第1章 显色示踪方法和非均匀流动模拟概论 1
1.1 染色示踪方法概述 1
1.1.1 人工示踪剂 1
1.1.2 染色示踪剂历史发展 6
1.1.3 染色示踪剂相关化学性质 9
1.1.4 染色剂在水文示踪中的应用 12
1.1.5 染色示踪剂可视化技术 26
1.1.6 染色示踪剂的环境效应评估 27
1.2 图像分析基本理论 29
1.2.1 颜色模式 29
1.2.2 BMP文件格式 31
1.3 土壤水非均匀流动及其影响 35
1.3.1 非均匀流问题 35
1.3.2 非均匀流的形成机理 38
1.3.3 土壤水和溶质非均匀迁移的影响 39
参考文献 40
第2章 土壤介质和水动力参数关系分形描述 54
2.1 土壤结构的分形描述 54
2.1.1 土壤孔隙结构测量 54
2.1.2 孔隙结构分形特性 57
2.2 基于土壤孔隙一般描述的土壤水分特征曲线模型 59
2.2.1 模型推导 59
2.2.2 模型分析 62
2.2.3 模型验证及参数分析 64
2.3 基于孔隙连续性的非饱和水力传导度模型 66
2.3.1 多孔介质的连续分形模型 66
2.3.2 非饱和水力传导度模型 67
2.3.3 模型验证及参数分析 68
2.4 土壤水动力弥散参数分形尺度模型 70
2.4.1 模型建立 70
2.4.2 模型验证和分析 74
参考文献 78
第3章 非均匀流动显色示踪试验与数据信息化 81
3.1 显色示踪原理试验 81
3.1.1 pH显色示踪方法 81
3.1.2 溴离子显色示踪方法 83
3.1.3 碘离子显色示踪方法 84
3.2 非均匀流动显色示踪试验 86
3.2.1 砂土条件下土壤水运动染色示踪试验 86
3.2.2 壤土条件下非均匀水流运动及溶质迁移显色示踪试验 89
3.2.3 黏土土质不同尺度及边界影响条件下非均匀流动显色示踪试验 90
3.3 显色图像信息化 91
3.3.1 图像标准化 91
3.3.2 表面分形 94
3.3.3 流动模式临界值算法 100
3.3.4 浓度颜色关系 102
3.4 土壤水和溶质非均匀迁移性质 109
3.4.1 入渗模式分析 109
3.4.2 非均匀水流运动及溶质迁移特性 110
3.4.3 局部非均匀流动特性 117
3.4.4 水流非均匀运动尺度特性 119
3.4.5 非均匀入渗条件下溶质的运动和分布规律 120
3.5 利用显色示踪方法调查微喷系统灌水效率 121
3.5.1 田间试验 121
3.5.2 微灌系统灌水效率 122
参考文献 125
第4章 土壤水和溶质迁移非均匀性描述 127
4.1 土壤水和溶质迁移非均匀流动信息度量 127
4.1.1 信息熵 127
4.1.2 非均匀流动信息编码 128
4.1.3 非均匀流动信息特征 130
4.1.4 溶质迁移非均匀性与水流运动非均匀性的关联性 131
4.1.5 非均匀流动信息预测损失分析 134
4.2 非均匀流动多重分形特性 135
4.2.1 非均匀流动分形特征 135
4.2.2 非均匀流动信息维数与多重分形维数的关系 137
4.3 非均匀流动模式聚类分析 140
4.3.1 非均匀流动层次分析 140
4.3.2 非均匀流动层次聚类 142
4.3.3 非均匀流动模式层次分析 146
4.4 基于显色模式的溶质迁移非均匀性分析 148
4.4.1 溶质非均匀分布环状直方图分析 148
4.4.2 应用分析 149
参考文献 151
第5章 非均匀流动模拟理论与方法 153
5.1 非均匀流动模拟方法 153
5.1.1 土壤水流运动和溶质迁移基本方程 153
5.1.2 非平衡流动下水流和溶质运动模拟 153
5.2 连续性方法模拟非均匀流动 159
5.2.1 规则水流网络模型 159
5.2.2 非均匀水流网络的建立及流动模拟 166
5.3 离散模拟方法 174
5.3.1 随机层叠模拟 174
5.3.2 DLA模拟 179
参考文献 185
第6章 活动性流场模型模拟非均匀水流及溶质迁移 194
6.1 活动性流场模型 194
6.1.1 水流控制方程 194
6.1.2 溶质迁移控制方程 197
6.2 分形本构关系参数 198
6.2.1 活动性流场区域 198
6.2.2 显（染）色区土壤含水率 203
6.2.3 本构关系参数 205
6.2.4 分形本构关系参数与流动非均匀性 209
6.3 非均匀流动动态变化规律 211
6.3.1 非均匀动态试验设计 211
6.3.2 水流运动非均匀性及ARM本构关系参数 212
6.3.3 示踪离子迁移模拟及ARM模拟效果分析 214
6.4 ARM模型模拟腾发覆盖垃圾填埋场覆盖层水均衡动态 217
6.4.1 腾发覆盖垃圾填埋场覆盖层水均衡动态试验 217
6.4.2 ARM模拟覆盖层水均衡动态分析 218
参考文献 220
附录 BMP图像分析程序（Fortran） 222