Лабораторна робота № 2. Методи визначення температури грунту та їх практичне застосування

Обладнання: комплект колінчастих термометрів Савінова, строковий ртутний термометр, максимальний термометр, мінімальний термометр, термометр-щуп, витяжний (глибинний) термометр.

Завдання 1. Дати характеристику основних показників теплового режиму грунту і методів їх визначення:

- показники теплового режиму;

- прилади, обладнання, їх застосування.

Завдання 2. Ознайомитись з приладами для визначення температури грунту, представленими у лабораторії. Для кожного з термометрів визначити діапазон виміру температурних показників, ціну поділок (від найбільшої до найменшої) та сферу застосування.

Завдання 3. Замалювати у зошиті та описати будову і принцип дії основних приладів для визначення температури глибинних шарів грунту:

- колінчастих термометрів Савінова;

- глибинного (витяжного) термометра;

- термометра-щупа.

Завдання 4 (Висновок). У висновку проаналізуйте агроекологічне значення температурних показників грунту, порівняйте дані свого варіанту з іншим, обираючи для порівняння метеорологічні станції, розташовані в різних природно-кліматичних зонах України.

Теоретичні відомості до роботи

 

Основні прилади для визначення температури грунту

Температуру грунту на метеостанціях визначають за допомогою:

- строкового, максимального, мінімального термометра – на поверхні грунту;

- колінчастих термометрів Савінова (на глибині 5, 10, 15, 20 см);

- глибинних витяжних термометрів (на глибині 0,4, 0,8, 1,2, 1,6, 1,8, 3,2 м);

- термометра-щупа (в експедиційних, похідних умовах).

 

Для встановлення цих приладів на метеомайданчику готується ділянка розміром 2 м на 1 м (рис. 11), яка повністю звільняється від рослинності, дернини, грунт розпушується та вирівнюється.

Безпосередньо на поверхні ділянки на грунт кладуться термометри строковий, мінімальний та максимальний. Колінчасті термометри Савінова (рис. 9) закопуються у вертикальному положенні в грунт на глибини 5, 10, 15, 20 см. При цьому шкала термометра залишається ззовні – тому покази можна знімати, не витягуючи їх на поверхню. Резервуар (приймальна частина приладу) знаходиться на відповідній глибині, відділений від верхньої частини приладу шаром теплоізоляційного матеріалу (скловати тощо). Трубка термометра Савінова має у нижній частині вигин під кутом 75⁰, що забезпечує міцне утримування приладу в грунті, опірність до поривів вітру тощо.

Глибинні (витяжні) термометри (рис. 10) встановлюються у спеціальних шахтах, з яких витягуються для зняття показів. Теплоізоляція забезпечується за рахунок конструкції корпусу приладу. Максимальна глибина, на якій вимірюється температура грунту, становить 3,2 м. У таблиці (див. Варіанти завдань до лабораторної роботи № 2) наводяться результати вимірів температурних показників грунту на усіх стандартних глибинах витяжними термометрами.

 

 

Рис. 9. Грунтовий колінчастий термометр Савінова ТМ-5

 

Грунтовий термометр Савінова являє собою ртутний термометр з капіляром, подовженим в ділянці між резервуаром і початком шкали і зігнутим в цій частині під кутом 135 °. Подовження капіляра визначається глибиною занурення термометра. Термометри Савінова встановлюються на метеорологічних станціях серіями на теплий сезон для спостережень на глибинах 5, 10, 15, 20 см.
Температура поверхні грунту - це температура його верхнього шару (товщиною кілька міліметрів), вільного від рослинного покриву, добре розпушувана та не затінена від сонця, а в зимовий час при наявності снігового покриву - температура поверхні снігу. Вимірюється термометром, що лежить відкрито на поверхні грунту і снігового покриву, при цьому резервуар термометра занурений у грунт (сніговий покрив). Вимірювання температури поверхні грунту має великі методичні труднощі через неможливість затінити термометр від дії радіації і внаслідок відмінності радіаційних властивостей резервуара та грунту (снігу).

Температура грунту на глибині вузла кущіння озимих культур вимірюється в термін спостереження, а також між термінами спостережень вимірюється мінімальна та максимальна температура в шарі грунту на глибині 2,5-3,5 см від поверхні землі (° С) спеціальними максимально - мінімальними термометрами.
Температура грунту та грунту на глибинах (грунтових горизонтах) - це температура, обумовлена показаннями термометрів та інших датчиків, встановлених на певних глибинах. На метеорологічних станціях температура грунту на глибинах 5, 10, 15, 20 см на оброблюваних ділянках без рослинного покриву визначається в теплу пору року термометрами ТМ-5 Савінова; на глибинах 20, 40, 80, 120, 160, 240 і 320 см - станційними витяжними грунтово-глибинними термометрами під природним покривом.

Рис.10 – Загальний вигляд установки витяжних грунтово-глибинних термометрів

 

Рис. 11. Витяжні грунтово-глибинні термометри і термометри ТМ-5 Савінова на метеорологічному майданчику

 

Температура грунту має суттєвий вплив на формування термічного режиму атмосфери. Дані про температуру грунту необхідні для вирішення багатьох прикладних задач: вони використовуються в сільському господарстві, у будівництві, при експлуатації доріг та підземних комунікацій і. т. д.

Тепловий режим грунту визначається надходженням тепла і залежить від мінералогічного складу грунту, пористості і вологості, які визначають його теплоємність, теплопровідність, а також залежить від мікрорельєфу, експозиції схилів, рослинності і т. д.
Основним джерелом тепла, що надходить у грунт, є промениста енергія сонця, яка засвоюється поверхневим шаром. Це тепло передається в нижні шари, а також витрачається на нагрівання повітря і випаровування води.

Той шар грунту, в якому виявляються добові і річні коливання температури залежно від припливу сонячної радіації, носить назву активного або діяльного шару.