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摘要
BRUTSAERT理论模型是非饱和土壤介质中弹性波传播的理论模型,主要用于描述声波纵波声速与农业土壤饱和度之间的关系。为探究BRUTSAERT理论模型应用在土壤水分检测中的可行性,该研究系统介绍了BRUTSAERT理论模型,分析了其在土壤含水量检测中的适用条件,并在经典BRUTSAERT模型中引入了适当的简化和假设,推导出在不同物理条件下各农业土壤的纵波声速值与土壤水分关系曲线,以及进行土壤声速测量的合适声频。结果表明,1)当声波发射器和拾音器之间的距离为0.2 m时,且声波频率范围固定在380～708 Hz之间,在任何土壤类型中BRUTSAERT理论模型都是有效的。2)前人关于BRUTSAERT模型中复合流体体积模型公式存在争议,该研究表明复合流体体积模型的定义公式不会对其结果产生大的影响。3)经典BRUTSAERT模型中土壤泊松比为固定值(0.20),然而干燥土壤和饱和土壤之间的泊松比有明显差异,对于非饱和多孔集料(如土壤和砂土),使用固定且与饱和度无关的泊松比是值得怀疑的。该研究可为BRUTSAERT理论模型在土壤水分检测领域的应用研究提供参考。
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