انرژی قابل دسترس در سطح زمین که شامل دو قسمت گرمای نهان و آشکار (محسوس) میباشد را در مبادله با اتمسفر تنظیم میکند از این رو رطوبت خاک بر روی تبخیر و تعرق و در ادامه بر روی موفقیت کشاورزی تاثیر میگذارد. درصد رطوبت به عنوان یک واژه کلیدی در مطالعات محیطی، هیدرولوژی، علم هواشناسی و کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرد
تا جایی که تاریخ نشان میدهد اولین تجارب آب شناسی مربوط به سومری ها و مصری ها در منطقه خاورمیانه است، به طوری که قدمت سد سازی روی رودخانه نیل به 4000 سال قبل از میلاد مسیح میرسد. در همین زمان فعالیت های مشابهی در چین نیز وجود داشته است. از بدو تاریخ تا حدود 1400 سال بعد از میلاد مسیح فلاسفه و دانشمندان مختلفی از جمله هومر طالس، افلاطون، ارسطو و پلنی در مورد سیکل هیدرولوژی اندیشه‌های گوناگونی ارائه کرده‌اند و کم کم مفاهیم فلسفی هیدرولوژی جای خود را به مشاهدات علمی دادند. شاید بتوان گفت هیدرولوژی جدید از قرن 17 با اندازه گیری های مختلف آغاز شد.
آب زیرزمینی، آبی است که در زیر سطح زمین، درزه‌ها و فضاهای حفره‌ای را در صخره‌ها و رسوبات پر میکند. اکثر آب های زیرزمینی به طور طبیعی خالص هستند. اکثر اوقات، آب های زیرزمینی سال ها حتی قرن ها قبل از مصرف دست نخورده باقی میمانند. بیش از 90% آب آشامیدنی کل جهان از آب زیرزمینی است. مردم ما هر روز 1700 میلیارد لیتر آب مصرف میکنند. 97% آب های کره زمین درون اقیانوس ها است و 2% آن یخ زده است. ما آب مورد نیاز خود را از 1% باقیمانده تهیه میکنیم که از یکی از دو منبع زیر بدست می آید: سطح زمین (رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و نهرها) و یا از آب های زیرزمینی.
در این پژوهش روی توزیع آب و حرکت آب در خاک تمرکز نموده ایم. اصلی ترین جنبه در آزمایشهای مورد نظر این تحقیق، اندازه گیری محتوای آبِ خاک در آزمایشگاه و صحراست. در این جا محتوای آب به وسیله دو روش ژئوفیزیکی اندازه گیری میشود: بازتاب سنجی در حوزه زمان (TDR) و رادار نفوذی به زمین (GPR).
محتوای آب سطحی، اهمیت زیادی برای حیات روی کره زمین دارد. واضح است که این پارامتر، دورنمای بنیانی پوشش گیاهی و در نتیجه حیات را مشخص میکند. بعنوان مثال، تغییرات شدید دمای روز و شب در بیابان ها در مقایسه با نواحی معتدل را میتوان به کمبود آب نسبت داد. در این جا تبخیر آب موجود در سطح خاک در طول روز، یکی از عوامل موثر به شمار میرود. این امر موجب خنک شدن سطح خاک میشود. علاوه بر این، آب موجود در خاک، انرژی حرارتی روز را در خود ذخیره میکند. این انرژی در طول شب دوباره آزاد میشود.
روشهای بسیار متعددی وجود دارند که به اندازه گیری محتوای آبِ خاک کمک میکنند. این روشها را میتوان به صورت روشهای مستقیم یا غیر مستقیم، هجومی یا غیر هجومی و همچنین برحسب مقیاس کاربردشان، تفکیک نمود. در این جا، روشهای اندازه گیری غیرمستقیم، آن دسته از روشهایی هستند که در آن ها محتوای آب از طریق کمیت های معرفی همچون خواص ماده دی الکتریک، بدست می آیند. در ادامه، صرفاً مثال های معدودی در مورد اندازه گیری محتوای آب خاک ارائه میشوند.