《非均勻介質水與溶質遷移》是2017年科學出版社出版的圖書，作者是周蓓蓓、魏峰、王全九。
基本介紹
- 書名：非均勻介質水與溶質遷移
- 作者：周蓓蓓、魏峰、王全九 著
- ISBN：9787030548399
- 出版社：科學出版社
- 出版時間：2017-11-01
內容簡介,目錄,
內容簡介
《非均勻介質水與溶質遷移》為作者主持和主要參加的國家自然科學基金項目（51239009，41371239，41001132，50479063）研究成果的系統總結和提升。
《非均勻介質水與溶質遷移》共9章，通過對國內外已開展的大量研究進行總結歸納，提出了目前黃土區水分及溶質遷移研究仍存在的問題，進而通過大量室內外試驗對非均勻介質分布、特理特性、水分運動以及溶質遷移過程進行了研究及分析；重點論述了土石混合介質、優先流溶質遷移過程及其參數變化，深入探討了典型土壤類型、遷移離子、孔隙水流速、團粒結構等因數對溶質遷移過程的影響程度；並通過2D土柱實驗，研究了不同大孔隙類型因素及其連續性對溶質遷移的影響；最後在已有研究結果的基礎上，建立了兩個適用於非均勻土壤的數學模型，兩模型分別為考慮吸附、降解作用的土壤溶質遷移變係數數學模型和考慮對流彌散、非平衡動力學吸附及微生物降解等情況的溶質遷移轉化的動力學模型。
《非均勻介質水與溶質遷移》共9章，通過對國內外已開展的大量研究進行總結歸納，提出了目前黃土區水分及溶質遷移研究仍存在的問題，進而通過大量室內外試驗對非均勻介質分布、特理特性、水分運動以及溶質遷移過程進行了研究及分析；重點論述了土石混合介質、優先流溶質遷移過程及其參數變化，深入探討了典型土壤類型、遷移離子、孔隙水流速、團粒結構等因數對溶質遷移過程的影響程度；並通過2D土柱實驗，研究了不同大孔隙類型因素及其連續性對溶質遷移的影響；最後在已有研究結果的基礎上，建立了兩個適用於非均勻土壤的數學模型，兩模型分別為考慮吸附、降解作用的土壤溶質遷移變係數數學模型和考慮對流彌散、非平衡動力學吸附及微生物降解等情況的溶質遷移轉化的動力學模型。
目錄
目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 非均勻介質溶質遷移問題研究概述 1
1.1.1 非均勻介質研究對象及意義 1
1.1.2 優先流水分及溶質運移的研究進展 1
1.1.3 含有碎石的非均質土壤水分及溶質運移研究進展 7
1.2 基本研究理論 10
1.2.1 土石混合介質水分運動理論 10
1.2.2 土石混合介質土壤養分運移理論 12
1.3 研究區概況 14
1.3.1 六道溝流域概況 14
1.3.2 優先流研究區域概況 16
1.4 室內試驗研究 16
1.4.1 原狀土柱優先流溶質遷移的試驗研究 16
1.4.2 團聚體土柱室內試驗 18
1.4.3 人為大孔隙對溶質遷移影響的室內研究 19
1.4.4 室內條件下碎石對水分溶質運移的影響的試驗研究 21
1.4.5 碎石夾層對土石混合介質入滲過程、飽和導水率及溶質運移的影響 23
1.5 田間試驗研究 23
1.5.1 田間水分測量試驗 23
1.5.2 田間降雨試驗 24參考文獻 25
第2章 非均勻介質水分運動過程 30
2.1 研究區域非均勻介質分布及其物理特性 30
2.1.1 研究區域非均勻介質分布 30
2.1.2 研究區域土壤物理特性 32
2.2 土壤水非均質流動及其影響 35
2.2.1 土壤水非均質流的形成機理 35
2.2.2 非均質土壤水分運動過程 38
2.3 本章小結 55
參考文獻 56
第3章 土石混合介質溶質遷移的試驗研究 60
