土壤水分動態模擬模型及其應用 9787030246080 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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尚鬆浩 著

圖書標籤:

• 土壤水分
• 模擬模型
• 農業水利
• 水文模型
• 土壤物理
• 數值模擬
• 生態水文
• 水分動態
• 模型應用
• 農業工程

店鋪： 小馬奔騰圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030246080

商品編碼：10980820268

包裝：平裝

齣版時間：2009-05-01

基本信息

書名：土壤水分動態模擬模型及其應用

：48元

作者：尚鬆浩

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2009-05-01

ISBN：9787030246080

字數：233000

頁碼：185

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.322kg

編輯推薦

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內容提要

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本書係統總結瞭作者十餘年來在土壤水分動態模擬模型及其應用方麵的研究成果，主要模型包括指數消退模型、人工神經網絡模型、水量平衡模型、凍融期土壤水熱耦閤傳輸模型、土壤－植物－大氣連續體（SPAC）水分運移模型、SPAC水熱耦閤傳輸模型，主要應用領域包括土壤水分動態變化過程模擬分析、農田水分消耗與轉化規律分析、農田水分閤理調控與優化灌溉製度等。
本書可作為水文學、土壤學、氣象學、農業水土工程等學科研究生的教學參考書，也可供相關專業技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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探索地球的生命之源：一部關於土壤水分動態模擬的深度解析 土壤，這個承載著萬物生長的厚重基石，其內部蘊藏著一個復雜而動態的水分係統。水分的流動、儲存和轉化，不僅是維持土壤生命活動的關鍵，更深刻地影響著地錶徑流、地下水補給、植被生長乃至區域氣候變化。理解並準確模擬土壤水分動態，對於水資源管理、農業生産、生態環境保護以及應對氣候變化等諸多領域，都具有至關重要的意義。 本書並非簡單羅列模型參數或公式，而是深入探究土壤水分動態模擬背後的科學原理、模型構建的邏輯脈絡，以及這些模型在現實世界中的廣泛應用。我們將從最基礎的概念齣發，逐步深入到復雜的模型機製，力求為讀者構建一個全麵而深刻的認識框架。 第一部分：土壤水分動態的科學基石 在深入模型之前，我們必須建立對土壤水分本質的深刻理解。本部分將首先詳細闡述土壤的物理性質，如土壤質地（砂、粉、黏粒的比例）、土壤結構（土壤顆粒的排列方式）、孔隙度（土壤中空隙的體積比例）和土壤容重（單位體積土壤的質量）。這些物理性質直接決定瞭土壤吸水、持水和透水的能力，是土壤水分動態的基礎。 接著，我們將聚焦於土壤中的水分。這裏不僅僅是簡單的“水”，而是包含著不同賦存形態的水分：吸濕水（緊密吸附在土壤顆粒錶麵的水）、黏著水（由錶麵張力束縛在土壤顆粒接觸點附近的水）和自由水（能自由移動的水）。我們將詳細介紹土壤水分特徵麯綫（Soil Water Characteristic Curve, SWCC），它是一條描述土壤含水量與土壤基質勢之間關係的麯綫。這條麯綫不僅能反映土壤的持水能力，更是區分土壤水分狀態，如田間持水量、萎蔫點等關鍵指標的依據。 水在土壤中的運動是土壤水分動態的核心。本部分將深入剖析土壤中的水分運動規律，主要包括： 重力滲透： 在重力作用下，水分嚮下層土壤的移動，這是土壤水分補給地下水的主要途徑。我們將介紹 Darcy 定律及其在土壤中的應用，分析影響滲透速率的因素，如土壤導水率、水力梯度等。 毛管作用： 土壤孔隙中由於錶麵張力引起的液體上升或移動現象。這在乾旱地區的錶層土壤水分嚮上輸送，以及近地錶水分的再分配中扮演著重要角色。我們將探討毛管勢的形成機製以及它如何影響水分的垂直和水平遷移。 彌散作用： 在水分運動過程中，溶質（如營養物質、汙染物）隨水一起擴散和遷移的現象。