《降雨-徑流條件下土壤溶質遷移機制及其模擬》是2014年11月清華大學出版社出版的圖書,作者是田坤。
基本介紹
- 書名:降雨-徑流條件下土壤溶質遷移機制及其模擬
- 作者:田坤
- ISBN:9787302374718
- 定價:68元
- 出版社:清華大學出版社
- 出版時間:2014-11-6
圖書簡介,前言,目錄,
圖書簡介
土壤溶質遷移是降雨徑流過程中導致土壤溶質的複雜過程。本書採用室內試驗模擬降雨徑流過程和理論分析相結合的方法,開展對土壤溶質的遷移過程的研究,通過對比分析室內試驗數據和理論分析值,探討4種遷移機制(對流、擴散、伯努利效應和土壤侵蝕)對土壤溶質遷移的貢獻率。同時,研究不同影響因素組合下溶質遷移過程發生的臨界現象及其機制,闡明降雨徑流互動作用機制的變化過程、雨滴濺蝕和地表漫流剝蝕的水動力作用機制及其互動作用機制,定量描述空間不同位置坡面溶質遷移過程,為農業面源污染的準確預報提供數據支持。
本書可供土壤物理、水文水資源、生態環境、農業科學、農業水土工程等專業的研究生學習,也可供從事土壤中物質遷移研究的人員參考使用。
前言
土壤溶質遷移是環境科學、水文學、水力學、土壤侵蝕、土壤學、生態學和水土保持等學科的一個交叉領域。它包含了土壤溶質的遷移和轉化、土壤特性、水文條件以及土壤侵蝕等系列機理研究,其遷移過程十分複雜,受到降雨徑流、土壤特性、地形地貌、植被、地表水文條件和氣候等多種因素的影響。而現有的溶質遷移臨界條件的研究工作大多只是針對細溝侵蝕這一特例現象,難以解釋複雜的溶質遷移臨界現象。其研究的焦點——混合層深度被廣泛套用在溶質遷移模型和非點源污染模型中(如SWAT,AnnAGNPs 等)。研究坡面土壤中的溶質遷移臨界條件及其機理,對於探討土壤質量、保護與改善流域水質、減少面源污染、提高農業生產力均具有重要的理論價值和生產意義。
本書在總結前人工作的基礎上,採用室內模擬地表徑流和降雨的試驗方法,選擇溴為示蹤劑,研究土壤溶質的遷移過程機理,揭示了伯努利效應在土壤溶質的遷移過程中不可忽略的作用,對引起土壤溶質遷移流失的4種遷移途徑(對流、擴散、土壤侵蝕和伯努利效應)進行了量化研究。同時,土壤溶質的遷移過程中,臨界現象與漲落區很多影響因子及其相互作用有關,通過對坡面溶質遷移臨界現象的研究,研究土壤溶質遷移臨界現象,分析坡面溶質遷移過程的臨界降雨徑流因子、臨界土壤因子和臨界地形因子,研究不同影響因素組合下溶質遷移過程發生的臨界現象及其機制,闡明降雨徑流互動作用機制的變化過程,雨滴濺蝕和地表漫流剝蝕的水動力作用機制及其互動作用機制; 揭示溶質遷移的多過程耦合動力學機制及其耦合特徵; 用降雨徑流(雨強、徑流流量)、土壤特性(土壤表面粗糙度和土壤表面水分供給情況)和地形(坡度)這幾個重要的參數定量描述空間不同位置坡面溶質遷移過程。深入認識坡面溶質遷移臨界現象及其機制,為推動土壤溶質遷移預報的發展規律提供科學依據,為面源污染的準確預報提供數據支持。最後,提出了徑流條件和降雨徑流條件下混合層深度模型,為非點源污染模型的校正提供理論依據。
本書共分10章。第1章對本書的意義和前人的工作進行了概述,由劉海燕負責編寫(北京信息職業技術學院計算機工程系)。第2章簡要介紹了土壤溶質遷移過程的試驗方法、試驗目的和試驗內容,由田坤負責編寫。第3章通過理論分析研究了土壤溶質的遷移過程和臨界現象影響因子,由田坤負責編寫。第4章通過預試驗對土壤溶質遷移過程的分析擴散係數、土壤飽和導水係數和土壤侵蝕進行研究和分析,由田坤負責編寫。第5章定量研究了地表徑流條件下土壤溶質的遷移過程,由田坤負責編寫。第6章定量研究降雨徑流條件下土壤溶質的遷移過程,由田坤負責編寫。第7章定量研究了土壤溶質遷移過程中的臨界降雨徑流因子,由田坤和田鵬(西北農林科技大學資源環境學院)共同編寫。第8章定量研究了土壤溶質遷移過程中的臨界土壤因子,由田坤和田鵬共同編寫。第9章定量研究了土壤溶質遷移過程中的臨界地形因子,由田坤和田鵬共同編寫。第10章定量模擬了土壤溶質遷移過程的混合層深度,由田坤負責編寫。
本書是筆者在博士論文和博士後出站報告的基礎上擴充而成的,首先要感謝筆者的博士導師張廣軍教授和Prof. Dr. Huang Chihua、博士後導師王光謙院士和傅旭東教授,四位老師對筆者在博士和博士後階段的學習和研究工作等進行了悉心指導和不倦教誨,在此表示衷心感謝。
