内蒙古农业大学：《环境土壤物理学》课程教学大纲（水利与土木建筑工程学院）.pdf_大学文库

《环境土壤物理学》课程教学大纲浏览次数：295责任编辑：通讯作者：摄影：一、课程中文名称：环境土壤物理学二、课程英文名称：Environmental Soil Physics 三、课程编码：ZB0621020 四、课程性质：专业必修课五、学时数、学分数、开课学期学时数：32学分数：2.0开课学期：第五学期六、课程目的与要求土壤物理学是应用物理学的原理和方法研究土壤特性及土水系统的物理原理和过程，研究土壤中各种物质 (水、气、热与溶质)的迁移、状态的变化和伴随发生能量转化的学科。学习土壤物理学的目的，就是通过研究和掌握土壤中物质和能量的状态及转移、变化等规律，以期最大限度发挥土壤和土壤水资源以及外加物（包括灌溉水、施入肥等)的经济效益，直接或间接为工业、农牧业生产和科研服务，为水资源评价、水环境评估和预测模拟提供必要的参数和理论依据。要求：土壤物理学是农田水利学、水文水资源专业的一门重要的专业基础课，它侧重于利用数学模型定量模拟或预测包括物质迁移和能量转换在内的土壤物理过程。要求学生具有较好的数学基础和相关知识。七、本课程与其它课程的联系土壤物理学是农业水利工程专业的一门专业基础课，在基础课和专业课之间起着承上启下的作用。高等数学、物理学、工程数学、水力学、计算机应用是学习土壤物理学必要的先行课程；土壤物理学是水资源评价、生态水文学等课程的基础内容，要用到土壤物理学的基本理论和方法；土壤物理学与农田水利学、水资源评价和管理、植物栽培和管理学、陆地水文学和水利计算专业课所研究的内容关系密切；水文地质学、地下水动力学、土壤水动力学、地理学等学科的研究，都涉及到SPC系统中水分循环，地下水-土壤水-地表水-植物水-大气水的相互补给和转化。八、教学方法：授课、多媒体教学与实验相结合九、考核方法：闭卷考试十、选用教材参考书目： 2 秦耀东，《土壤物理学》，高等教育出版社 2 李法虎，《土壤物理化学》，化学工业出版社 2 《环境土壤学》、《土壤学》、《土壤水动力学》教学进程安排表学时序号章节教学内容理论实践合计土壤物理学的一般概念，土壤的组 2 0 2 成及基本物理特性土壤水的基本物理特性 2 0 2 3 土壤持水和土壤水能态 8 4 12 土壤水、盐运动 10 2 12 5 SPAC系统中的水分循环 4 0 4 合计 26 6 32 十二、主要教学内容、重点和难点第一章土壤的三相组成及其基本的物理特性一、学习目的

《环境土壤物理学》课程教学大纲浏览次数：295 责任编辑：通讯作者：摄影：一、课程中文名称：环境土壤物理学二、课程英文名称：Environmental Soil Physics 三、课程编码：ZB0621020 四、课程性质：专业必修课五、学时数、学分数、开课学期学时数：32 学分数：2.0 开课学期：第五学期六、课程目的与要求土壤物理学是应用物理学的原理和方法研究土壤特性及土水系统的物理原理和过程，研究土壤中各种物质（水、气、热与溶质）的迁移、状态的变化和伴随发生能量转化的学科。学习土壤物理学的目的，就是通过研究和掌握土壤中物质和能量的状态及转移、变化等规律，以期最大限度发挥土壤和土壤水资源以及外加物（包括灌溉水、施入肥等）的经济效益，直接或间接为工业、农牧业生产和科研服务，为水资源评价、水环境评估和预测模拟提供必要的参数和理论依据。要求：土壤物理学是农田水利学、水文水资源专业的一门重要的专业基础课，它侧重于利用数学模型定量模拟或预测包括物质迁移和能量转换在内的土壤物理过程。要求学生具有较好的数学基础和相关知识。七、本课程与其它课程的联系土壤物理学是农业水利工程专业的一门专业基础课，在基础课和专业课之间起着承上启下的作用。高等数学、物理学、工程数学、水力学、计算机应用是学习土壤物理学必要的先行课程；土壤物理学是水资源评价、生态水文学等课程的基础内容，要用到土壤物理学的基本理论和方法；土壤物理学与农田水利学、水资源评价和管理、植物栽培和管理学、陆地水文学和水利计算专业课所研究的内容关系密切；水文地质学、地下水动力学、土壤水动力学、地理学等学科的研究，都涉及到SPAC系统中水分循环，地下水-土壤水-地表水-植物水-大气水的相互补给和转化。八、教学方法：授课、多媒体教学与实验相结合九、考核方法：闭卷考试十、选用教材参考书目： ² 秦耀东，《土壤物理学》，高等教育出版社 ² 李法虎，《土壤物理化学》，化学工业出版社 ² 《环境土壤学》、《土壤学》、《土壤水动力学》十一、教学进程安排表序号章节教学内容学时理论实践合计 1 土壤物理学的一般概念，土壤的组成及基本物理特性 2 0 2 2 土壤水的基本物理特性 2 0 2 3 土壤持水和土壤水能态 8 4 12 4 土壤水、盐运动 10 2 12 5 SPAC系统中的水分循环 4 0 4 合计 26 6 32 十二、主要教学内容、重点和难点第一章土壤的三相组成及其基本的物理特性一、学习目的

