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第1章 绪论1

1.1 研究背景1

1.2 研究目的及意义1

1.3 国内外研究进展3

1.3.1 碎石特性指标及其测定3

1.3.2 含碎石土壤各特性指标之间的转换关系9

1.3.3 碎石的空间分布10

1.3.4 含碎石土壤水分运动研究11

1.3.5 土石混合介质溶质运移研究21

1.4 小结22

第2章 钙结石的成因及空间分布规律24

2.1 研究区概况25

2.1.1 气候特征26

2.1.2 土壤、地形和植被特征26

2.2 神木六道沟流域钙结石的成因与分布概况27

2.3 典型地段钙结石分布规律28

2.3.1 采样点布设及表土钙结石含量测定方法28

2.3.2 陡坡钙结石分布30

2.3.3 缓坡钙结石分布33

2.3.4 沟谷钙结石分布34

2.4 小结36

第3章 钙结石与细土的物理特性及含水量关系38

3.1 钙结石和细土的基本物理特性39

3.2 钙结石和细土的含水量关系41

3.3 含碎石土壤含水量测定的误差分析44

3.3.1 含水量测定误差理论分析44

3.3.2 试验检验47

3.4 小结50

第4章 含碎石土壤的水力特性及参数测定51

4.1 含碎石土壤的水分特征曲线52

4.1.1 含钙结石土壤的水分特征曲线53

4.1.2 小粒径碎石组成的土石混合介质的持水性63

4.2 含碎石土壤的饱和导水率72

4.2.1 定水头法测定的含钙结石土壤的饱和导水率73

4.2.2 负压入渗仪测定的含钙结石土壤的饱和导水率74

4.2.3 煤矸石对饱和导水率的影响78

4.2.4 中壤土构成的土石混合介质的饱和导水率79

4.3 水平入渗法确定含钙结石土壤的水力特性参数83

4.3.1 含钙结石土壤的水力特性参数测定方法83

4.3.2 含钙结石土壤水力特性参数测定方法检验85

4.3.3 钙结石含量对土壤水力特性参数的影响88

4.4 小结91

第5章 含碎石土壤水分运动模型93

5.1 含碎石土壤水分运动的概念模型94

5.1.1 单孔模型94

5.1.2 双孔模型94

5.1.3 双透模型96

5.2 碎石和细土之间的质量交换96

5.2.1 基于有效饱和度的质量交换97

5.2.2 基于水势的质量交换98

5.3 根系吸水和根系生长模型98

5.3.1 根系吸水模型98

5.3.2 根系生长模型100

5.4 土壤水力特性模型102

5.5 定解条件102

5.5.1 初始条件102

5.5.2 上边界条件103

5.5.3 下边界条件103

5.6 模型离散和求解103

5.6.1 水分运动控制方程的离散104

5.6.2 根系吸水和根系生长方程的离散106

5.6.3 边界条件的处理107

5.6.4 模型求解110

5.7 双孔模型模拟含碎石土壤入渗的参数灵敏度分析110

5.7.1 碎石含量111

5.7.2 质量交换系数112

5.7.3 碎石孔隙度115

5.8 双孔模型模拟含碎石土壤蒸发的参数灵敏度分析117

5.8.1 碎石含量117

5.8.2 质量交换系数119

5.9 小结121

第6章 含碎石土壤的入渗和蒸发特征及其模拟123

6.1 含钙结石土壤的水分运动过程及其模拟124

6.1.1 钙结石含量对土壤水分入渗的影响124

6.1.2 碎石尺寸对土壤水分入渗的影响128

6.1.3 含钙结石土壤隔层对水分入渗的影响131

6.1.4 钙结石含量和土壤初始水分状况对土壤蒸发的影响137

6.1.5 含钙结石土壤隔层对土壤蒸发的影响143

6.2 煤矸石对土壤水分运动过程的影响148

6.2.1 煤矸石对土壤水分累积入渗量的影响148

6.2.2 煤矸石对湿润锋深度变化的影响149

6.2.3 碎石种类对土壤水分入渗的影响150

6.2.4 煤矸石对土壤水分蒸发的影响151

6.3 变质岩、沉积岩和砾石对土壤水分运动过程的影响154

6.3.1 天水土壤（混合中度风化变质岩）的入渗特征154

6.3.2 泾阳土壤（混合河滩石）的入渗特征158

6.3.3 铜川土壤（混合强度风化沉积岩）的入渗特征162

6.3.4 土石比和碎石组成对湿润锋的影响164

6.3.5 土石混合介质入渗量与湿润锋的关系170

6.3.6 黄土高原区土石混合介质垂直一维入渗过程比较171

6.4 小结172

第7章 含碎石土壤的降雨入渗过程与模拟174

7.1 人工含碎石土壤的降雨入渗特征174

7.1.1 降雨条件下碎石含量对入渗的影响174

7.1.2 降雨过程中含碎石土壤水分和湿润锋变化177

7.2 田间含碎石土壤的降雨入渗特征179

7.2.1 崾岘地区含碎石坡地降雨入渗特征180

7.2.2 六道沟流域含钙结石坡地降雨入渗特征190

7.2.3 模拟降雨条件下含碎石土壤水分再分布过程204

7.3 黄土高原地区含碎石土壤入渗模型拟合探讨210

7.4 小结213

第8章 碎石对土壤水分动态的影响215

8.1 坡面水分动态变化216

8.1.1 坡面土壤水分动态变化217

8.1.2 不同深度土壤水分储量变化220

8.2 下垫面对土壤水分动态变化的影响224

8.2.1 土壤水分分布格局224

8.2.2 土壤水分储量变化226

8.3 撂荒坡地土壤水分动态变化229

8.4 坡面表层土壤水分时空变化233

8.4.1 表层土壤平均含水量随时间的变异234

8.4.2 表层土壤水分沿坡面的时空变化235

8.4.3 影响表层土壤水分变异的因素239

8.5 小结240

第9章 植被生长及其对土壤水分的吸收利用242

9.1 试验布设和测定参数244

9.2 小区土壤水分动态变化244

9.3 小区土壤水分储量变化248

9.4 柠条生长状况251

9.5 土壤水分平衡252

9.6 小结255

第10章 含钙结石土壤的水分有效性257

10.1 土壤水分有效性概念257

10.1.1 土壤水分有效性概念的发展257

10.1.2 土壤水分有效性评价指标258

10.1.3 钙结石对土壤水分有效性的影响259

10.2 试验设计和数据监测260

10.3 不同水分处理的柠条生长状况262

10.4 不同水分处理的柠条蒸腾速率264

10.5 基于柠条蒸腾速率的土壤水分有效性分区267

10.6 土壤水分有效性与钙结石含量之间的关系269

10.7 小结271

第11章 土石混合介质中的溶质运移特征273

11.1 室内扰动含碎石土壤的Cl-混合置换试验273

11.1.1 土石混合介质的溶质穿透曲线特征273

11.1.2 土石比对孔隙流速和水动力弥散的影响281

11.1.3 土石混合介质的弥散系数284

11.1.4 碎石组成对溶质运移的影响288

11.2 原状土石混合介质水分和溶质运移特征289

11.2.1 原状土石混合介质截面出流变异特征290

11.2.2 原状土石混合介质中非反应溶质运移特征314

11.3 小结319

参考文献321