3.1 礫石對穿透曲線及其溶質運移參數的影響 61
3.1.1 礫石含量對溶質穿透曲線的影響 63
3.1.2 礫石直徑對溶質穿透曲線的影響 63
3.1.3 不同礫石含量及直徑對溶質運移參數的影響 64
3.2 料姜石對穿透曲線及溶質運移參數的影響 68
3.2.1 料姜石含量對溶質穿透曲線的影響 68
3.2.2 不同料姜石含量對溶質運移參數的影響 70
3.3 煤矸石對穿透曲線及溶質運移參數的影響 71
3.3.1 不同煤矸石含量對穿透曲線的影響 72
3.3.2 不同煤矸石含量對溶質運移參數的影響 73
3.4 不同碎石種類對穿透曲線及彌散度的影響 74
3.4.1 不同碎石種類對穿透時間的影響 75
3.4.2 不同碎石種類對彌散度的影響 76
3.5 本章小結 76
參考文獻 77
第4章 典型土壤優先流溶質遷移的試驗研究 79
4.1 氯離子在塿土中遷移特徵的試驗研究 79
4.1.1 理論模型 79
4.1.2 孔隙流速對氯離子遷移特徵影響的試驗研究 82
4.1.3 大小脈衝對氯離子遷移特徵及參數的影響 84
4.2 氯離子在黑壚土中遷移特徵的試驗研究 88
4.2.1 小脈衝輸入方式下，氯離子在黑壚土土柱中的遷移特徵的模擬分析 88
4.2.2 大脈衝輸入下，兩區、兩流區模型對黑壚土溶質穿透曲線的模擬分析 89
4.2.3 兩區模型和兩流區模型遷移參數對比分析 91
4.3 氯離子在黃綿土中遷移特徵的試驗研究 93
4.3.1 孔隙水流速對原狀黃綿土氯離子溶質穿透曲線的影響 93
4.3.2 大小脈衝對原狀黃綿土氯離子溶質遷移的影響 94
4.3.3 原狀黃綿土氯離子遷移參數的研究 95
4.4 本章小結 97
參考文獻 97
第5章 典型離子在黑壚土中遷移特徵的試驗研究 98
5.1 原狀黑壚土與擾動黑壚土入滲過程的試驗研究 98
5.1.1 試驗材料及方法 98
5.1.2 黑壚土入滲過程的試驗研究 102
5.2 小脈衝條件下，典型離子對黑壚土穿透曲線的影響 103
5.2.1 小脈衝條件下，典型離子對擾動黑壚土穿透曲線的影響 104
5.2.2 小脈衝條件下，典型離子對原狀黑壚土穿透曲線的影響 105
5.3 大脈衝條件下，典型離子對黑壚土穿透曲線的影響 106
5.3.1 大脈衝條件下，典型離子對擾動黑壚土穿透曲線的影響 106
5.3.2 大脈衝條件下，典型離子對黑壚土溶質穿透曲線的影響 107
5.4 持續輸入條件下，典型離子對黑壚土穿透曲線的影響 108
5.5 氯離子在原狀黑壚土中穿透曲線雙峰現象初探 110
5.6 本章小結 113
參考文獻 113
第6章 團聚體對溶質遷移特徵影響的試驗研究 116
6.1 團聚體對入滲過程影響的試驗研究 116
6.1.1 團聚體粒徑對累積入滲量的影響 117
6.1.2 團聚體粒徑對入滲過程參數的影響 118
6.1.3 團聚體粒徑對濕潤鋒遷移的影響 118
6.2 團聚體對溶質遷移過程影響的試驗研究 120
6.2.1 不同團聚體粒徑對溶質遷移過程的影響 120
6.2.2 不同孔隙水流速對溶質穿透曲線的影響 122
6.2.3 不同粒徑團聚體及孔隙水流速對溶質遷移參數的影響 125
6.3 本章小結 127
參考文獻 128
第7章 大孔隙對溶質遷移影響的試驗研究 129
7.1 研究方法 130
7.1.1 試驗設備 130
7.1.2 試驗方法 131
7.2 大孔隙連續性對優先流溶質遷移的影響 133
7.2.1 大孔隙連續性對黃土入滲過程的影響分析 133