通过本章的学习，了解土壤物理学的概念、土壤的三相组成和基本物理特性及物理指标的测定，本章计划2学时。二、课程内容第一节土壤的三相组成及其作用（一）土壤固相及其特性（二）土壤液相及其特性（三）土壤气相及其特性第二节土壤质地及其分类（一）土壤的粒级及分类标准（二）土壤粒径级配及其测定方法（三）土壤的质地及其分类（四）土壤质地的鉴定方法第三节土壤的基本物理性质及其物理特性指标和测定（一）土壤的基本物理性质（二）土壤的基本物理特性指标（三）土壤的基本物理特性指标的测定方法与仪器三、重点、难点提示和教学手段（一）教学重点土壤的质地及其分类，土壤基本物理特性指标及测试计算方法（二）教学难点土壤质地分类标准及级配计算判定方法（三）教学手段及教学环节多媒体幻灯片四、思考与练习 ² 试述土壤的主要特征。 ² 砂性土、壤土和粘性土具有哪些主要特征？ ² 土壤质地对土壤的那些物理性质有重要影响？试举例说明。 ² 土壤的三相组成。 ² 土壤粒级的分类标准。 ² 粒径级配测定方法。 ² 阳离子代换吸附对土壤理化性质的影响。 ² 土壤含水量的表示方法及相互关系。第二章土壤水的基本物理特性一、学习目的通过本章的学习了解土壤水的毛细现象和渗透作用，本章计划2学时。二、课程内容第一节土壤三相界面的作用和毛细现象（一）气-液界面上的表面张力（二）固-液表面间的接触角和浸润现象（三）液面形状和附加压强（四）毛细现象第二节水汽、湿度和水汽压（一）蒸发与凝结（二）水汽压、饱和水汽压和饱和差（三）绝对湿度和相对湿度（四）露点三、重点、难点提示和教学手段（一）教学重点：毛细现象产生的机理，产生渗透压的机理