雖然本書主要關注水分動態，但理解水分的運動必然涉及其攜帶物質的遷移，這也是模型應用中需要考慮的重要方麵。 相變： 水分在土壤中的蒸發、蒸騰和凝結等相態變化。這直接與大氣條件（溫度、濕度、風速）和植被生理活動相關，是地錶能量平衡和水分循環的重要組成部分。 第二部分：土壤水分動態模擬模型體係 基於前述的科學原理，本部分將係統介紹當前主流的土壤水分動態模擬模型。模型並非單一的“黑箱”，而是對復雜真實過程的數學抽象和工程實現。我們將按照模型的復雜程度和應用範圍進行分類闡述。 概念模型： 這類模型是對土壤水分過程進行高度概括和簡化的模型，通常以水庫的比喻來描述土壤水分的儲存和輸齣。雖然簡化，但它們能幫助我們理解水分動態的基本邏輯，適閤於對精度要求不高的初步分析。我們將介紹這類模型的典型結構和參數意義。 過程模型（或稱物理模型）： 這類模型基於物理定律（如 Darcy 定律、質量守恒定律）來描述土壤水分的運動和儲存。它們通常將土壤剖麵離散化為若乾層，在每一層內計算水分的收支平衡。我們將詳細介紹： Richards 方程： 這是描述非飽和土壤中一維垂直水分運動的經典方程。我們將解析其推導過程，解釋方程中的各項物理意義，如含水量、導水率、基質勢等。 多維模型： 針對更復雜的地形和土壤異質性，模型可以擴展到二維甚至三維，考慮水分的水平運動。這類模型能更精細地刻畫土壤水分的空間分布和遷移過程。 考慮植被蒸騰的模型： 真實地錶的水分動態離不開植被的影響。我們將介紹如何將植被蒸騰納入模型，分析不同類型的蒸騰模型（如 Penman-Monteith 方程的應用）以及其參數化方法。 耦閤模型： 某些模型會將土壤水分模型與地錶徑流模型、地下水模型、甚至大氣模型耦閤起來，以更全麵地模擬區域水文循環和氣候相互作用。 數據驅動模型： 這類模型不直接依賴於底層的物理過程，而是通過統計方法或機器學習算法，從大量的觀測數據中學習輸入（如降雨、氣溫、地錶覆蓋）與輸齣（如土壤含水量、蒸發量）之間的關係。我們將討論其優勢（如計算效率高、處理復雜非綫性關係能力強）和局限性（如可解釋性相對較差）。 在介紹各種模型時，我們將重點關注： 模型結構： 模型如何將時間和空間進行離散化，各個模塊如何連接。 模型參數： 模型所需的輸入參數，包括土壤物理性質參數、氣候參數、植被參數等，以及這些參數的獲取途徑（如實驗測量、遙感數據、反演）。 模型求解方法： 數值求解方法（如有限差分法、有限元法）在模型中的應用。 模型驗證與校準： 如何利用觀測數據評估模型的精度，以及如何通過調整參數來提高模型的模擬效果。 第三部分：土壤水分動態模擬模型的廣泛應用 模型不僅僅是理論的推演，其價值體現在解決實際問題的能力。本部分將聚焦於土壤水分動態模擬模型在不同領域的應用案例。 農業生産與灌溉管理： 作物水分脅迫監測與預警： 通過模擬土壤水分狀況，可以準確判斷作物是否麵臨水分脅迫，指導農民進行科學灌溉，避免因缺水或過量灌溉造成的損失。 灌溉定額優化： 模型可以模擬不同灌溉策略下的土壤水分動態，幫助確定最優的灌溉水量和灌溉頻率，提高水分利用效率，減少水資源浪費。 作物産量預測： 土壤水分是影響作物生長的關鍵因素，通過將土壤水分模擬結果與作物生長模型相結閤，可以更準確地預測作物産量。 水資源管理與水文預測： 地下水補給量估算： 模型可以模擬降雨入滲和嚮下滲透的過程，從而估算地下水的補給量，為地下水資源的閤理開發利用提供科學依據。 地錶徑流模擬： 土壤水分狀況直接影響地錶徑流的産生和匯流過程。通過模擬土壤水分，可以提高地錶徑流模型的精度，為洪水預報和水土保持提供支持。 乾旱監測與評估： 長期的土壤乾旱是乾旱災害的重要錶現。模型可以模擬土壤水分的長期變化趨勢，為乾旱的監測、評估和預警提供重要信息。 生態環境與氣候變化研究： 植被生態係統模擬： 土壤水分是支撐植被生存和發展的基本要素。模型可以模擬不同氣候和土壤條件下植被的響應，研究植被對水分變化的敏感性。 土壤碳循環模擬： 土壤水分的動態變化會影響土壤微生物的活性，進而影響土壤有機質的分解和碳的釋放，對土壤碳循環産生重要影響。 地錶能量平衡與氣候反饋： 土壤水分的蒸發和蒸騰是地錶能量平衡的重要組成部分，同時也會影響地錶溫度和濕度，進而與大氣相互作用，産生氣候反饋。模型可以幫助我們理解這些復雜的相互作用。 環境汙染與修復： 汙染物遷移模擬： 土壤水分的運動是汙染物在土壤中遷移的主要驅動力。模型可以模擬農藥、重金屬等汙染物在土壤中的遷移路徑和分布，為環境汙染的評估和修復提供決策支持。 土壤修復效果評估： 在進行土壤修復時，土壤水分動態模型可以幫助評估不同修復措施對汙染物遷移和降解的影響。 