土壤相对湿度与接地电阻的变化关系研究

陈锐，陆金凤，曹树荣，吴玄柯

（柳州市气象局，广西 柳州 545002）

引 言

众所周知，接地电阻大小直接受大地电阻率（土壤的固有电阻）的影响，地电阻率越小，接地电阻也就越低。大地电阻率受土壤湿度等因素的影响。本文通过对柳州农业气象试验站办公楼接地电阻为期16个月的不间断测试，并结合该站土壤相对湿度的观测数据，总结分析土壤湿度与接地电阻的变化关系，为防雷检测及防雷工程设计等工作提供理论依据。

1 资料来源

本研究项目中主要包含土壤相对湿度和接地电阻两种数据。柳州农业气象试验站每月8日、18日、28日对土壤湿度进行人工测定，测土壤深度为0－10cm、10－20cm、20－30cm、30－40cm、40－50cm 五个层次，利用该观测数据作为本研究项目土壤相对湿度数据；利用K2126B数字式接地电阻测试仪对柳州农业气象试验站办公楼接地电阻进行测试，测试时间从2012年4月至2013年7月，将接地电阻测试仪的电流极和电压极埋设于固定位置，并选取固定的测试点进行不间断测试，每日测试一次，以此作为接地电阻数据。

2 土壤相对湿度与接地电阻的日分布特征

根据气象资料数据，从2012年4月至2013年7月每月8日、18日、28日各层土壤相对湿度与接地电阻的分布特征如图1所示：

图1较清晰的反映出土壤相对湿度与接地电阻的相关关系，非常明显，随着土壤相对湿度的增加，接地电阻明显减小，并且在O－1Ocm土壤层的相对湿度增加使接地电阻减小的影响程度明显弱于在40－50cm土壤层的相对湿度增加使接地电阻减小的影响程度，随着土壤深度的增加土壤相对湿度的变化幅度减小，土壤相对湿度向平均数值方向中间集中，但是所对应接地电阻的变化幅度也随着深度增加，其变化幅度变化呈波动增大趋势（表1），

这是因为不同深度土壤层的含水量增加，使土壤中电解质溶剂增加提高土壤中电解质活性，同时能够溶解更多的电解质物质参与改善土壤导电性能，使土壤的导电性增强；另外不同深度土壤层的容积与深度成正比，土壤浅层的容积比土壤深层的容积小，其包含的电解质物质就比土壤深层少，在相同土壤相对湿度，即相同电解质溶剂条件下，土壤浅层参与改善土壤导电性能的电解质物质活性离子就比土壤深层参与改善土壤导电性能的电解质物质活性离子少。因此，土壤相对湿度与接地电阻的相关性存在显著的负相关性，在相同土壤相对湿度条件下，随着土壤深度的增加，土壤相对湿度对接地电阻的影响更显著。

?

图2 土壤相对湿度与接地电阻月变化关系曲线图

3 土壤相对湿度与接地电阻的月分布特征

从图2中可以看出各层土壤相对湿度和接地电阻变化的关系及其正负相关性，并从图中统计出各层土壤相对湿度与接地电阻变化的正负相关性如表2所示，

表2 各层土壤相对湿度与接地电阻变化的正负相关性表

从图2和表2可以看出，土壤月平相对湿度对层月平均接地电阻影响显著，但其不同深度土壤月平均相对湿度与月平均接地电阻的相关性比较复杂，有时正相关、有时负相关、有时不相关；在0－10cm土壤表层正负相关的比例是 1：1．2， 在 10－20cm土壤浅层正负相关的比例是1：1．8，在土壤中层，深层的正负相关的比例是1：3．3，这表明固定地点的月平均接地电阻与土壤月平相对湿度的相关性以负相关性为主，并且土壤表浅层的负相关性不如土壤中层、深层的负相关性显著；这主要是因为当土壤含水量太少时，土壤表浅层的电解质溶剂就少从而降低了土壤表浅层的电解质活性，不利于增加土壤的导电性，当土壤含水量太多时，在土壤表浅层由于其受自身含水容量的限制，水分容易流失，从而带走土壤表浅层中的电解质使土壤逐渐失去导电能力，而在土壤中层、深层，由于其容积大，其含水量容量也大，使土壤中水分不容易流失，并且增加了土壤只电解质溶剂，导致土壤中更多电解质增加了活性从而提高土壤导电能力，因此固定地点的月平均接地电阻与土壤月平均相对湿度的相关性以负相关性为主，并且土壤表浅层的负相关性不如土壤中层、深层的负相关性显著。

