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前言 1

第一章土壤水的能态——土水势 1

1.1概述 1

目 录 1

1.2土壤水的形态和能态 4

1.2.1 土壤水的数量——土壤含水率 4

1.2.2土壤水的形态 5

1.2.3土壤水的能态 7

1.3.1土水势概念的热力学基础 8

1.3土水势 8

1.3.2土水势的分势 12

1.4土壤水吸力与土壤水分特征曲线 18

1.4.1土壤水吸力 18

1.4.2土壤水分特征曲线 18

1.4.3土壤水分特征曲线的应用 22

第二章土壤水动力学基本方程 25

2.1非饱和土壤水流动的达西定律 25

2.1.1饱和土壤水流动的达西定律 25

2.1.2非饱和土壤水流动的达西定律 27

2.1.3非饱和土壤的导水率 30

2.2非饱和土壤水运动基本方程 34

2.2.1质量守恒原理与基本方程的推导 34

2.2.2基本方程的各种形式 37

2.2.3柱坐标及球坐标系中土壤水分运动的基本方程 44

2.3土壤水分运动通量法 51

2.3.1零通量面与零通量面法 52

2.3.2表面通量法与定位通量法 55

2.4土壤中溶质的运移及其基本方程 57

2.4.1溶质运移的对流和水动力弥散 59

2.4.2溶质运移的基本方程 63

2.4.3土壤中溶质运移与水分运动的关系 66

2.5 土壤中的热流及其基本方程 67

2.5.1土壤的热特性 68

2.5.2土壤中热流的基本方程 72

2.5.3土壤中水热的耦合迁移 74

第三章土壤水分的入渗 77

3.1土壤水分入渗过程概述 77

3.1.1入渗过程的一般分析 78

3.1.2地表入渗条件 81

3.2土壤水分运动线性化方程的入渗解 82

3.3 Green-Ampt模型与δ函数入渗解 86

3.3.1 Green-Ampt模型及其入渗分析 86

3.3.2 δ函数的近似解 88

3.3.3 Green-Ampt模型的入渗关系 90

3.4水平吸渗条件下的Philip解法 92

3.4.1水平吸渗的定解问题与Boltzmann变换 92

3.4.2迭代计算方法 94

3.4.3迭代计算步骤及算例 99

3.5垂直入渗条件下的Philip解法 103

3.5.1垂直入渗条件下的Philip级数解 103

3.5.2递推求解方法与步骤 107

3.6入渗条件下的Parlange解法 111

3.6.1 第一类边界问题的Parlange解法 112

3.6.2第二类边界问题的Parlange解法 114

3.6.3水平轴对称非饱和流的半解析解 117

3.7.1 Green-Ampt入渗公式 121

3.7入渗公式及讨论 121

3.7.2 Pbilip入渗公式 124

3.7.3 Smith,Parlange入渗公式 126

3.7.4 КОСТЯКОВ、Horton和Holtan入渗公式 130

第四章蒸发条件下土壤水分的运动 132

4.1概述 132

4.2定水位条件下均质土壤的稳定蒸发 136

4.2.1 稳定蒸发条件下土壤含水率及吸力分布 136

4.2.2定水位下潜水极限蒸发强度 140

4.2.3潜水稳定蒸发及其经验公式 141

4.3定水位条件下层状土壤的稳定蒸发 146

4.4蒸发条件下土壤水分的非稳定运动 151

4.4.1 表土蒸发强度保持稳定阶段的土壤水分运动求解 151

4.4.2表土蒸发强度随地表含水率递减阶段土壤 157

水分运动的近似解 157

4.4.3表土瞬时变干时土壤水分运动的求解 160

第五章土壤－植物－大气连续体中水流的运动 168

5.1概述 168

5.2.1 植物细胞的构成及其渗透、吸胀作用 170

5.2植物细胞水势及植物体中水流 170

