[发明专利]基于双电层静电场特征函数的土壤复介电常数混合模型

权利要求书

1.基于双电层静电场特征函数的土壤复介电常数混合模型，包括以下步骤：

⑴采集土壤样本，测量土壤湿度W、温度T、比表面积A_S、比重ρ_s、容重ρ_b；确定所需的微波频率f；并按下式分别求出孔隙度P、干土体积V_ss、空气体积V_air、最大强结合水含量V_maxsb和最大结合水含量V_maxb；

P=ρ_b/ρ_s；V_ss = 1 – P；V_air = P – W；V_maxsb = 3.6A_S ^0.9ρ_b× 10^-4；V_maxb = 44A_S ^0.9ρ_b×10^-4；

⑵分别获得分段式的自由水含量V_f、结合水含量V_b、弱结合水含量V_wb、强结合水含量V_sb以及分段式的强结合水的体积分数D_sb和弱结合水的体积分数D_wb；所述分段式的自由水含量V_f、结合水含量V_b、弱结合水含量V_wb、强结合水含量V_sb是指：

当WV_maxb时, V_f = W – V_maxb, V_b = V_maxb, V_wb = V_maxb – V_maxsb,V_sb = V_maxsb；

当V_maxsbW≤V_maxb时, V_f = 0; V_b = W, V_wb = W – V_maxsb,V_sb = V_maxsb；

当W≤V_maxsb时, V_f = 0; V_b = W, V_wb = 0, V_sb = W；

所述分段式的强结合水的体积分数D_sb和弱结合水的体积分数D_wb是指：

当WV_maxb时, D_sb=V_maxsb/V_maxb, D_wb= (V_maxb – V_maxsb)/V_maxb；

当V_maxsbW≤V_maxb时, D_sb=V_maxsb/W, D_wb= (W – V_maxsb)/W；

当W≤V_maxsb时, D_sb=1, D_wb= 0；

⑶根据弱结合水介电常数实部特征函数ε'_c和自由水介电常数实部ε'_f确定弱结合水复介电常数实部ε'_wb：

ε_wb' = ε'_c×ε'_f ；

所述弱结合水介电常数实部特征函数ε'_c的表达式为：

；

其中：a₁= 0.179，b₁ = 0.205，均为拟合参数；

所述自由水介电常数实部ε'_f的表达式为：

式中：；

；

⑷根据弱结合水介电常数虚部特征函数ε_c和盐溶液介电常数虚部ε_sla确定弱结合水复介电常数虚部ε_wb：

ε_wb = ε_c×ε_sla；

所述弱结合水介电常数虚部特征函数ε_c的表达式为：

；

⑸按下式确定结合水的复介电常数的实部ε'_b和虚部ɛ_b：

；；

式中：ε_sb'=3.2，为强结合水复介电常数的实部；ε_sb=0.1，为强结合水复介电常数的虚部；

⑹确定土壤介电常数的实部ε'_soi和虚部ε_soil：

；

；

所述盐溶液介电常数虚部ε_sla的表达式为：

；

式中：；

；

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