本书为作者主持和主要参加的国家自然科学基金项目（51239009，41371239，41001132，50479063）研究成果的系统总结和提升。
全书共9章，通过对国内外已开展的大量研究进行总结归纳，提出了目前黄土区水分及溶质迁移研究仍存在的问题，进而通过大量室内外试验对非均匀介质分布、特理特性、水分运动以及溶质迁移过程进行了研究及分析；重点论述了土石混合介质、优先流溶质迁移过程及其参数变化，深入探讨了典型土壤类型、迁移离子、孔隙水流速、团粒结构等因数对溶质迁移过程的影响程度；并通过2D土柱实验，研究了不同大孔隙类型因素及其连续性对溶质迁移的影响；最后在已有研究结果的基础上，建立了两个适用于非均匀土壤的数学模型，两模型分别为考虑吸附、降解作用的土壤溶质迁移变系数数学模型和考虑对流弥散、非平衡动力学吸附及微生物降解等情况的溶质迁移转化的动力学模型。
样章试读
目录
- 目录
总序一
总序二
总序三
前言
第1章 绪论 1
1.1 非均匀介质溶质迁移问题研究概述 1
1.1.1 非均匀介质研究对象及意义 1
1.1.2 优先流水分及溶质运移的研究进展 1
1.1.3 含有碎石的非均质土壤水分及溶质运移研究进展 7
1.2 基本研究理论 10
1.2.1 土石混合介质水分运动理论 10
1.2.2 土石混合介质土壤养分运移理论 12
1.3 研究区概况 14
1.3.1 六道沟流域概况 14
1.3.2 优先流研究区域概况 16
1.4 室内试验研究 16
1.4.1 原状土柱优先流溶质迁移的试验研究 16
1.4.2 团聚体土柱室内试验 18
1.4.3 人为大孔隙对溶质迁移影响的室内研究 19
1.4.4 室内条件下碎石对水分溶质运移的影响的试验研究 21
1.4.5 碎石夹层对土石混合介质入渗过程、饱和导水率及溶质运移的影响 23
1.5 田间试验研究 23
1.5.1 田间水分测量试验 23
1.5.2 田间降雨试验 24参考文献 25
第2章 非均匀介质水分运动过程 30
2.1 研究区域非均匀介质分布及其物理特性 30
2.1.1 研究区域非均匀介质分布 30
2.1.2 研究区域土壤物理特性 32
2.2 土壤水非均质流动及其影响 35
2.2.1 土壤水非均质流的形成机理 35
2.2.2 非均质土壤水分运动过程 38
2.3 本章小结 55
参考文献 56
第3章 土石混合介质溶质迁移的试验研究 60
3.1 砾石对穿透曲线及其溶质运移参数的影响 61
3.1.1 砾石含量对溶质穿透曲线的影响 63
3.1.2 砾石直径对溶质穿透曲线的影响 63
3.1.3 不同砾石含量及直径对溶质运移参数的影响 64
3.2 料姜石对穿透曲线及溶质运移参数的影响 68
3.2.1 料姜石含量对溶质穿透曲线的影响 68
3.2.2 不同料姜石含量对溶质运移参数的影响 70
3.3 煤矸石对穿透曲线及溶质运移参数的影响 71
3.3.1 不同煤矸石含量对穿透曲线的影响 72
3.3.2 不同煤矸石含量对溶质运移参数的影响 73
3.4 不同碎石种类对穿透曲线及弥散度的影响 74
3.4.1 不同碎石种类对穿透时间的影响 75
3.4.2 不同碎石种类对弥散度的影响 76
3.5 本章小结 76
参考文献 77
第4章 典型土壤优先流溶质迁移的试验研究 79
4.1 氯离子在塿土中迁移特征的试验研究 79
4.1.1 理论模型 79
4.1.2 孔隙流速对氯离子迁移特征影响的试验研究 82
4.1.3 大小脉冲对氯离子迁移特征及参数的影响 84
4.2 氯离子在黑垆土中迁移特征的试验研究 88
4.2.1 小脉冲输入方式下，氯离子在黑垆土土柱中的迁移特征的模拟分析 88
4.2.2 大脉冲输入下，两区、两流区模型对黑垆土溶质穿透曲线的模拟分析 89
4.2.3 两区模型和两流区模型迁移参数对比分析 91
4.3 氯离子在黄绵土中迁移特征的试验研究 93
4.3.1 孔隙水流速对原状黄绵土氯离子溶质穿透曲线的影响 93
4.3.2 大小脉冲对原状黄绵土氯离子溶质迁移的影响 94
4.3.3 原状黄绵土氯离子迁移参数的研究 95
4.4 本章小结 97
参考文献 97
第5章 典型离子在黑垆土中迁移特征的试验研究 98
5.1 原状黑垆土与扰动黑垆土入渗过程的试验研究 98
5.1.1 试验材料及方法 98
5.1.2 黑垆土入渗过程的试验研究 102
5.2 小脉冲条件下，典型离子对黑垆土穿透曲线的影响 103
