Physical and Chemical Processes of Water and Solute Transport/Retention in Soil pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Amer Society of Agronomy

作者:Selim, H. M. (EDT)/ Sparks, Donald L. (EDT)

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:60

装帧:Pap

isbn号码:9780891188353

丛书系列:

图书标签:

• 土壤物理
• 土壤化学
• 水文过程
• 溶质传输
• 土壤保持
• 土壤水分
• 土壤溶液
• 环境科学
• 农业水文
• 水土保持

好的，这是一本关于土壤水与溶质传输和滞留过程的图书的详细简介。 --- 图书名称： 《土壤水文与溶质迁移：过程、机制与模型》 本书简介 本书深入探讨了土壤中水和溶质（污染物、营养物质、离子等）传输与滞留的复杂物理化学过程。全书旨在构建一个全面、系统的知识框架，以理解这些关键过程在土壤系统中的动态行为及其对生态环境、水资源管理和污染控制的深远影响。 第一部分：土壤水文基础与传输机制 本书首先系统地回顾了土壤物理学的基本原理，为理解水分运动奠定基础。 1. 土壤介质的结构与特性： 详细阐述了土壤的孔隙结构、颗粒组成（沙、粉、黏土比例）及其对水力性质的影响。探讨了土壤的密度、比表面积以及有机质含量如何调节孔隙度的空间分布和连通性。重点分析了土壤颗粒表面电荷的性质及其对水分子吸附和界面现象的影响。 2. 土壤水势与吸力： 深入解析了土壤水势的概念，包括重力势、基质势、压力势和渗透势。详细介绍了张力计法、压差法等测量土壤水势的关键技术。通过范宁公式（van Genuchten）和布里奇-巴克斯特公式（Brooks-Corey），阐述了土壤含水量与水势之间的关系（土壤水特征曲线），并探讨了温度和盐度对水势的影响。 3. 土壤水力传导性（渗透性）： 区分了饱和导水率和非饱和导水率。系统梳理了影响水力传导率的因素，包括孔隙大小分布、水力梯度和土壤结构稳定性。详细介绍了赫泽尔-德鲁克（Hazen-Dupuit）公式在饱和区估算中的应用，并着重讲解了布雷氏（Briggs）模型在描述非饱和区导水率随含水量变化的机制。讨论了宏观尺度和微观尺度上水分流动的差异性，包括土壤层理和裂隙对侧向水流的增强作用。 4. 土壤水分运动的驱动力与方程： 以达西定律为基础，推导了非饱和区的基尔霍夫-理查兹（Richards）方程，该方程是描述土壤水运动的核心数学工具。详细分析了该方程的非线性特性及其求解的数值方法（如有限差分法）。探讨了重力驱动、毛细管驱动和渗透压梯度驱动下的水流模式，包括地表径流、入渗和深层渗漏。 第二部分：溶质传输与反应动力学 本部分聚焦于溶质在土壤介质中的迁移行为，结合化学反应和生物过程，揭示溶质在土壤中的命运。 1. 溶质在土壤中的传输模式： 区分了三种主要的溶质传输模式：对流（Advection）、弥散（Dispersion）和扩散（Diffusion）。详细阐述了弥散作用的机理，包括速度差异弥散和空间异质性弥散。引入了弥散系数的概念及其与流速、孔隙度及土壤结构的关系。重点讨论了在低流速下，分子扩散在决定溶质迁移中的关键作用，特别是在干燥或板结的土壤层中。 2. 溶质在土壤颗粒表面的吸附与解吸： 深入探讨了溶质与土壤固体颗粒之间相互作用的物理化学机制。包括离子交换、表面络合、静电引力/斥力以及范德华力。针对不同类型的溶质（阳离子、阴离子、中性分子），介绍了相应的吸附模型，如朗缪尔（Langmuir）和弗罗因德利希（Freundlich）吸附等温线，以及双层模型（DLVO理论）对表面电荷效应的解释。分析了pH值、离子强度和有机质含量对吸附/解吸速率的影响。 3. 溶质的生物地球化学转化： 研究了溶质在土壤环境中的生物降解和生物可利用性。详细讨论了有机污染物（如农药、多环芳烃）的微生物降解路径、速率控制因素（氧气、底物浓度、微生物群落结构）。对于营养物质（如氮、磷），阐述了矿化、硝化、反硝化、固氮等关键生物地球化学循环过程，以及这些过程对溶质在土壤中的有效性和迁移性的调控。 4. 溶质在土壤中的滞留与反应耦合： 综合分析了传输与反应的耦合效应。讨论了“反应-传输”模型，特别是如何将吸附动力学（非平衡吸附）纳入到对流-弥散-反应方程中，以更准确地模拟溶质在复杂介质中的传输过程。解释了滞留时间分布（RTD）在描述非均匀土壤系统中溶质行为中的应用。 第三部分：模型构建与应用 本部分聚焦于将理论转化为实际工具，解决环境工程和水资源管理中的实际问题。 1. 宏观传输模型与参数化： 详细介绍了描述土壤水和溶质传输的主流数值模型框架，包括瞬态和稳态模型的建立。重点讲解了如何进行模型参数的敏感性分析和率定（Calibration）与验证（Validation）。讨论了尺度效应（Scaling Effects）在模型应用中的重要性，即如何将实验室尺度的参数外推到田间或流域尺度。 2. 水质模拟与污染迁移预测： 展示了利用耦合的土壤水文模型和溶质传输模型进行地下水污染风险评估和农田径流中营养物质流失预测的案例。讨论了淋溶作用（Leaching）对深层地下水质量的影响，以及修复技术（如土壤洗脱、化学固定）的模拟评估。 3. 土壤异质性与不确定性分析： 认识到土壤属性的随机性和空间变异性是影响传输预测的主要不确定性来源。引入了随机场理论和蒙特卡洛模拟方法，用于量化土壤结构和水力参数不确定性对溶质传输预测结果的影响。探讨了变异系数（Coefficient of Variation, CV）在描述土壤异质性时的作用。 结论与展望： 本书最后总结了当前土壤水文与溶质传输研究的前沿热点，包括土壤中微生物-水-溶质的协同作用、极端气候事件下传输过程的响应，以及利用遥感和地球物理技术反演土壤水力参数的最新进展。本书为科研人员、环境工程师和土壤科学家提供了坚实的理论基础和实用的建模工具。 ---

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