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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