基于探地雷达的盐渍土探测研究综述

覃育祥 白育铭 胡昕 李瑶瑶

摘 要：近年来，探地雷达作为一种具有无损探测、高效、高分辨率等优势的物理勘探手段，被广泛应用于道路勘探、工程质量检查、灾害地质调查等领域，地质雷达在获取普通非盐渍土信息方面的技术相对趋于完善与成熟，而与盐渍土相关的探地雷达探测及其成果却少见，仅有少数研究人员在此方面进行探索研究。本文对探地雷达基本原理进行简述，介绍国内学者利用地质雷达探测盐渍土的研究进展与成果，总结研究现状并提出进一步研究展望。

关键词：探地雷达;盐渍化;含盐量

0 前言

盐渍土是人们习惯地对盐化土壤、碱化土壤、盐土和碱土的总称，是指土壤因含盐量过高而导致植物无法正常生长发育的土地，可分为盐土和碱土两个土类。目前主要分布在西北干旱地区如新疆、宁夏、青海等地，东北、华北和沿海地区也有相当面积。盐渍土形成的原因众多，主要归结为自然因素与人为因素，因每个地区形成的盐渍土类型不同，其具体原因也不同。盐渍土土壤含盐量高，造成土壤贫瘠、农作物产量下降，严重制约着土地资源的利用，影响农业的发展以及造成区域生态环境的恶化。准确获取盐渍土盐分信息，对于改良土壤盐碱化、促进农业发展以及改善生态环境具有重大意义。对于评价区域盐渍土状况，我国传统的方法是取样分析，该方法需进行取样并带到实验室测量分析，耗时、周期长、成本高而且过程复杂，难以实现高精度的快速测定。

1 探地雷达原理及在盐渍土探测中的应用

探地雷达是一种探测地表下结构和埋设物的新型勘测技术，利用电磁波对地表的穿透能力，向地下发射某种形式的电磁波，电磁波进入地层后遇到电性变化界面后反射回波信号，反射信号接收天线通过主机处理以波形状态在显示器上显示[1-4]。

1904年，德国科学家Hutsemeyer首次使用电磁波探测地下隐埋的金属物，由此揭开了电磁波探测的序幕[5-7]。1926年Hdlsenbeck第一个提出应用电磁脉冲技术探测地下目标物，并指出介电常数变化界面会产生电磁波反射[8]。随后由于地下介质比空气具有更强的电磁能量衰减特性，加之地质情况的复杂性，电磁波在地下的传播要比空气中的传播复杂得多。因此探地雷达应用初期，仅限于对电磁波吸收很弱的冰层、岩盐等介质的探测[2， 8]。我国在近十几年也开始对探地雷达进行了研究并取得了丰硕的成果，如1994年李大心[4]教授编写了《探地雷达方法与应用》，该书介绍了探地雷达的理论和基本检测方法，为推动探地雷达的发展与应用起到了重要的作用。同时，我国也有自主研发的探地雷达系统，如中国电波所、东南大学等有研发出了自己的产品，有力地促进了探地雷达技术在国内的发展。

探地雷达应用在公路路基、测定土壤含水量等领域已趋于完善与成熟并取得较丰硕的成果，但探地雷达应用在探测盐渍土方面的技术研究较少，仅有少量的学者进行探索与研究，目前国内主要研究成果如下：

2001年，徐白山等学者首先在吉林西部盐碱与沙化地区利用探地雷达技术进行探测，提出通过雷达图像给出盐碱化土壤的变化详细资料和土层结构特征，辨别出盐碱化程度不同的区域，同时也为类似地区的开展工作奠定了可行性论证的基础[9]。2002年，再次研究地质雷达信息与土壤含盐量、pH值、有机质含量、含水量等参数的相关关系及探测与检测技术方法，结果显示该方法是具有可行性的[10， 11]。

2005年，薛建等学者利用探地雷达在吉林西部地区对土壤碱化层进行探测，提出盐碱土对雷达波的吸收主要是对低频分量的吸收，通过观察频谱中高频峰值与土壤有机含量的相关性可大体判定土壤的盐碱化程度[12]。但研究侧重于在雷达剖面上对耕地、盐碱地以及过渡带边界的划分，而对于盐渍化土壤以及改良后的盐渍化土壤评估在探地雷达应用上是否具有有效性以及精度性如何尚未有一个定论。在此基础上，2009年，彭亮等学者在白银市平川区盐渍土地区运用探地雷达与地球化学方法对盐渍化土壤进行探测，提出雷达图像对盐碱地在垂向上可分为积累的和包气带，同时对改良后的盐渍土进行了探测而形成对比以更好地佐证盐渍土的雷达图像的精确度[13]。

2 展望与结语

目前国内对于探地雷达应用在探测盐渍土情况方面的研究主要集中在干旱与半干旱地区以及吉林西部盐碱地区，滨海地区研究相对较少，研究学者可进一步对滨海地区评定盐渍土情况展开进一步的研究，同时探地雷达应用在冻土地区的盐渍土评定也存在可能性。大部分研究人员使用单一频率的电磁波探测盐渍土层，建议采用不同频率的电磁波探测盐渍土层，进行多次探测，获取精度更高的数据以保证实验具有更高的准确性。建议在采探测盐渍土层的同时进行实地取样分析，对雷达分析结果进行对比验证以获取更权威的结论。

参考文献：

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