在應用案例的介紹中，我們將強調模型的具體輸入、輸齣，以及模型模擬結果如何轉化為實際的決策依據。我們將分享成功的應用經驗，也可能探討模型在應用過程中遇到的挑戰和局限性，並提齣潛在的改進方嚮。 結語 本書旨在成為一本關於土壤水分動態模擬的“百科全書”，從基礎理論到前沿應用，力求為讀者提供一個全麵、係統、深入的學習和研究平颱。我們希望通過對土壤水分動態模擬模型及其應用的詳細解析，能夠激發讀者對地球水循環、生態係統過程以及可持續發展問題的深入思考，並為相關領域的科研、教學和實踐提供有力的工具和參考。理解土壤中的水分流轉，就是理解地球的生命脈搏，是我們應對未來挑戰、實現可持續發展的必由之路。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我翻瞭好幾個月纔真正看完，期間無數次被其中的深邃和嚴謹所摺服。我並非這個領域的專業人士，純粹是齣於對地球科學的濃厚興趣而購入。起初，我抱著一種“瞭解一點”的心態，但隨著閱讀的深入，我發現自己完全被吸引住瞭。作者的文筆雖然學術，但並不枯燥，反而有一種抽絲剝繭般的邏輯美感。每一章的開篇都像是一個引人入勝的場景設置，將讀者帶入一個需要解決的實際問題，然後循序漸進地展示如何通過模型來理解和解決這些問題。我尤其喜歡作者在介紹數學公式和理論模型時，會輔以大量的圖錶和實例，這極大地降低瞭理解門檻。我曾反復研讀關於土壤水分遷移機製的部分，那些關於重力勢、基質勢、滲透係數的闡述，在我腦海中勾勒齣瞭土壤內部復雜的“地下水流”畫捲。那些看似抽象的微分方程，在作者的解讀下，仿佛變成瞭驅動地球係統運轉的有力臂膀。我甚至嘗試著自己動手，對照書中的例子，用簡單的電子錶格進行瞭一些輔助計算，雖然粗糙，但卻讓我切實體會到瞭模型預測的強大力量。這本書不僅僅是關於土壤水分，它更像是一扇窗戶，讓我窺見瞭整個陸地水循環的奧秘，以及人類活動對其産生的深刻影響。很多時候，我會在夜深人靜時，捧著這本書，思考著如何將書中的理論知識應用到現實世界的某個具體場景，比如農田灌溉、水土保持，甚至是城市排水係統。這種跨學科的思考，讓我覺得這本書的價值遠超其本身的學術範疇，它激發瞭我更廣闊的視野和更深邃的思考。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對環境科學領域充滿熱情的學生，一直在尋找能夠係統性地介紹土壤水分動態模擬的書籍。這本書，無疑成為瞭我心目中的“寶藏”。作者的筆觸，既嚴謹又不失生動，將復雜的科學概念以清晰易懂的方式呈現齣來。我被書中對於水分在土壤剖麵中的垂直遷移和水平側滲的詳細闡述所吸引，仿佛能夠親眼看到水分在土壤顆粒之間的運動軌跡。作者關於模型參數的敏感性分析，更是讓我領略到瞭科學研究的細緻和嚴謹。它讓我明白，在構建模型時，對關鍵參數的準確把握是多麼重要。書中還探討瞭模型在不同氣候條件和不同地貌環境下的適用性，這讓我對模型的普適性和局限性有瞭更深刻的理解。我尤其對書中關於模型在評價水資源可持續利用方麵的應用印象深刻。它讓我意識到，通過模擬，我們可以更好地評估不同用水策略對地下水補給、地錶徑流等方麵的影響，從而做齣更明智的水資源管理決策。這本書，已經成為我撰寫研究報告和進行學術討論時的重要參考，它不僅拓寬瞭我的知識視野，更激發瞭我對環境科學研究的無限熱情。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我拿到手裏，就感覺到它沉甸甸的分量，不僅僅是物理上的，更是知識上的。作者在書中對土壤水分動態的闡述，簡直可以用“鞭闢入裏”來形容。他不僅僅是羅列瞭各種影響因素，更重要的是，他揭示瞭這些因素之間復雜的耦閤關係。例如，土壤結構如何影響滲透速率，而滲透速率又如何決定瞭水分在不同土層中的分布。這種係統性的思考方式，讓我醍醐灌頂。我曾試圖理解為什麼在某些地區，即使降雨充沛，土壤卻依然顯得貧瘠，這本書讓我找到瞭答案——可能是土壤本身的持水能力不足，也可能是水分快速流失，未能有效地被植物吸收。作者對於模型構建的論述，更是讓我對科學研究的嚴謹性有瞭更深的認識。他詳細地介紹瞭模型中的假設、邊界條件以及各種簡化處理，並分析瞭這些處理可能帶來的誤差。這種對模型局限性的清醒認識，本身就非常有價值。這本書讓我明白，科學模型不是萬能的，但它是我們認識和理解復雜自然現象最有效的工具之一。閱讀過程中，我反復思考書中的模型如何能夠幫助我們預測未來，比如預測乾旱的發生概率，或者評估某項水土保持措施的效果。這種前瞻性的思考，讓我覺得這本書的價值非凡。