5.2.2植物细胞水势 171

5.2.3细胞－细胞的渗流模型 172

5.2.4植物体中的水流 177

5.3土壤根区水流 179

5.3.1根的构造与吸水作用 179

5.3.2单根吸水的土壤水分运动模型 181

5.4腾发量的估算 185

5.4.1叶的构造与蒸腾 185

5.4.2估算腾发量的理论方法 187

5.4.3估算腾发量的经验方法 201

5.4.4根据潜在腾发量估算实际腾发量 204

5.5 腾发条件下土壤水动力学模拟 205

5.5.1恒温条件下土壤水分运动的模拟 206

5.5.2非恒温条件下土壤中水热运移的模拟 214

第六章土壤水分运动参数的测定 220

6.1概述 220

6.2.1 土壤含水率测定方法简述 223

6.2土壤水分特征曲线的测定 223

6.2.2 土壤水分特征曲线的测定方法 224

6.3水平土柱吸渗法测定非饱和土壤水扩散率 231

6.3.1 测定原理 231

6.3.2测定方法和算例 232

6.4非饱和土壤导水率的测定 236

6.4.1瞬时剖面法 236

6.4.2垂直下渗通量法 239

6.4.3垂直土柱稳定蒸发法 241

6.5测定非饱和土壤水分运动参数的出流法 242

6.4.4 由已知的水分特征曲线和扩散率计算K(θ) 242

6.5.1 出流公式 243

6.5.2 忽略多孔板阻抗的Gardner方法 248

6.5.3考虑多孔板阻抗的Rijtema方法 250

6.5.4渐变变压出流法 253

6.5.5 出流法应用小结 256

6.6土壤水分运动参数的田间测定 257

6.6.1 稳定土壤含水率剖面法 257

6.6.2 田间垂直入渗试验法 258

6.6.3现场定位观测法 261

第七章 土壤水分运动的数值计算方法 264

7.1概述 264

7.2一维土壤水分运动问题的差分解法 267

7.2.1差分概念 267

7.2.2一维非饱和流动问题的差分方程 269

7.2.3线性化方法与土壤水分运动参数的取值 275

7.2.4数值计算的收敛性和稳定性问题 280

7.3田间土壤水分运动问题的数值模拟 282

7.3.1 田间均质土壤一维非饱和流动问题的数值模拟 283

7.3.2一维饱和－非饱和土壤水分运动问题的数值模拟 290

7.3.3二维非饱和土壤水分运动问题的数值模拟 299

7.4土壤中溶质运移问题的数值模拟 304

7.4.1 一维非饱和土壤中溶质运移的数学模型 304

7.4.2溶质运移问题的差分方程 305

7.4.3 算例 310

7.5冻融条件下土壤中水热耦合运移问题的数值模拟 313

7.5.1一维土壤水热耦合运移问题的数学模型与差分方程 314

7.5.2算例 317

第八章 土壤特性空间变异性与土壤水分运动问题的标定8.1概述 321

8.2.1土壤特性空间变异性的经典统计分析 323

8.2.2合理取样数目的确定 326

8.3 土壤特性的空间结构与Kriging内插法 330

8.3.1土壤特性空间分布的自相关分析 331

8.2 土壤特性空间变异性的表示与取样数目 332

8.3.2土壤特性空间分布的半方差分析 334

8.3.3 Kriging最优内插法 337

8.4.1土壤水基质势ψm的标定 341

8.4 田间土壤水分特征曲线与导水率的标定 341

8.4.2 田间土壤水分特征曲线的标定 343

8.4.3田间非饱和土壤导水率的标定 351

8.4.4 田间非饱和土壤导水率函数的标定 353

8.5土壤水分入渗的空间分布 360

8.5.1 土壤水分垂直入渗基本方程的标定与含水率的空间分布 360

8.5.2 Philip入渗方程的标定与入渗量的空间分布 366

各章主要符号索引 377

参考文献 391