4 结论

土壤日相对湿度与土接地电阻率相关性存在显著的负相关性，在相同土壤日相对湿度条件下，随着土壤深度的增加，土壤日平均含水量对接地电阻的影响更显著。土壤月平均接地电阻值与土壤月平均相对湿度的相关性以负相关性为主，并且土壤表浅层的负相关性不如土壤中层、深层的负相关性显著。

［1］孙宇瑞．非饱和土壤介电特性测量理论与方法的研究．中国农业大学博士毕业论文，2000．

［2］李良福．气象因素与土壤性质祸合效应对土壤电导的影响．西南大学博士毕业论文，2010．11．

［3］苏宝林．土壤电导特性及影响因素试验研究．华南农业大学硕士毕业论文，2007．

［4］孙宇瑞．土壤含水率和盐分对土壤电导率的影响 ［J］．中国农业大学学报， 2000， 5 （4）： 39－41

［5］孙玉龙，郝振纯，陈启慧，刘凌．土壤电导率及土壤溶液电导率与土壤水分之间关系 ［J］．河海大学学报，1997， 25 （6）： 69－73．

［6］刘广明，杨劲松．土壤含盐量与土壤电导率及水分含量关系的试验研究 ［J］ ．土壤通报，2001，32（SO）：85－87．

［7］战胜，严国志，应天来，刘圣安，，康基伟，赵孙．杆塔接地系统季节系数的机理研究 ［J］．华中电力，2010， 23 （4）： 7－13．

［8］刘靖国．土壤湿度变化对线路接地电阻的影响研究 ［J］．华北电力技术．2009， （3）： 14－17

［9］刘望来，朱峰，刘望达．季节对接地电阻的影响 ［J］．电气设备， 2009， 261 （2）： 59－60．

［10］张祯，荀久玉，孔锦．土壤电导率的测定中影响因素研究 ［J］ ．科技信息 2007， 29 （10）： 276－277．

［11］张中舟，李莉等．现行测量接地电阻存在的问题及解决方法 ［J］ ．气象研究与应用，2009， 30 （s2）： 167－168．

［12］杨德容，梁丹．接地电阻测量中应注意的几个问题［J］ ．气象研究与应用， 2007， 28 （S2）： 74－76．

［13］李耀先，覃峥嵘．撰写气象论文的几点注意事项 ［J］．广西气象，2004，25（4）．

［14］周德吉，罗茂兴．防雷接地电阻测量误差分析 ［J］．广西气象， 2003 （2）： 36－38．

［15］朱海洋，陈德刚，吴跃宏，郑雪梅．接地电阻的测试方法及阻值分析 ［J］．气象研究与应用，2009，30（s2）： 163－164．

［16］刘任翔，许伟彬．复杂土壤深井接地电阻的计算方法［J］ ．气象研究与应用， 2007， 28 （4）： 58－61．

［17］傅俊霖，黄君健，何肖珍．防雷装置接地电阻的认识和探讨 ［J］ ．气象研究与应用， 2007， 28 （2）： 66－67．

［18］翟玉泰，于东海，王立民．接地电阻测试影响因素分析［J］ ．气象研究与应用， 2012， 33 （3）： 91－93．

［19］于潇，刘开道，胡定．一次接地电阻测量的不确定度评定与分析 ［J］ ．气象研究与应用，2014，35（2）：105－107．

［20］朱宣儒，何瑜，缪世宁．大型接地网的测试实践 ［J］．广西气象， 2006， 27 （S2）： 132＋0＋121．