評分☆☆☆☆☆

我是一位長期關注環境問題和社會可持續發展的讀者，購買這本書的初衷是希望能更深入地理解影響我們生態係統健康的關鍵因素之一——土壤水分。這本書的內容，可以說超齣瞭我的預期，也讓我對“土壤”這兩個字有瞭全新的認識。它不再僅僅是承載植物生長的介質，而是一個充滿動態變化、復雜交互的“生命體”。作者在書中詳細闡述的各種影響土壤水分行為的因素，比如土壤質地、結構、有機質含量，以及更深層次的氣候變化、植被覆蓋等，都讓我對這些宏觀環境問題的根源有瞭更微觀、更具象的理解。我尤其對書中關於水分蒸發、蒸騰以及入滲的章節印象深刻。它們不僅僅是簡單的物理過程描述，作者將其與能量平衡、植物生理等多個維度聯係起來，展現瞭土壤水分動態的係統性。那些關於“滯水”、“有效水分”的論述，讓我理解瞭為什麼即使在雨季，某些區域依然可能麵臨缺水的問題。書中關於模型驗證的部分，更是讓我看到瞭科學研究的嚴謹性——理論的提齣固然重要，但其是否能夠準確反映現實，纔是檢驗其價值的關鍵。這本書讓我認識到，我們常常低估瞭土壤內部微觀世界的復雜性，而正是這些微觀過程的纍積，最終構成瞭宏觀的生態環境變化。它促使我反思，我們在進行任何與土地相關的開發活動時，都必須充分考慮土壤水分的動態變化，否則，我們可能會付齣沉重的代價。

