基于探地雷達的鹽漬土探測研究綜述

覃育祥 白育銘 胡昕 李瑤瑤

摘 要：近年來，探地雷達作為一種具有無損探測、高效、高分辨率等優勢的物理勘探手段，被廣泛應用于道路勘探、工程質量檢查、災害地質調查等領域，地質雷達在獲取普通非鹽漬土信息方面的技術相對趨于完善與成熟，而與鹽漬土相關的探地雷達探測及其成果卻少見，僅有少數研究人員在此方面進行探索研究。本文對探地雷達基本原理進行簡述，介紹國內學者利用地質雷達探測鹽漬土的研究進展與成果，總結研究現狀并提出進一步研究展望。

關鍵詞：探地雷達;鹽漬化;含鹽量

0 前言

鹽漬土是人們習慣地對鹽化土壤、堿化土壤、鹽土和堿土的總稱，是指土壤因含鹽量過高而導致植物無法正常生長發育的土地，可分為鹽土和堿土兩個土類。目前主要分布在西北干旱地區如新疆、寧夏、青海等地，東北、華北和沿海地區也有相當面積。鹽漬土形成的原因眾多，主要歸結為自然因素與人為因素，因每個地區形成的鹽漬土類型不同，其具體原因也不同。鹽漬土土壤含鹽量高，造成土壤貧瘠、農作物產量下降，嚴重制約著土地資源的利用，影響農業的發展以及造成區域生態環境的惡化。準確獲取鹽漬土鹽分信息，對于改良土壤鹽堿化、促進農業發展以及改善生態環境具有重大意義。對于評價區域鹽漬土狀況，我國傳統的方法是取樣分析，該方法需進行取樣并帶到實驗室測量分析，耗時、周期長、成本高而且過程復雜，難以實現高精度的快速測定。

1 探地雷達原理及在鹽漬土探測中的應用

探地雷達是一種探測地表下結構和埋設物的新型勘測技術，利用電磁波對地表的穿透能力，向地下發射某種形式的電磁波，電磁波進入地層后遇到電性變化界面后反射回波信號，反射信號接收天線通過主機處理以波形狀態在顯示器上顯示[1-4]。

1904年，德國科學家Hutsemeyer首次使用電磁波探測地下隱埋的金屬物，由此揭開了電磁波探測的序幕[5-7]。1926年Hdlsenbeck第一個提出應用電磁脈沖技術探測地下目標物，并指出介電常數變化界面會產生電磁波反射[8]。隨后由于地下介質比空氣具有更強的電磁能量衰減特性，加之地質情況的復雜性，電磁波在地下的傳播要比空氣中的傳播復雜得多。因此探地雷達應用初期，僅限于對電磁波吸收很弱的冰層、巖鹽等介質的探測[2， 8]。我國在近十幾年也開始對探地雷達進行了研究并取得了豐碩的成果，如1994年李大心[4]教授編寫了《探地雷達方法與應用》，該書介紹了探地雷達的理論和基本檢測方法，為推動探地雷達的發展與應用起到了重要的作用。同時，我國也有自主研發的探地雷達系統，如中國電波所、東南大學等有研發出了自己的產品，有力地促進了探地雷達技術在國內的發展。

探地雷達應用在公路路基、測定土壤含水量等領域已趨于完善與成熟并取得較豐碩的成果，但探地雷達應用在探測鹽漬土方面的技術研究較少，僅有少量的學者進行探索與研究，目前國內主要研究成果如下：

2001年，徐白山等學者首先在吉林西部鹽堿與沙化地區利用探地雷達技術進行探測，提出通過雷達圖像給出鹽堿化土壤的變化詳細資料和土層結構特征，辨別出鹽堿化程度不同的區域，同時也為類似地區的開展工作奠定了可行性論證的基礎[9]。2002年，再次研究地質雷達信息與土壤含鹽量、pH值、有機質含量、含水量等參數的相關關系及探測與檢測技術方法，結果顯示該方法是具有可行性的[10， 11]。

2005年，薛建等學者利用探地雷達在吉林西部地區對土壤堿化層進行探測，提出鹽堿土對雷達波的吸收主要是對低頻分量的吸收，通過觀察頻譜中高頻峰值與土壤有機含量的相關性可大體判定土壤的鹽堿化程度[12]。但研究側重于在雷達剖面上對耕地、鹽堿地以及過渡帶邊界的劃分，而對于鹽漬化土壤以及改良后的鹽漬化土壤評估在探地雷達應用上是否具有有效性以及精度性如何尚未有一個定論。在此基礎上，2009年，彭亮等學者在白銀市平川區鹽漬土地區運用探地雷達與地球化學方法對鹽漬化土壤進行探測，提出雷達圖像對鹽堿地在垂向上可分為積累的和包氣帶，同時對改良后的鹽漬土進行了探測而形成對比以更好地佐證鹽漬土的雷達圖像的精確度[13]。

2 展望與結語

目前國內對于探地雷達應用在探測鹽漬土情況方面的研究主要集中在干旱與半干旱地區以及吉林西部鹽堿地區，濱海地區研究相對較少，研究學者可進一步對濱海地區評定鹽漬土情況展開進一步的研究，同時探地雷達應用在凍土地區的鹽漬土評定也存在可能性。大部分研究人員使用單一頻率的電磁波探測鹽漬土層，建議采用不同頻率的電磁波探測鹽漬土層，進行多次探測，獲取精度更高的數據以保證實驗具有更高的準確性。建議在采探測鹽漬土層的同時進行實地取樣分析，對雷達分析結果進行對比驗證以獲取更權威的結論。

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