非飽和土壤水流運動及溶質遷移

內容概要

本書總結了土壤水和溶質運動的基本理論及學科發(fā)展的最新進展，是作者主持和主要參加的國家自然科學基金等多項基礎性研究項目成果的系統(tǒng)總結和提升。全書共8章，第1章闡述了研究土壤水和溶質遷移理論的意義；第2、3章論述了土壤物理、水動力性質及土壤水運動基本理論；第4、5章分別對蒸發(fā)、入滲條件下的土壤水分運動進行了描述；第6章剖析了土壤一植物一大氣連續(xù)體理論；第7章論述了土壤溶質遷移及生長動力學模擬；第8章采用數(shù)值方法求解土壤水運動和溶質遷移方程。    本書可供水利水電工程、農業(yè)水土工程、土壤水環(huán)境等相關專業(yè)的工程技術人員和有關師生參考，也可作為土壤水動力學課程研究生教材。

書籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  土壤水運動理論研究發(fā)展概況  1.2  土壤水運動理論研究對象及意義    1.2.1  土壤水運動與水資源    1.2.2  節(jié)水灌溉與非飽和土壤水運動    1.2.3  農田排水中的土壤水流動問題    1.2.4  土壤水運動與環(huán)境問題    1.2.5  土壤水非均勻流動  參考文獻第2章  土壤物理及水動力性質  2.1  土壤物理性質    2.1.1  土壤分類    2.1.2  土壤粒徑分布    2.1.3  土壤物理常數(shù)  2.2  土壤孔隙水動力性質    2.2.1  Newton黏性定律    2.2.2  Young-Laplace方程    2.2.3  Hagen-Poiseuille方程  2.3  土壤結構分形描述    2.3.1  分形定義    2.3.2  分形維數(shù)    2.3.3  分形幾何與土壤結構    2.3.4  多重分形    2.3.5  土壤孔隙的分形特征    2.3.6  土壤的質量分形維數(shù)    2.3.7  土壤的孔隙分形維數(shù)  2.4  土壤水勢  參考文獻第3章  土壤水運動基本理論  3.1  土壤水運動基本方程    3.1.1  土壤水運動基本方程推導    3.1.2  土壤水運動基本方程定解條件  3.2  土壤水動力參數(shù)    3.2.1  土壤水分特征曲線    3.2.2  非飽和水力傳導度    3.2.3  擴散率和容水度    3.2.4  各向異性張量的處理  3.3  土壤水、熱、汽耦合運動方程    3.3.1  非等溫條件下的土壤水運動方程    3.3.2  非等溫熱流運動方程    3.3.3  土壤水、熱、汽運動參數(shù)  3.4  考慮非均勻流動的連續(xù)性方程本構關系    3.4.1  活動性流場模型    3.4.2  活動性流場模型本構關系和流體分形特性關系  參考文獻第4章  蒸發(fā)條件下的土壤水分運動  4.1  蒸發(fā)條件下土壤水分運動物理過程    4.1.1  形成干土前的表土蒸發(fā)    4.1.2  形成干土后的表土蒸發(fā)  4.2  潛水蒸發(fā)    4.2.1  潛水蒸發(fā)的主要影響因素    4.2.2  無作物生長條件下的潛水蒸發(fā)    4.2.3  作物生長條件下的潛水蒸發(fā)  參考文獻第5章  入滲條件下的土壤水分運動  5.1  入滲條件下的土壤水分運動物理過程    5.1.1  土壤水的入滲過程    5.1.2  入滲邊界概化  5.2  入滲條件下的土壤水分運動模擬    5.2.1  Green-Ampt模型    5.2.2  土壤水入滲經驗公式    5.2.3  非均勻入滲模擬  5.3  用解析法求解入滲條件下的土壤水分運動  5.4  結構性流動通道對于入滲的影響  參考文獻第6章  土壤-植物-大氣連續(xù)體理論  6.1  土壤-植物-大氣連續(xù)體基本概念  