技術數據篇導引

土壤電阻率的相關參數與土壤電阻率的測量方法

瀏覽：14617 來源：通信人在線日期：2019-10-06

土壤電阻率（Earth Resistivity）在我國相關標準中給出的定義為：表征土壤導電性能的參數，它的值等于單位立方體土壤相對兩面間測得的電阻，通常用的單位是Ω·m。我們知道，通信接地系統的接地電阻主要由大地土壤電阻、接地體本身的電阻、接地引線電阻等組成，而起決定性作用的是土壤電阻，衡量土壤電阻大小的物理量即是土壤的電阻率。因此，土壤電阻率成為影響接地系統中接地電阻大小的關鍵因素。

欲詳細了解接地系統接地電阻概念介紹的請進入。

一、土壤的導電性

土壤是一種多孔并具有毛細管作用的物質，它由固體、液體和氣體三部分組成，電流能在土壤內傳導，主要是土壤溶液的作用。電流通過土壤的固體部分的能力很弱，它與固體顆粒大小和顆粒之間的接觸的緊密程度有關。在外加電場的作用下，土壤的溶液內產生離子位移，因而引起土壤的導電現象。土壤內離子密度越大，導電性能越好。土壤電阻率是土壤的一種基本物理特性，是土壤在單位體積內的正方體相對兩面間在一定電場作用下，對電流的導電性能。一般取每邊長為10mm的正方體的電阻值為該土壤電阻率ρ，單位為Ω·m。影響土壤電阻率的因子主要有：土壤類型、含水量、含鹽量、溫度、土壤的緊密程度等化學和物理性質，同時土壤電阻率隨時深度變化較橫向變化要大很多。常見材料的電阻率詳見下圖1-0，由圖1-0可以看出土壤為半導體材料。

圖1-0：常見材料的電阻率

二、土壤的電阻率

土壤電阻率的大小與土壤地質期和地質構造有極大的關系，對于土壤地質期和地質構造與土壤電阻率的關系詳見下表2-1。下表2-2和下表2-3分別匯總了各種性質土壤的電阻率和各種性質土壤的電阻率平均值，以供查閱參考。

表2-1：土壤電阻率與土壤地質期和地質構造的關系表

表2-2：各種性質土壤的電阻率

表2-3：各種土壤的電阻率的平均值

上述表中給出了許多性質的土壤和石質，如何識別呢？請參見下附錄。

附錄：土、石質的分類

三、土壤電阻率的影響因素

1、溫度的影響

溫度對土壤電阻率的影響主要表現在，當溫度超過100℃時由于水分的蒸發使電阻增大；當溫度為0℃，水變為冰時土壤電阻率突然上升。土壤電阻率與溫度的關系如下表3-1所示，下圖3-1給出了土壤電阻率與溫度的變化曲線。

表3-1：土壤與沙混合的粘土電阻率與溫度的關系（含水量約為15%）

圖3-1：土壤電阻率與溫度的變化曲線示意圖

2、濕度的影響

土壤的導電作用是由土壤中所含有的可溶性酸、堿、鹽類造成的。當它們溶解時，就會發生電解作用。所以濕度對大地電阻系數的影響很大。在一年之中，土壤電阻率的變化很大，一般說來，土壤濕度愈大，土壤電阻率就愈小，但濕度達到25%以上時，變化就較小了，如下表3-2-1所示；下圖3-2給出了土壤電阻率與濕度的變化曲線。另外，從電解的觀點看，含水量對土壤電阻的影響正與所含水的成份有關，各種水的電阻率詳見下表3-2-2。

表3-2-1：土壤電阻率與含水量的關系

圖3-2：土壤電阻率與濕度的變化曲線示意圖

表3-2-2：各種水的電阻率

3、化學成分的影響

從電解導電的機理來看，當土壤中含有鹽、碳、堿成分的，其電阻率會顯著下降，一般以含鹽最有代表性。下表3-3是在含水量為15%、地溫為17℃時土壤含鹽率與土壤電阻率的關系；下圖3-3給出了土壤電阻率與含鹽量的變化曲線。

表3-3：沙黏土中含鹽量與土壤電阻率的關系

圖3-3：土壤電阻率與含鹽量的變化曲線示意圖

4、物理性質的影響

土壤物理性質是指土壤物理顆粒的大小、顆粒的分布、顆粒的密度性與土壤物質結構的分布等。土壤的密度愈小、土壤微粒之間的接觸面積就愈小，接觸電阻增大，因而土壤電阻率就愈大，反之亦然。由此可見，埋射接地裝置時，回填土時一定要壓緊土壤，充分夯實。

應當注意，以上各表提供的數字只能在缺乏土壤電阻率的實際資料時作為參考用，且只能當作可能存在的電阻率的數量級參考，在具體設計接地系統時，還應到現場實測。

四、土壤電阻率的測量

依據GB/T 17949.1《接地系統的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則第1部分：常規測量》，測量土壤電阻率ρ的主要方法有：土壤試樣法、三點法（深度變化法）、兩點法（西坡Shepard土壤電阻率測定法）、四點法（又有等距法或溫納（Wenner）法和非等距法或施倫貝格-巴莫（Schlumberger-Palmer）之分）等。若要詳細了解這些測量方法具體內容的請查閱GB/T 17949.1標準的原文，見下附件。為了得到較為準確的結果，標準中還給出了各測量方法下相關因素的分析。