(二)教学难点毛细现象产生的机理 (三)教学手段及教学环节多媒体幻灯片四、思考与练习 2 什么是毛细现象？有何作用？ 2 在研究盐碱土及植物吸水时，为什么要考虑土壤水渗透压的作用？第三章土壤持水和土壤水能态一、学习目的通过本章的学习了解土壤持水机制和土壤水分的形态分类，掌握土壤水分的能态和测定方法，重点掌握土壤水分特征曲线的概念、测定方法和用途，了解土壤水分常数和有效性。本章计划8学时。二、课程内容第一节土壤持水机制和含水率 (一)土壤持水机制和含水率 (二)物理点概念 (三)土壤含水率的表示方法和换算第二节土壤水分的形态分类第三节土壤水分的能量状态及测定方法 (一)土水势 (二)土壤水吸力 (三)土水势（或吸力）的单位及换算 (四)土水势（或吸力）的测定第四节土壤水分特征曲线及其测定 (一)土壤水分特征曲线的概念 (二)实效孔径 (三)土壤水分特征曲线的性质及滞后现象 (四)影响土壤水分特征曲线的因素 (五)土壤水分特征曲线在科研、生产中的应用与意义 (六)土壤水分特征曲线的测定第五节土壤水分常数及土壤水的有效性 (一)土壤水分常数 (二)土壤水的有效性三、重点、难点提示和教学手段 (一)教学重点土壤水分的形态分类土壤水分的能态及计算方法土壤水分特征曲线的含义、性质、用途影响土壤水分特征曲线的因素测定水分特征曲线的方法 (二)教学难点土壤水分的能量状态及土水势的确定和单位，实效孔径概念及滞后现象 (三)教学手段及教学环节多媒体幻灯片、实验室演示四、思考与练习 2土壤含水率的表示方法。 2 土壤水分的形态分类。 2 土壤水分的能量分类与计算。 2 为什么滞后作用的两个不同的过程中土壤基质势与含水率达不到平衡？ 2 目前国内常见的水分特征曲线测试方法有哪几种？

（二）教学难点毛细现象产生的机理（三）教学手段及教学环节多媒体幻灯片四、思考与练习 ² 什么是毛细现象？有何作用？ ² 在研究盐碱土及植物吸水时，为什么要考虑土壤水渗透压的作用？第三章土壤持水和土壤水能态一、学习目的通过本章的学习了解土壤持水机制和土壤水分的形态分类，掌握土壤水分的能态和测定方法，重点掌握土壤水分特征曲线的概念、测定方法和用途，了解土壤水分常数和有效性。本章计划8学时。二、课程内容第一节土壤持水机制和含水率（一）土壤持水机制和含水率（二）物理点概念（三）土壤含水率的表示方法和换算第二节土壤水分的形态分类第三节土壤水分的能量状态及测定方法（一）土水势（二）土壤水吸力（三）土水势（或吸力）的单位及换算（四）土水势（或吸力）的测定第四节土壤水分特征曲线及其测定（一）土壤水分特征曲线的概念（二）实效孔径（三）土壤水分特征曲线的性质及滞后现象（四）影响土壤水分特征曲线的因素（五）土壤水分特征曲线在科研、生产中的应用与意义（六）土壤水分特征曲线的测定第五节土壤水分常数及土壤水的有效性（一）土壤水分常数（二）土壤水的有效性三、重点、难点提示和教学手段（一）教学重点土壤水分的形态分类土壤水分的能态及计算方法土壤水分特征曲线的含义、性质、用途影响土壤水分特征曲线的因素测定水分特征曲线的方法（二）教学难点土壤水分的能量状态及土水势的确定和单位，实效孔径概念及滞后现象（三）教学手段及教学环节多媒体幻灯片、实验室演示四、思考与练习 ² 土壤含水率的表示方法。 ² 土壤水分的形态分类。 ² 土壤水分的能量分类与计算。 ² 为什么滞后作用的两个不同的过程中土壤基质势与含水率达不到平衡？ ² 目前国内常见的水分特征曲线测试方法有哪几种？

