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第1章 绪论 1

1.1 土壤优先流的概念与研究意义 1

1.1.1 大孔隙流 2

1.1.2 指流 3

1.2 形成和影响因素分析 4

1.2.1 土壤结构和质地 4

1.2.2 入渗初始条件和边界条件 4

1.2.3 土壤水流自身运动的非稳定性 5

1.3 优先流的理论研究方法 5

1.3.1 连续性模型理论 5

1.3.2 离散型模型理论 8

1.3.3 混沌与分形理论 9

1.4 常用优先流数学模型 12

1.4.1 单一孔隙模型 12

1.4.2 双重孔隙模型 13

1.4.3 双重渗透模型 14

1.4.4 多重孔隙和多重渗透模型 16

1.4.5 弥散限制聚合模型 16

1.4.6 随机层叠模型 17

1.5 优先流的实验研究方法 19

1.5.1 微张力测量技术 19

1.5.2 声波探测技术 20

1.5.3 非侵入式影像获得技术 20

1.5.4 地下雷达探测技术 22

1.5.5 电阻率层析成像技术 23

1.5.6 示踪成像技术 23

参考文献 25

第2章 数字图像处理技术 35

2.1 颜色模式与图像格式 35

2.1.1 颜色模式 35

2.1.2 图像格式 38

2.2 BMP格式文件 44

2.2.1 BMP格式文件类型 45

2.2.2 BMP格式文件组成 47

2.3 颜色和流动信息之间的关系 49

2.4 临界关系法 51

参考文献 53

第3章 染色示踪成像技术 54

3.1 引言 54

3.2 入渗水量和试验尺度对土壤水非均匀流动的影响 56

3.2.1 试验和方法 56

3.2.2 试验观测结果 58

3.2.3 入渗条件对土壤水入渗深度的影响 59

3.2.4 入渗条件对土壤水流运动非均匀特征的影响 61

3.2.5 入渗条件对优先流通道尺寸的影响 62

3.2.6 小结 63

3.3 微灌系统灌水入渗均匀性分析 64

3.3.1 试验和方法 64

3.3.2 微灌系统灌水入渗特性分析 66

3.3.3 微灌系统灌水均匀性检验 70

3.3.4 入渗水和溶质分布均匀性分析 71

3.3.5 小结 73

参考文献 73

第4章 离子显色示踪成像技术 76

4.1 引言 76

4.2 优先流运动的非均匀性和变异性 78

4.2.1 试验和方法 78

4.2.2 试验观测结果 81

4.2.3 剖面内和剖面间土壤水流运动的非均匀性和变异性 82

4.2.4 不同入渗水量条件下土壤水流运动的非均匀性和变异性 84

4.2.5 小结 86

4.3 灌水效率显色示踪试验研究 87

4.3.1 试验和方法 87

4.3.2 试验观测结果 90

4.3.3 灌水效率分析 93

4.3.4 灌溉条件下溶质运动与分布特性分析 95

4.3.5 小结 97

4.4 土壤大孔隙发育特征及其对水和溶质输移的影响 98

4.4.1 试验和方法 98

4.4.2 试验观测结果 100

4.4.3 流动结构分析 102

4.4.4 土壤大孔隙发育特征分析 102

4.4.5 大孔隙效应分析 104

4.4.6 小结 105

参考文献 106

第5章 水流运动分形本构方程 110

5.1 分形基本理论 110

5.1.1 分形理论的形成与发展 110

5.1.2 分形的定义与性质 112

5.1.3 分形维数 113

5.2 本构方程建立 114

5.3 分形特征参数计算 117

5.3.1 试验和方法 117

5.3.2 染色面积和土壤含水率分布 120

5.3.3 土壤质地对染色区土壤含水率分布的影响 121

5.3.4 活动流场模型分形特征参数计算 125

5.3.5 小结 127

5.4 入渗条件对流动非均匀程度的影响 127

5.4.1 试验和方法 127

5.4.2 染色面积分布 130

5.4.3 初始含水率对流动非均匀程度的影响 131

5.4.4 入渗水量对流动非均匀程度的影响 134

5.4.5 试验尺度对流动非均匀程度的影响 137

5.4.6 土壤质地对流动非均匀特征的影响 138

5.4.7 分形特征参数与随机层叠模型参数的比较 140

5.4.8 小结 141

参考文献 142

第6章 分形控制方程 144

6.1 控制方程建立 144

6.1.1 水流运动控制方程 144

6.1.2 溶质运移控制方程建立 147

6.1.3 与二域模型和活动裂隙模型的比较 148

6.2 模型有效性检验 150

6.2.1 试验和方法 150

6.2.2 SWMS＿2D程序简介 152

6.2.2 模型检验的模拟条件设置 153

6.2.3 相对均方根误差和加权变异系数 154

6.2.4 活动流场模型分形特征参数计算 154

6.2.5 模型模拟结果分析 155

6.2.6 小结 158

6.3 模型模拟连续入渗过程 158

6.3.1 试验和方法 158

6.3.2 定解条件和参数确定 159

6.3.3 模型模拟结果分析 160

6.3.4 小结 164

6.4 模型模拟垃圾填埋场覆盖层中的水分运动 165

6.4.1 滕发覆盖渗滤控制机理 165

6.4.2 试验和方法 167

6.4.3 信息量与复杂性测度 168

6.4.4 模型模拟结果 172

6.4.5 土壤水分动态信息量和复杂性测度分析 174

6.4.6 小结 182

6.5 模型参数敏感性分析 182

6.5.1 敏感度定义 182

6.5.2 模拟条件设置 183

6.5.3 敏感性分析结果 184

6.5.4 小结 186

6.6 模型发展——两区两阶段分形模型 186

6.6.1 模型提出背景 186

6.6.2 模型建立 187

6.6.3 试验和方法 189

6.6.4 模型输入与模型评价 191

6.6.5 结果和分析 192

6.6.6 小结 198

参考文献 199

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