“不同土壤类型下电阻率影响因素的试验研究” 课题为2014年度内蒙古自治区气象局科技创新项目,课题编号：nmqxkjcx201408。

土壤电导率是反映土壤质量和物理性质的重要参数,是土壤科学中的一项重要研究内容,故国内外许多土壤学家对土壤电阻率进行了相关研究。

总体看来,目前的研究主要集中在与土壤肥力相关的土壤电导率的物理、化学性质方面,而对于土壤电阻率应用于气象灾害风险区划方面和雷电防护方面的电阻率模拟估算研究却相对较少,鲜有不同土壤类型下电阻率的分布特征进行分析,从而在一定程度上影响了土壤电阻率在防雷减灾等各领域的应用。

基于上述考虑,本研究从土壤温度、含水量对土壤电阻率的影响作用入手,通过野外实地测试方式,研究表层土壤电阻率的分布规律,确定影响土壤电阻率的主导因子,并对土壤电阻率大小进行估算,为雷电灾害风险评估、防雷工程设计施工提供技术支撑,及为雷电灾害风险区划奠定基础,从而为防雷减灾工作提供重要的参考依据。

本项目选择内蒙古中部河套地区农田、草地、沙地等不同土壤类型的17个测试点进行0-60cm土壤剖面电阻率、土壤温度和含水量进行测试。

测试时间为2014年、2015年的5月-10月。

每次测试现场用GPS定位采样点的经度、纬度坐标,使用美国产2265FS便携式土壤电导仪测量各类型土壤不同深度的土壤电导率和温度,同时使用美国SPECTRUM TDR 100 Item 6440FS土壤水分测定仪测量土壤水分（体积含水量）。

根据研究区土壤电阻率等参数的测试特征,测试数据的质量控制主要通过缺失检验、逻辑检验来完成,然后通过应用SAS和Matlab软件编程实现土壤测试参数的常规数理统计分析、线性回归等分析,及运用偏最小二乘回归、BP神经网络法对土壤电阻率进行了建模测算,预测精度的检验主要采用平均相对误差和均方根误差函数,平均相对误差和均方根误差最小方为合适。

通过分析揭示了不同植被覆盖类型下、不同深度的土壤电阻率等参数的分布规律;运用多元线性回归、偏最小二乘回归和BP神经网络模型对不同植被覆盖类型下土壤电阻率进行模拟及试报,偏最小二乘回归模型以及BP神经网络模型对土壤电阻率测算皆有较好效果,确立了不同植被覆盖类型下土壤电阻率与其影响因子的定量关系。

研究成果对雷电灾害风险评估、防雷工程设计施工具有重要的指导意义,为雷电灾害孕灾环境敏感性区划提供技术支撑,从而为防雷减灾工作提供重要的参考依据。