2所说的土壤水分常数有哪些？它们的物理意义是什么？第四章土壤水、盐运动一、学习目的通过本章的学习了解土壤水分运动模型、盐分（溶质）运移模型的主要特点及基本方程，掌握非饱和土壤水分运动方程的不同形式及应用条件及求解方法和步骤，掌握模型参数的物理意义和测定方法，为今后的科学研究和生产奠定基础。本章计划10学时。二、课程内容第一节非饱和土壤水流的达西定律 (一）达西定律的概念 (二)土壤孔隙对土壤水分运动的影响第二节土壤水分的主要特点及基本方程 (一)土壤水分运动的主要特点 (二)土壤水分运动基本方程及推导过程 (三)非饱和土壤水分运动基本方程的其它形式及适用条件第三节非饱和土壤水分运动基本方程的求解 (一）解析解法 (二)数值解法 (三)国内外模型软件的介绍第四节非饱和土壤导水率和扩散率的测定方法 (一)导水率的测定 (二)扩散率的测定第五节土壤中的溶质运移 (一)溶质的对流运动 (二)溶质的水动力弥散 (三)溶质运移的基本方程三、重点、难点提示和教学手段 (一)教学重点土壤水分运动的主要特点、土壤水分运动基本方程的导出过程，非饱和土壤水分运动方程的不同形式及适用条件，溶质运移方程及求解过程，模型参数的测定方法及物理意义。 (二)教学难点土壤水分运动基本方程的导出过程，非饱和土壤水分运动方程的不同形式及适用条件，溶质运移方程及求解过程 (三)教学手段及教学环节多媒体幻灯片、实验室演示四、思考与练习 2 物理点是如何定义的？ 2 达西定律的适用范围。 2 土壤水分运动的主要特点。 2 土壤水分运动基本方程的适用条件和推导过程。 2 不同形式的非饱和土壤水分运动基本方程的建立和适用条件是什么？ 2 什么是Boltzmann变换. 2 非饱和流基本方程的求解方法。 2 测定土壤导水率K(旧)和扩散率D(旧)的方法有哪些？具体操作步骤有哪些？ 2 溶质机械弥散的机理。 2 溶质运移基本方程的推导。第五章土壤-植物-大气连续体(SPAC)中的水分循环一、学习目的理解土壤一植物一大气连续体的含义，掌握SPAC系统水分循环机理及水下渗的物理过程、剖面湿润情况以及影响入渗率的因素。土壤水分再分配过程中的不同环节予以了解，掌握田间水量平衡过程及计算步骤，为水资源分

² 所说的土壤水分常数有哪些？它们的物理意义是什么？第四章土壤水、盐运动一、学习目的通过本章的学习了解土壤水分运动模型、盐分（溶质）运移模型的主要特点及基本方程，掌握非饱和土壤水分运动方程的不同形式及应用条件及求解方法和步骤，掌握模型参数的物理意义和测定方法，为今后的科学研究和生产奠定基础。本章计划10学时。二、课程内容第一节非饱和土壤水流的达西定律（一）达西定律的概念（二）土壤孔隙对土壤水分运动的影响第二节土壤水分的主要特点及基本方程（一）土壤水分运动的主要特点（二）土壤水分运动基本方程及推导过程（三）非饱和土壤水分运动基本方程的其它形式及适用条件第三节非饱和土壤水分运动基本方程的求解（一）解析解法（二）数值解法（三）国内外模型软件的介绍第四节非饱和土壤导水率和扩散率的测定方法（一）导水率的测定（二）扩散率的测定第五节土壤中的溶质运移（一）溶质的对流运动（二）溶质的水动力弥散（三）溶质运移的基本方程三、重点、难点提示和教学手段（一）教学重点土壤水分运动的主要特点、土壤水分运动基本方程的导出过程，非饱和土壤水分运动方程的不同形式及适用条件，溶质运移方程及求解过程，模型参数的测定方法及物理意义。（二）教学难点土壤水分运动基本方程的导出过程，非饱和土壤水分运动方程的不同形式及适用条件，溶质运移方程及求解过程（三）教学手段及教学环节多媒体幻灯片、实验室演示四、思考与练习 ² 物理点是如何定义的？ ² 达西定律的适用范围。 ² 土壤水分运动的主要特点。 ² 土壤水分运动基本方程的适用条件和推导过程。 ² 不同形式的非饱和土壤水分运动基本方程的建立和适用条件是什么？ ² 什么是Boltzmann变换。 ² 非饱和流基本方程的求解方法。 ² 测定土壤导水率K(θ)和扩散率D(θ)的方法有哪些？具体操作步骤有哪些？ ² 溶质机械弥散的机理。 ² 溶质运移基本方程的推导。第五章土壤-植物-大气连续体（SPAC）中的水分循环一、学习目的理解土壤—植物—大气连续体的含义，掌握SPAC系统水分循环机理及水下渗的物理过程、剖面湿润情况以及影响入渗率的因素。土壤水分再分配过程中的不同环节予以了解，掌握田间水量平衡过程及计算步骤，为水资源分