本書得到了國家自然科學基金青年科學基金“降雨徑流條件下坡面水沙遷移臨界現象及機理研究、973課題“山區小流域暴雨洪水演進過程與山洪災害形成機理和青海大學清華大學三江源研究院的資助,在此表示衷心感謝。
作者
2014年8月
目錄
第1章緒論
1.1土壤溶質遷移過程的研究背景和意義
1.1.1非點源污染的特點及其危害
1.1.2坡面土壤溶質遷移
1.2土壤溶質遷移過程的研究進展
1.2.1土壤溶質遷移的研究
1.2.2坡面水沙遷移的研究
1.2.3坡面溶質遷移過程臨界因子研究
1.3土壤溶質遷移過程研究的不足之處
第2章土壤溶質遷移過程的試驗方法
2.1土壤溶質遷移過程的室內試驗方法
2.1.1供試材料
2.1.2試驗設施
2.2土壤溶質遷移過程的試驗設計
2.2.1地表徑流條件下土壤溶質遷移的試驗設計
2.2.2降雨徑流條件下土壤溶質遷移的試驗設計
2.2.3模擬不同降雨徑流條件試驗設計
2.2.4模擬不同土壤特性試驗設計
2.2.5模擬不同地形條件試驗設計
2.2.6混合層深度的研究
2.3土壤溶質遷移過程試驗步驟
2.3.1徑流產沙導致溴化物流失模擬試驗
2.3.2地表徑流造成溴化物流失模擬試驗
2.3.3降雨徑流模擬試驗
2.4主要儀器設備及數據分析軟體
第3章土壤溶質遷移過程理論分析
3.1土壤溶質遷移到地表徑流的4種途徑
3.1.1對流
3.1.2擴散
3.1.3伯努利效應
3.1.4土壤侵蝕
3.2理論分析及數值模擬方法
3.2.1徑流模擬試驗中總溴化物流失量
3.2.2降雨徑流模擬試驗中總溴化物流失量
3.2.3對流擴散作用導致溴化物流失量
3.2.4臨界降雨徑流因子
3.2.5臨界土壤因子
3.2.6臨界地形因子
第4章土壤溶質遷移過程預試驗
4.1徑流條件下土壤溶質遷移的預試驗
4.1.1土壤飽和導水係數的確定
4.1.2擴散係數
4.1.3徑流中溴化物濃度和通量的理論值
4.2降雨徑流條件下溴分子擴散係數和土壤侵蝕預試驗
4.2.1預試驗理論
4.2.2試驗設計
4.2.3試驗結果與分析
第5章模擬地表徑流條件下土壤溶質的遷移過程
5.1徑流條件下土壤溶質遷移及其定量研究
5.1.1不同水文條件下土壤溶質遷移規律
5.1.2土壤溶質遷移過程的定量研究
5.2地表徑流流量和流速對土壤溶質遷移過程的影響
5.2.1不同地表徑流流量對土壤溶質遷移的影響
5.2.2不同地表徑流流量對土壤溶質遷移的影響
5.3地表徑流條件下土壤溶質流失量
第6章模擬降雨徑流條件下土壤溶質的遷移過程
6.1降雨徑流條件下土壤溶質的遷移規律及其定量研究
6.1.1不同水文條件下不同降雨強度對溶質遷移的影響
6.1.2降雨徑流條件下土壤溶質的遷移規律研究
6.1.3降雨徑流條件下土壤溶質遷移途徑的定量研究
6.2降雨強度對土壤溶質遷移的影響
6.2.1試驗結果與分析
6.2.2土壤溶質遷移途徑的定量分析
6.3土壤溶質遷移過程中分子擴散係數
6.3.1擴散係數實測值分析
6.3.2理論值與實測值比較
6.4土壤溶質遷移模擬
6.5降雨徑流條件下土壤溶質流失量
第7章臨界降雨徑流因子
7.1降雨因子對土壤溶質遷移臨界現象的影響
7.1.1降雨因子對水沙遷移臨界現象的影響
7.1.2降雨因子對溶質遷移臨界現象的影響
7.2徑流因子對土壤溶質遷移臨界現象的影響
7.2.1薄層水流侵蝕
7.2.2細溝水流侵蝕
7.3臨界降雨徑流因子影響分析
第8章臨界土壤因子
8.1地表粗糙度
8.1.1地表粗糙度的研究
8.1.2地表粗糙度提取方法
8.1.3地表粗糙度對土壤溶質流失過程的影響
8.2土壤供水狀態
8.2.1徑流條件下土壤供水條件
8.2.2降雨條件下土壤供水條件
8.3臨界土壤因子影響分析
第9章臨界地形因子
9.1臨界坡度
9.2臨界坡長
9.2.1坡長與土壤侵蝕的關係受雨強效應的影響
9.2.2坡長對土壤溶質遷移過程的影響
9.3臨界地形因子影響分析
第10章土壤溶質遷移混合層深度
10.1通過率定模型參數計算地表徑流條件下混合層深度
10.1.1徑流條件下指數函式、冪函式和線性函式擬合混合層深度
10.1.2地表徑流條件下混合層深度模型
10.2通過率定模型參數計算降雨徑流條件下混合層深度
10.2.1降雨徑流條件下指數函式、冪函式和線性函式
擬合混合層深度
10.2.2降雨徑流條件下混合層深度模型
10.3混合層深度分析
參考文獻