評分☆☆☆☆☆

作為一名初涉科研領域的研究生，我迫切需要一本能夠係統性地梳理土壤水分動態模擬相關知識的參考書。這本書，恰好填補瞭我的這一空白。其結構的嚴謹性和內容的全麵性，令我印象深刻。從基礎的水文學原理，到各種模型理論的詳細介紹，再到模型在不同應用場景下的實踐，都構建瞭一個清晰的學習路徑。我特彆欣賞作者在梳理不同模型（如集總式模型、分布式模型）的優缺點時，所展現齣的客觀和深刻的分析。這讓我能夠根據自己的研究需求，選擇最適閤的模型工具。書中關於模型參數化和校準的章節，更是提供瞭寶貴的實踐指導。我曾經在自己的研究項目中，為參數的不確定性而苦惱，而這本書中的方法和案例，讓我豁然開朗，找到瞭解決問題的思路。此外，作者還探討瞭模型在應對極端氣候事件（如乾旱、洪澇）中的應用，這對於當前全球氣候變化背景下的水資源管理和風險評估，具有極其重要的現實意義。每次閱讀，我都能從中汲取新的靈感，也對自己的研究方嚮有瞭更清晰的定位。這本書，我已經把它作為我案頭必備的工具書，隨時翻閱，並時不時地對照我的實驗數據，進行更深入的分析和思考。

評分☆☆☆☆☆

我曾經對“模型”這個詞抱有一種敬畏感，覺得它離我的生活很遙遠。然而，這本書徹底改變瞭我的看法。它讓我明白，模型並非高高在上的理論，而是解決實際問題的有力工具。作者在書中，將復雜的土壤水分動態模擬過程，拆解成一個個易於理解的模塊，並且通過大量的圖示和案例，讓抽象的科學原理變得生動形象。我尤其喜歡作者在介紹模型如何應用於環境保護時所舉的例子。比如，如何利用模型來評估土地開發對區域地下水補給的影響，或者如何預測農藥在土壤中的遷移和淋溶風險。這些應用，讓我看到瞭科學研究的實際價值，也讓我更加關注我們身邊的環境問題。閱讀過程中，我仿佛置身於一個實驗室，親眼見證著作者如何一步步構建模型，如何進行參數率定，如何驗證模型的準確性。這種沉浸式的閱讀體驗，讓我對科學研究的流程和方法有瞭更直觀的認識。這本書，不僅僅是關於土壤水分，它更是一本關於如何用科學方法解決現實問題的教科書。它激發瞭我對應用科學的興趣，也讓我相信，隻要我們掌握瞭科學的方法，很多看似棘手的環境問題，都有可能找到解決方案。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對自然地理現象充滿好奇心的普通讀者，對於“土壤水分”這個概念，我一直覺得它既熟悉又陌生。熟悉是因為我們每天都能接觸到泥土，陌生是因為我們從未真正瞭解過它內部的“秘密”。這本書，就像一位博學的嚮導，帶領我深入探索瞭土壤水分的奇妙世界。作者的描述，讓我能夠想象齣雨水如何滲透到土壤深處，根係如何從中汲取生命之源，以及水分如何在土壤顆粒之間悄無聲息地流動。書中的一些概念，例如“場強”、“水勢梯度”，在作者的通俗解讀下，變得生動有趣，不再是冰冷的科學術語，而是描繪土壤內部一場場“水分拉力賽”的生動寫照。我特彆喜歡作者在講解水分蒸發和蒸騰過程時，所引用的各種自然現象。比如，在烈日炎炎的夏季，為什麼土地會變得乾燥？為什麼草地比柏油路更容易保持濕潤？這些日常的觀察，在這本書的邏輯框架下，都得到瞭令人信服的解釋。這本書讓我意識到，我們腳下的這片土地，並非靜止不動，而是充滿瞭復雜而精妙的物理和生物化學過程。它激發瞭我對周圍環境更細緻的觀察，也讓我對“節約用水”有瞭更深層次的理解，因為我知道，每一滴水都在土壤中扮演著至關重要的角色。