5.2.1 小脉冲条件下，典型离子对扰动黑垆土穿透曲线的影响 104
5.2.2 小脉冲条件下，典型离子对原状黑垆土穿透曲线的影响 105
5.3 大脉冲条件下，典型离子对黑垆土穿透曲线的影响 106
5.3.1 大脉冲条件下，典型离子对扰动黑垆土穿透曲线的影响 106
5.3.2 大脉冲条件下，典型离子对黑垆土溶质穿透曲线的影响 107
5.4 持续输入条件下，典型离子对黑垆土穿透曲线的影响 108
5.5 氯离子在原状黑垆土中穿透曲线双峰现象初探 110
5.6 本章小结 113
参考文献 113
第6章 团聚体对溶质迁移特征影响的试验研究 116
6.1 团聚体对入渗过程影响的试验研究 116
6.1.1 团聚体粒径对累积入渗量的影响 117
6.1.2 团聚体粒径对入渗过程参数的影响 118
6.1.3 团聚体粒径对湿润锋迁移的影响 118
6.2 团聚体对溶质迁移过程影响的试验研究 120
6.2.1 不同团聚体粒径对溶质迁移过程的影响 120
6.2.2 不同孔隙水流速对溶质穿透曲线的影响 122
6.2.3 不同粒径团聚体及孔隙水流速对溶质迁移参数的影响 125
6.3 本章小结 127
参考文献 128
第7章 大孔隙对溶质迁移影响的试验研究 129
7.1 研究方法 130
7.1.1 试验设备 130
7.1.2 试验方法 131
7.2 大孔隙连续性对优先流溶质迁移的影响 133
7.2.1 大孔隙连续性对黄土入渗过程的影响分析 133
7.2.2 大孔隙连续性对黄土溶质穿透曲线的影响分析 135
7.2.3 大孔隙连续性对土壤剖面溶质分布的试验研究 136
7.3 相邻大孔隙对土柱入渗过程的影响 139
7.4 相邻大孔隙对溶质迁移过程的影响 142
7.4.1 相邻大孔隙对溴离子迁移过程的影响 142
7.4.2 相邻大孔隙对亮蓝迁移过程的影响 143
7.5 大孔隙连续性对土壤剖面溶质分布影响试验研究 144
7.5.1 相邻大孔隙对土壤剖面中溴离子分布的影响 144
7.5.2 相邻大孔隙对土壤剖面中亮蓝分布的影响 145
7.6 本章小结 146
参考文献 146
第8章 非均质土壤溶质迁移模型及其解析解 148
8.1 数学模型 148
8.1.1 土壤溶质迁移方程 148
8.1.2 定解条件 149
8.2 浓度已知条件下空间变量系数的模型及解析解 149
8.2.1 解析解的推导 150
8.2.2 相关参数对溶质迁移的影响 152
8.2.3 模型验证 154
8.3 浓度通量条件下空间变量系数的模型及解析解 157
8.3.1 解析解的推导 157
8.3.2 模型验证 158
8.4 瞬时脉冲条件下空间变量系数的模型及解析解 159
8.4.1 解析解的推导 159
8.4.2 相关参数对溶质迁移的影响 160
8.4.3 模型验证 162
8.5 瞬时脉冲条件下时间变量系数的模型及解析解 165
8.5.1 解析解的推导 165
8.5.2 相关参数对溶质迁移的影响 167
8.5.3 模型验证 168
8.6 瞬时脉冲条件下时空变量系数的模型及解析解 171
8.6.1 解析解的推导 171
8.6.2 模型比较 173
8.6.3 相关参数对溶质迁移的影响 174
8.6.4 模型验证 176
8.7 本章小结 178
参考文献 179
第9章 考虑弥散尺度效应的土壤溶质迁移动力学特征解析分析 180
9.1 数学模型 180
9.1.1 土壤溶质迁移方程 180
9.1.2 定解条件 181
9.2 浓度已知条件下土壤溶质迁移动力学特征解析分析 181
9.2.1 Laplace变换解 181
9.2.2 反演解 183
9.2.3 解析解的数值验证 184
9.2.4 解析解精度检验 186
9.2.5 弥散作用对土壤溶质迁移的影响 190
9.2.6 吸附作用对土壤溶质迁移的影响 191
9.2.7 降解作用对土壤溶质迁移的影响 192
9.3 浓度通量条件下土壤溶质迁移动力学特征解析分析 193
9.3.1 解析解的推导 193
9.3.2 解析解数值验证 194
9.3.3 弥散尺度效应对溶质迁移的影响 196
9.3.4 弥散尺度效应对分配系数灵敏度的影响 197
9.3.5 弥散尺度效应对液相溶质降解速率的影响 197
9.4 本章小结 198
参考文献 199
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