7.2.2 大孔隙連續性對黃土溶質穿透曲線的影響分析 135
7.2.3 大孔隙連續性對土壤剖面溶質分布的試驗研究 136
7.3 相鄰大孔隙對土柱入滲過程的影響 139
7.4 相鄰大孔隙對溶質遷移過程的影響 142
7.4.1 相鄰大孔隙對溴離子遷移過程的影響 142
7.4.2 相鄰大孔隙對亮藍遷移過程的影響 143
7.5 大孔隙連續性對土壤剖面溶質分布影響試驗研究 144
7.5.1 相鄰大孔隙對土壤剖面中溴離子分布的影響 144
7.5.2 相鄰大孔隙對土壤剖面中亮藍分布的影響 145
7.6 本章小結 146
參考文獻 146
第8章 非均質土壤溶質遷移模型及其解析解 148
8.1 數學模型 148
8.1.1 土壤溶質遷移方程 148
8.1.2 定解條件 149
8.2 濃度已知條件下空間變數係數的模型及解析解 149
8.2.1 解析解的推導 150
8.2.2 相關參數對溶質遷移的影響 152
8.2.3 模型驗證 154
8.3 濃度通量條件下空間變數係數的模型及解析解 157
8.3.1 解析解的推導 157
8.3.2 模型驗證 158
8.4 瞬時脈衝條件下空間變數係數的模型及解析解 159
8.4.1 解析解的推導 159
8.4.2 相關參數對溶質遷移的影響 160
8.4.3 模型驗證 162
8.5 瞬時脈衝條件下時間變數係數的模型及解析解 165
8.5.1 解析解的推導 165
8.5.2 相關參數對溶質遷移的影響 167
8.5.3 模型驗證 168
8.6 瞬時脈衝條件下時空變數係數的模型及解析解 171
8.6.1 解析解的推導 171
8.6.2 模型比較 173
8.6.3 相關參數對溶質遷移的影響 174
8.6.4 模型驗證 176
8.7 本章小結 178
參考文獻 179
第9章 考慮彌散尺度效應的土壤溶質遷移動力學特徵解析分析 180
9.1 數學模型 180
9.1.1 土壤溶質遷移方程 180
9.1.2 定解條件 181
9.2 濃度已知條件下土壤溶質遷移動力學特徵解析分析 181
9.2.1 Laplace變換解 181
9.2.2 反演解 183
9.2.3 解析解的數值驗證 184
9.2.4 解析解精度檢驗 186
9.2.5 彌散作用對土壤溶質遷移的影響 190
9.2.6 吸附作用對土壤溶質遷移的影響 191
9.2.7 降解作用對土壤溶質遷移的影響 192
9.3 濃度通量條件下土壤溶質遷移動力學特徵解析分析 193
9.3.1 解析解的推導 193
9.3.2 解析解數值驗證 194
9.3.3 彌散尺度效應對溶質遷移的影響 196
9.3.4 彌散尺度效應對分配係數靈敏度的影響 197
9.3.5 彌散尺度效應對液相溶質降解速率的影響 197
9.4 本章小結 198
參考文獻 199
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 非均勻介質溶質遷移問題研究概述 1
1.1.1 非均勻介質研究對象及意義 1
1.1.2 優先流水分及溶質運移的研究進展 1
1.1.3 含有碎石的非均質土壤水分及溶質運移研究進展 7
1.2 基本研究理論 10
1.2.1 土石混合介質水分運動理論 10
1.2.2 土石混合介質土壤養分運移理論 12
1.3 研究區概況 14
1.3.1 六道溝流域概況 14
1.3.2 優先流研究區域概況 16
1.4 室內試驗研究 16
1.4.1 原狀土柱優先流溶質遷移的試驗研究 16
1.4.2 團聚體土柱室內試驗 18