評分☆☆☆☆☆

這本書，對我而言，不僅僅是一本學術著作，更像是一位循循善誘的老師。我一直對地球科學領域抱有濃厚的興趣，而土壤水分，作為連接地錶與地下、氣候與生態的關鍵環節，一直是我想要深入瞭解的主題。這本書的齣現，如同一盞明燈，照亮瞭我前行的道路。作者在書中，不僅詳細介紹瞭土壤水分動態模擬的理論基礎，還深入探討瞭各種模型的構建原理和應用方法。我尤其被書中關於模型精度和不確定性分析的章節所吸引。作者並沒有迴避模型可能存在的局限性，而是直麵問題，並提齣瞭相應的解決方案。這讓我認識到，科學研究並非追求完美的絕對真理，而是不斷逼近真實、不斷優化認知過程。書中關於模型在水土流失預測和土壤侵蝕控製中的應用，讓我看到瞭模擬模型在環境保護方麵的巨大潛力。我曾思考，如果能夠將這些模型應用到實際的坡耕地管理中，是否能夠有效地減少水土流失，保護我們的耕地資源。這種將書本知識與現實問題相結閤的思考，是我從這本書中最大的收獲。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的印象，如同在乾涸的土地上找到瞭一泓清泉，讓我對土壤水分有瞭前所未有的清晰認識。作者的敘述，如同涓涓細流，緩緩注入我的認知。我一直對自然界中的“動態”變化感到著迷，而土壤水分的動態過程，正是其中一個極其重要且又常常被忽視的環節。書中對水分在土壤中的遷移，比如毛細管作用、重力作用等，有著極為詳盡的描述。我腦海中仿佛浮現齣無數微小的通道，水分如同有生命一般，在其中穿梭往來。作者對於水分虧缺和水分盈餘的分析，讓我理解瞭水資源的分布不均是如何産生的，以及它對生態係統和人類社會可能帶來的影響。我尤其欣賞書中關於模型在乾旱地區水資源管理中的應用。當看到模型能夠幫助預測乾旱的發生，並為抗旱減災提供決策依據時，我深深地感受到瞭科學的力量。這本書，讓我不再僅僅將土壤看作是承載萬物的基石，而是把它視為一個充滿活度、與氣候、植被、人類活動緊密相連的復雜係統。它讓我對“水”有瞭更深層次的敬畏，也對如何更有效地利用和保護這一寶貴資源有瞭更清晰的認識。

評分☆☆☆☆☆

我是一名從事農業生産的技術人員，一直希望能夠找到一些能夠指導實際生産的書籍，提升我們對作物生長環境的理解。這本書，雖然看起來很學術，但其中蘊含的原理和方法，對於我來說，簡直是“及時雨”。書中所闡述的土壤水分動態變化，直接關係到作物的生長發育、水分脅迫以及肥料的利用效率。我尤其對書中關於不同土壤類型對水分的保持能力和滲透性的比較，以及這些特性如何影響灌溉策略的章節，印象深刻。作者通過模型模擬，清晰地展示瞭在不同土壤條件下，采取何種灌溉方式和灌溉量，能夠最大程度地提高水分利用效率，減少浪費。這對於我們這些一綫生産者來說，具有非常直接的指導意義。此外，書中關於土壤水分與植物生理過程耦閤的論述，讓我明白瞭為什麼有時即使給作物澆瞭足夠的水，作物依然錶現齣缺水癥狀。原來，這可能與土壤中的水分形態、根係分布以及蒸騰速率等因素有關。這本書，我計劃將書中的關鍵模型和參數，嘗試應用到我們農場的實際監測數據中，希望能夠通過模擬，為我們的精準灌溉和科學施肥提供更可靠的依據。