本书在详细论述土壤大孔隙流国内外研究进展的基础上，开展土柱CT扫描实验，得到不同土柱各横断面的CT扫描图像；采用基于GIS的图像处理技术，左拐弯和九方向判断相结合的大孔隙空间结构识别技术以及逐层分析法和向上、向下追踪法相结合的大孔隙空间结构特征参数分析技术，得到大孔隙空间分布特征；开展含有大孔隙的室内土柱和土槽人工降雨实验，确定大孔隙土壤水力参数和溶质运移参数，分析评价大孔隙流对产汇流的影响。构建考虑大孔隙分布的不同尺度的产汇流模型，采用Lattice Boltzmann方法进行求解。 本书可供农田灌溉、土壤物理、水土保持、流域产汇流和水环境保护等领域的科技人员使用，也可作为上述专业高年级本科生、研究生和相关教师的参考书。
样章试读
目录
- 《水科学前沿丛书》出版说明
序
前言
第1章 土壤大孔隙流及其对坡面产汇流影响的研究进展
1.1 研究背景与目的意义
1.1.1 背景介绍
1.1.2 目的意义
1.2 优先流的分类及其基本理论
1.3 大孔隙流理论的研究现状
1.3.1 大孔隙的定义
1.3.2 大孔隙的成因
1.3.3 大孔隙流产生的条件
1.3.4 大孔隙流产生的影响及后果
1.3.5 影响大孔隙流的因素
1.4 大孔隙流理论的发展趋势
1.4.1 分形几何在土壤学及大孔隙流理论中的应用
1.4.2 流体力学新方法在大孔隙流理论中的应用
1.4.3 大孔隙流理论发展趋势
1.5 土壤大孔隙流实验技术研究进展
1.5.1 土壤大孔隙结构的观测技术
1.5.2 大孔隙土壤中含水量及其空间分布特征的观测技术
1.5.3 大孔隙土壤水力学特征参数的观测技术
1.5.4 大孔隙流室内和田间实验
1.5.5 大孔隙流实验技术进展总结
1.6 土壤大孔隙流模拟技术研究进展
1.6.1 两域(two-domain)模型
1.6.2 多域(multi-domain)模型
1.6.3 数值(numerical)模型
1.6.4 两阶段(two-phase)模型
1.6.5 混合层(mixing-layer)模型
1.6.6 多尺度平均(multiple-scale average)模型
1.6.7 随机(stochastic)模型
1.6.8 模拟技术研究进展总结
1.7 大孔隙流及溶质迁移数值软件
1.7.1 MACRO模型
1.7.2 HYDRUS模型
1.7.3 IN^3M模型
1.7.4 RZWQM模型
1.7.5 SIMULAT模型
1.7.6 可用于大孔隙流计算的其他模型
1.8 大孔隙流理论在流域模型中的应用进展
1.8.1 DSFDM模型
1.8.2 DHSVM模型
1.8.3 CATFLOW模型
1.8.4 MIKE-SHE模型
1.8.5 HYDAS-DRAIN模型
参考文献
第2章 CT确定土壤大孔隙空间分布
2.1 CT扫描原理
2.2 国内外研究进展
2.3 CT扫描实验材料和图像处理
2.3.1 土柱
2.3.2 CT扫描
2.3.3 图像处理
2.4 大孔隙空间网络的识别
2.5 大孔隙空间网络参数的确定
2.5.1 大孔隙网络和分支
2.5.2 弯曲度
2.5.3 空间水力半径
2.5.4 大孔隙网络的密度、配位数、连通性和亏格
2.5.5 确定大孔隙空间网络分布参数
2.5.6 大孔隙网络分布参数的分析
2.6 照影剂在土壤大孔隙中的运移
参考文献
第3章 大孔隙土壤水力参数和溶质运移参数研究
3.1 土壤基本性质
3.2 饱和导水率的确定
3.2.1 土壤基质的饱和导水率
3.2.2 土壤大孔隙的饱和导水率计算
3.2.3 原状土壤整体的饱和导水率
3.2.4 饱和导水率实验
3.2.5 土壤大孔隙饱和导水率估算值与实测值的对比分析
3.3 土壤水动力弥散系数的确定
3.3.1 实验材料、原理和方法
3.3.2 大孔隙对土壤水动力弥散系数的影响
3.4 土壤水分特征曲线
3.4.1 土壤水分特征曲线及应用
3.4.2 描述土壤水分特征曲线的模型
3.4.3 土壤水分特征曲线的测定
3.4.4 土壤水分特征曲线的拟合及运动参数的推求
3.4.5 大孔隙对土壤水分特征曲线形状的影响
3.4.6 大孔隙对土壤水分特征曲线参数的影响
3.4.7 大孔隙对田间持水量和凋萎系数的影响
3.5 比水容重和土壤非饱和导水率
3.5.1 原状土和扰动土比水容重的对比分析
3.5.2 原状土和扰动土非饱和导水率的比较分析
参考文献
第4章 大孔隙土柱水流实验和土槽人工降雨实验研究
4.1 大孔隙土柱水流实验
4.1.1 实验材料与方法
4.1.2 大孔隙数量对水分在土壤中运移的影响
4.1.3 大孔隙形状对水分在土壤中运移的影响
4.1.4 大孔隙直径对水分在土壤中运移的影响
4.2 土槽人工降雨实验
4.2.1 实验设计
4.2.2 下垫面和降雨强度对产汇流及溶质迁移转化的影响
参考文献
第5章 基于格子波尔兹曼方法的大孔隙土壤下渗模型研究
5.1 格子波尔兹曼方法的基本原理
5.1.1 LBM-BGK模型简介
5.1.2 Burgers方程还原方法
5.2 两域模型的构建及数值解法研究
5.2.1 两域模型的构建方法概述
5.2.2 两域模型构建
5.2.3 两域模型的数值解法研究
5.3 土柱下渗模型及验证
5.3.1 土柱实验介绍
5.3.2 均质模型在扰动土柱水盐运移模拟中的应用
5.3.3 两域模型在原状土柱水盐运移模拟中的应用
5.4 坡面下渗模型分析及验证
5.4.1 建模原理
5.4.2 模型参数及求解
5.4.3 模型率定及验证
参考文献
第6章 含有大孔隙的坡面汇流模型以及溶质流失模型研究
6.1 坡面汇流模型分析及验证
6.1.1 引言
6.1.2 坡面运动波讨论
6.1.3 Preissmann四点隐式差分法
6.1.4 Lattice Boltzmann法
6.1.5 方法比较
6.1.6 实验验证
6.2 溶质流失模型分析和验证
6.2.1 引言
6.2.2 影响土壤溶质流失的因素
6.2.3 大孔隙对坡面溶质流失的影响
6.2.4 模糊神经网络
6.2.5 建模思想
6.2.6 仿真验证
参考文献
第7章 基于大孔隙的流域产汇流模型研究
7.1 模型构建
7.1.1 产流模型
7.1.2 汇流模型
7.2 流域概况介绍
7.2.1 自然地理概况
7.2.2 水文气象情况
7.2.3 资料整理
7.2.4 精度指标
7.3 模型应用
参考文献
京公网安备 11010102004214号