1.4.3 人為大孔隙對溶質遷移影響的室內研究 19
1.4.4 室內條件下碎石對水分溶質運移的影響的試驗研究 21
1.4.5 碎石夾層對土石混合介質入滲過程、飽和導水率及溶質運移的影響 23
1.5 田間試驗研究 23
1.5.1 田間水分測量試驗 23
1.5.2 田間降雨試驗 24參考文獻 25
第2章 非均勻介質水分運動過程 30
2.1 研究區域非均勻介質分布及其物理特性 30
2.1.1 研究區域非均勻介質分布 30
2.1.2 研究區域土壤物理特性 32
2.2 土壤水非均質流動及其影響 35
2.2.1 土壤水非均質流的形成機理 35
2.2.2 非均質土壤水分運動過程 38
2.3 本章小結 55
參考文獻 56
第3章 土石混合介質溶質遷移的試驗研究 60
3.1 礫石對穿透曲線及其溶質運移參數的影響 61
3.1.1 礫石含量對溶質穿透曲線的影響 63
3.1.2 礫石直徑對溶質穿透曲線的影響 63
3.1.3 不同礫石含量及直徑對溶質運移參數的影響 64
3.2 料姜石對穿透曲線及溶質運移參數的影響 68
3.2.1 料姜石含量對溶質穿透曲線的影響 68
3.2.2 不同料姜石含量對溶質運移參數的影響 70
3.3 煤矸石對穿透曲線及溶質運移參數的影響 71
3.3.1 不同煤矸石含量對穿透曲線的影響 72
3.3.2 不同煤矸石含量對溶質運移參數的影響 73
3.4 不同碎石種類對穿透曲線及彌散度的影響 74
3.4.1 不同碎石種類對穿透時間的影響 75
3.4.2 不同碎石種類對彌散度的影響 76
3.5 本章小結 76
參考文獻 77
第4章 典型土壤優先流溶質遷移的試驗研究 79
4.1 氯離子在塿土中遷移特徵的試驗研究 79
4.1.1 理論模型 79
4.1.2 孔隙流速對氯離子遷移特徵影響的試驗研究 82
4.1.3 大小脈衝對氯離子遷移特徵及參數的影響 84
4.2 氯離子在黑壚土中遷移特徵的試驗研究 88
4.2.1 小脈衝輸入方式下，氯離子在黑壚土土柱中的遷移特徵的模擬分析 88
4.2.2 大脈衝輸入下，兩區、兩流區模型對黑壚土溶質穿透曲線的模擬分析 89
4.2.3 兩區模型和兩流區模型遷移參數對比分析 91
4.3 氯離子在黃綿土中遷移特徵的試驗研究 93
4.3.1 孔隙水流速對原狀黃綿土氯離子溶質穿透曲線的影響 93
4.3.2 大小脈衝對原狀黃綿土氯離子溶質遷移的影響 94
4.3.3 原狀黃綿土氯離子遷移參數的研究 95
4.4 本章小結 97
參考文獻 97
第5章 典型離子在黑壚土中遷移特徵的試驗研究 98
5.1 原狀黑壚土與擾動黑壚土入滲過程的試驗研究 98
5.1.1 試驗材料及方法 98
5.1.2 黑壚土入滲過程的試驗研究 102
5.2 小脈衝條件下，典型離子對黑壚土穿透曲線的影響 103
5.2.1 小脈衝條件下，典型離子對擾動黑壚土穿透曲線的影響 104
5.2.2 小脈衝條件下，典型離子對原狀黑壚土穿透曲線的影響 105
5.3 大脈衝條件下，典型離子對黑壚土穿透曲線的影響 106
5.3.1 大脈衝條件下，典型離子對擾動黑壚土穿透曲線的影響 106
5.3.2 大脈衝條件下，典型離子對黑壚土溶質穿透曲線的影響 107
5.4 持續輸入條件下，典型離子對黑壚土穿透曲線的影響 108
5.5 氯離子在原狀黑壚土中穿透曲線雙峰現象初探 110
5.6 本章小結 113
參考文獻 113
第6章 團聚體對溶質遷移特徵影響的試驗研究 116
6.1 團聚體對入滲過程影響的試驗研究 116
6.1.1 團聚體粒徑對累積入滲量的影響 117
