第1章 土壤大孔隙流及其对坡面产汇流影响的研究进展 1
1.1研究背景与目的意义 1
1.1.1背景介绍 1
1.1.2目的意义 2
1.2优先流的分类及其基本理论 2
1.3大孔隙流理论的研究现状 3
1.3.1大孔隙的定义 4
1.3.2大孔隙的成因 4
1.3.3大孔隙流产生的条件 5
1.3.4大孔隙流产生的影响及后果 7
1.3.5影响大孔隙流的因素 9
1.4大孔隙流理论的发展趋势 10
1.4.1分形几何在土壤学及大孔隙流理论中的应用 10
1.4.2流体力学新方法在大孔隙流理论中的应用 14
1.4.3大孔隙流理论发展趋势 15
1.5土壤大孔隙流实验技术研究进展 16
1.5.1土壤大孔隙结构的观测技术 16
1.5.2大孔隙土壤中含水量及其空间分布特征的观测技术 20
1.5.3大孔隙土壤水力学特征参数的观测技术 20
1.5.4大孔隙流室内和田间实验 20
1.5.5大孔隙流实验技术进展总结 22
1.6土壤大孔隙流模拟技术研究进展 22
1.6.1两域（two-domain）模型 22
1.6.2多域（multi-domain）模型 32
1.6.3数值（numerical）模型 33
1.6.4两阶段（two-phase）模型 34
1.6.5混合层（mixing- layer）模型 35
1.6.6多尺度平均（multiple-scale average）模型 37
1.6.7随机（stochastic）模型 38
1.6.8模拟技术研究进展总结 38
1.7大孔隙流及溶质迁移数值软件 39
1.7.1 MACRO模型 39
1.7.2 HYDRUS模型 40
1.7.3 IN3 M模型 41
1.7.4 RZWQM模型 41
1.7.5 SIMULAT模型 42
1.7.6可用于大孔隙流计算的其他模型 42
1.8大孔隙流理论在流域模型中的应用进展 43
1.8.1 DSFDM模型 44
1.8.2 DHSVM模型 44
1.8.3 CATFLOW模型 45
1.8.4 MIKE-SHE模型 45
1.8.5 HYDAS-DRAIN模型 46
参考文献 46
第2章CT确定土壤大孔隙空间分布 57
2.1 CT扫描原理 57
2.2国内外研究进展 57
2.3 CT扫描实验材料和图像处理 59
2.3.1土柱 59
2.3.2 CT扫描 61
2.3.3图像处理 64
2.4大孔隙空间网络的识别 65
2.5大孔隙空间网络参数的确定 69
2.5.1大孔隙网络和分支 70
2.5.2弯曲度 70
2.5.3空间水力半径 70
2.5.4大孔隙网络的密度、配位数、连通性和亏格 71
2.5.5确定大孔隙空间网络分布参数 72
2.5.6大孔隙网络分布参数的分析 76
2.6照影剂在土壤大孔隙中的运移 109
参考文献 110
第3章 大孔隙土壤水力参数和溶质运移参数研究 112
3.1土壤基本性质 112
3.2饱和导水率的确定 112
3.2.1土壤基质的饱和导水率 112
3.2.2土壤大孔隙的饱和导水率计算 115
3.2.3原状土壤整体的饱和导水率 118
3.2.4饱和导水率实验 118
3.2.5土壤大孔隙饱和导水率估算值与实测值的对比分析 120
3.3土壤水动力弥散系数的确定 120
3.3.1实验材料、原理和方法 121
3.3.2大孔隙对土壤水动力弥散系数的影响 123
3.4土壤水分特征曲线 124
3.4.1土壤水分特征曲线及应用 124
3.4.2描述土壤水分特征曲线的模型 125
3.4.3土壤水分特征曲线的测定 126
3.4.4土壤水分特征曲线的拟合及运动参数的推求 127
3.4.5大孔隙对土壤水分特征曲线形状的影响 129
3.4.6大孔隙对土壤水分特征曲线参数的影响 130
3.4.7大孔隙对田间持水量和凋萎系数的影响 130
3.5比水容重和土壤非饱和导水率 130
3.5.1原状土和扰动土比水容重的对比分析 131
3.5.2原状土和扰动土非饱和导水率的比较分析 133
参考文献 134
第4章 大孔隙土柱水流实验和土槽人工降雨实验研究 136
4.1大孔隙土柱水流实验 136
4.1.1实验材料与方法 136
4.1.2大孔隙数量对水分在土壤中运移的影响 139
4.1.3大孔隙形状对水分在土壤中运移的影响 144
4.1.4大孔隙直径对水分在土壤中运移的影响 150
4.2土槽人工降雨实验 152
4.2.1实验设计 152
4.2.2下垫面和降雨强度对产汇流及溶质迁移转化的影响 170
参考文献 195
第5章 基于格子波尔兹曼方法的大孔隙土壤下渗模型研究 196
5.1格子波尔兹曼方法的基本原理 197
5.1.1 LBM-BGK模型简介 197
5.1.2 Burgers方程还原方法 199
5.2两域模型的构建及数值解法研究 203
5.2.1两域模型的构建方法概述 203
5.2.2两域模型构建 204
5.2.3两域模型的数值解法研究 207
5.3土柱下渗模型及验证 229
5.3.1土柱实验介绍 229
5.3.2均质模型在扰动土柱水盐运移模拟中的应用 230
5.3.3两域模型在原状土柱水盐运移模拟中的应用 233
5.4坡面下渗模型分析及验证 236
5.4.1建模原理 236
5.4.2模型参数及求解 241
5.4.3模型率定及验证 245
参考文献 251
第6章 含有大孔隙的坡面汇流模型以及溶质流失模型研究 253
6.1坡面汇流模型分析及验证 253
6.1.1引言 253
6.1.2坡面运动波讨论 254
6.1.3 Preissmann四点隐式差分法 257
6.1.4 Lattice Boltzmann法 260
6.1.5方法比较 262
6.1.6实验验证 268
6.2溶质流失模型分析和验证 271
6.2.1引言 271
6.2.2影响土壤溶质流失的因素 271
6.2.3大孔隙对坡面溶质流失的影响 274
6.2.4模糊神经网络 278
6.2.5建模思想 280
6.2.6仿真验证 281
参考文献 283
第7章 基于大孔隙的流域产汇流模型研究 285
7.1模型构建 285
7.1.1产流模型 285
7.1.2汇流模型 287
7.2流域概况介绍 293
7.2.1自然地理概况 293
7.2.2水文气象情况 294
7.2.3资料整理 296
7.2.4精度指标 299
7.3模型应用 299
参考文献 307