6.2  土壤-植物-大氣連續(xù)體系統(tǒng)能量平衡理論與方法    6.2.1  系統(tǒng)概化    6.2.2  植物蒸騰量與土壤蒸發(fā)量計算    6.2.3  SPAC系統(tǒng)參數(shù)  6.3  土壤-植物-大氣連續(xù)體系統(tǒng)應用研究    6.3.1  麥秸覆蓋條件下的SPAC系統(tǒng)    6.3.2  塑膜覆蓋條件下的SPAC系統(tǒng)模型  6.4  植物根系吸水模擬    6.4.1  根系吸水模型    6.4.2  作物根系發(fā)育過程及其在生長季節(jié)內變化過程    6.4.3  根系吸水函數(shù)    6.4.4  數(shù)值計算中的根系吸水項處理    6.4.5  二維根系生長模型  6.5  植物生長及物質吸收模擬    6.5.1  冬小麥生長過程的動態(tài)    6.5.2  吸氮子模型    6.5.3  吸氮量在作物體內的分配模擬    6.5.4  植物生長模擬  6.6  水分生產率與灌溉指標關系    6.6.1  水分生產率    6.6.2  灌溉水利用效率    6.6.3  農田總供水效率  參考文獻第7章  土壤溶質遷移及生長動力學模擬  7.1  水動力彌散    7.1.1  水動力彌散機理    7.1.2  水動力彌散系數(shù)  7.2  水動力彌散方程    7.2.1  對流彌散方程推導    7.2.2  定解條件    7.2.3  溶質遷移方程參數(shù)  7.3  植物吸氮模型    7.3.1  對流擴散吸收模型    7.3.2  函數(shù)型吸收模型  7.4  土壤水分、氮素與植物生長動態(tài)模擬    7.4.1  脅迫條件下作物生長動力學原理    7.4.2  土壤水與植物生長關系動力學模擬    7.4.3  水分、氮素脅迫條件下作物生長動力學模擬    7.4.4  多因子影響植物產量模擬  7.5  不同土壤水分狀況下的氮素環(huán)境影響效應    7.5.1  土壤氮素氮平衡計算    7.5.2  節(jié)水條件下土壤氮素損失及利用效率分析    7.5.3  土壤氮素損失與環(huán)境評價模型  參考文獻第8章  土壤水運動和溶質遷移方程數(shù)值解  8.1  有限差分的基本概念    8.1.1  導數(shù)的有限差分近似    8.1.2  差分網(wǎng)格劃分  8.2  有限差分法格式    8.2.1  顯式差分格式    8.2.2  隱式差分格式    8.2.3  中心差分格式  8.3  有限元法求解土壤水運動及溶質遷移方程    8.3.1  Ritz有限元法求解土壤水運動方程    8.3.2  Galerkin有限元法求解土壤水運動和溶質遷移方程  8.4  飽和一非飽和條件下土壤水分運動數(shù)值模擬    8.4.1  滲灌條件下土壤水分運動的數(shù)學模擬    8.4.2  降雨人滲補給條件下土壤水分運動的數(shù)學模擬  參考文獻附錄1  入滲問題的數(shù)值模型附錄2  誤差函數(shù)附錄3  Einstein求和約定

編輯推薦

　　《非飽和土壤水流運動及溶質遷移》是國家自然科學基金項目“土壤溶質非均勻遷移層析成像示蹤及尺度特性研究”（50979076）、國家重點基礎研究發(fā)展計劃（973項目）“華北平原地下水演變機制與調控”第二課題“淺層含水層結構變化與地下水補給變化機理”（2010CB428802-4）及國家自然科學基金重點項目“灌溉排水條件下農田氮磷轉化、運移規(guī)律與控制措施”（50609040）的研究成果。全書對土壤水運動、土壤水循環(huán)、水土系統(tǒng)中溶質遷移理論和方法進行系統(tǒng)的總結與提升。

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