6.1.2 團聚體粒徑對入滲過程參數的影響 118
6.1.3 團聚體粒徑對濕潤鋒遷移的影響 118
6.2 團聚體對溶質遷移過程影響的試驗研究 120
6.2.1 不同團聚體粒徑對溶質遷移過程的影響 120
6.2.2 不同孔隙水流速對溶質穿透曲線的影響 122
6.2.3 不同粒徑團聚體及孔隙水流速對溶質遷移參數的影響 125
6.3 本章小結 127
參考文獻 128
第7章 大孔隙對溶質遷移影響的試驗研究 129
7.1 研究方法 130
7.1.1 試驗設備 130
7.1.2 試驗方法 131
7.2 大孔隙連續性對優先流溶質遷移的影響 133
7.2.1 大孔隙連續性對黃土入滲過程的影響分析 133
7.2.2 大孔隙連續性對黃土溶質穿透曲線的影響分析 135
7.2.3 大孔隙連續性對土壤剖面溶質分布的試驗研究 136
7.3 相鄰大孔隙對土柱入滲過程的影響 139
7.4 相鄰大孔隙對溶質遷移過程的影響 142
7.4.1 相鄰大孔隙對溴離子遷移過程的影響 142
7.4.2 相鄰大孔隙對亮藍遷移過程的影響 143
7.5 大孔隙連續性對土壤剖面溶質分布影響試驗研究 144
7.5.1 相鄰大孔隙對土壤剖面中溴離子分布的影響 144
7.5.2 相鄰大孔隙對土壤剖面中亮藍分布的影響 145
7.6 本章小結 146
參考文獻 146
第8章 非均質土壤溶質遷移模型及其解析解 148
8.1 數學模型 148
8.1.1 土壤溶質遷移方程 148
8.1.2 定解條件 149
8.2 濃度已知條件下空間變數係數的模型及解析解 149
8.2.1 解析解的推導 150
8.2.2 相關參數對溶質遷移的影響 152
8.2.3 模型驗證 154
8.3 濃度通量條件下空間變數係數的模型及解析解 157
8.3.1 解析解的推導 157
8.3.2 模型驗證 158
8.4 瞬時脈衝條件下空間變數係數的模型及解析解 159
8.4.1 解析解的推導 159
8.4.2 相關參數對溶質遷移的影響 160
8.4.3 模型驗證 162
8.5 瞬時脈衝條件下時間變數係數的模型及解析解 165
8.5.1 解析解的推導 165
8.5.2 相關參數對溶質遷移的影響 167
8.5.3 模型驗證 168
8.6 瞬時脈衝條件下時空變數係數的模型及解析解 171
8.6.1 解析解的推導 171
8.6.2 模型比較 173
8.6.3 相關參數對溶質遷移的影響 174
8.6.4 模型驗證 176
8.7 本章小結 178
參考文獻 179
第9章 考慮彌散尺度效應的土壤溶質遷移動力學特徵解析分析 180
9.1 數學模型 180
9.1.1 土壤溶質遷移方程 180
9.1.2 定解條件 181
9.2 濃度已知條件下土壤溶質遷移動力學特徵解析分析 181
9.2.1 Laplace變換解 181
9.2.2 反演解 183
9.2.3 解析解的數值驗證 184
9.2.4 解析解精度檢驗 186
9.2.5 彌散作用對土壤溶質遷移的影響 190
9.2.6 吸附作用對土壤溶質遷移的影響 191
9.2.7 降解作用對土壤溶質遷移的影響 192
9.3 濃度通量條件下土壤溶質遷移動力學特徵解析分析 193
9.3.1 解析解的推導 193
9.3.2 解析解數值驗證 194
9.3.3 彌散尺度效應對溶質遷移的影響 196
9.3.4 彌散尺度效應對分配係數靈敏度的影響 197
9.3.5 彌散尺度效應對液相溶質降解速率的影響 197
9.4 本章小結 198
參考文獻 199
