Overland Flow Dynamics and Solute Transport

این کتاب دانش زمینه ضروری را در مورد طیف گسترده ای از فرآیندهای هیدرولوژیکی حاکم بر انتقال آلاینده از خاک به آب های سطحی در طیف وسیعی از مقیاس ها، از دامنه تپه تا حوزه آبخیز ارائه می دهد. توصیف ریاضی این فرآیندها بر اساس راه‌حل‌های تحلیلی شناخته شده و منحصربه‌فرد مسائل اولیه و مرزی مختلف (عمدتاً با استفاده از روش‌هایی از نظریه موج سینماتیکی و مفهوم مخزن/پارامتر برآمده)، که توسط مطالعات مدل‌سازی عددی پشتیبانی می‌شود، است. برخی از موضوعات تحقیقاتی، به ویژه چندین مطالعه موردی، با پایش و تجزیه و تحلیل داده‌های تجربی نشان داده می‌شوند تا اهمیت کاربردهای تحقیق در عمل زیست‌محیطی و آموزش محیط‌زیست را نشان دهند. نتایج خاص مربوط به شناخت موارد زیر است: (الف) اثر تقسیم‌بندی گذرا بارندگی-رواناب-نفوذ بر پاسخ شیمیایی مناطق زهکشی به بارش بیش از حد تحت شرایط مزرعه خاص مربوط به خاک، ویژگی‌های دامنه تپه‌ها و خواص آلاینده. (ب) فرسایش خاک به عنوان یک عامل کلیدی که پتانسیل انتقال مواد شیمیایی جذب شده را در رواناب افزایش می دهد. و (ج) تمایلات رایج در رفتار رادیونوکلئیدها در محیط نزدیک به سطح آلوده به ریزش رادیواکتیو ناشی از حوادث چرنوبیل (1986)، فوکوشیما (2011) و حوادث کمتر شناخته شده کیشتیم (1957) و همچنین از آزمایش های سلاح هسته ای در جو. از سال 1952.

هدف این کتاب ارائه یک پایه مفهومی است که خوانندگان را قادر می سازد تا دانش علمی را برای حل مسائل عملی در هیدرولوژی و رادیولوژی محیطی به کار گیرند. به طور خاص، این کتاب رویکردهای پیشرفته‌ای را ارائه می‌کند که دانشمندان و کارشناسان منابع طبیعی به منظور بهبود قابل توجهی در پیش‌بینی تغییرات در شیمی سیستم آب و خاک به دلیل فعالیت‌های انسانی به آن نیاز دارند.

This book provides essential background knowledge on a wide range of hydrological processes governing contaminant transport from soil to surface water across a range of scales, from hillslope to watershed. The mathematical description of these processes is based on both well-known and unique analytical solutions of different initial and boundary problems (primarily using methods from the kinematic wave theory and the reservoir/lumped-parameter concept), supported by numerical modelling studies. Some research topics, in particular several case studies, are illustrated by monitoring and experimental data analysis to show the importance of the research’s applications in environmental practice and environmental education. Specific results concern the recognition of: (a) the effect of transient rainfall–runoff–infiltration partitioning on the chemical response of drainage areas to excess precipitation under certain field conditions related to the soil, hillslope characteristics, and contaminant properties; (b) soil erosion as a key factor that enhances the potential of adsorbed chemical transport in runoff; and (c) common tendencies in radionuclide behaviour in the near-surface environment contaminated by radioactive fallout from the Chernobyl (1986), Fukushima (2011) and the less known Kyshtym (1957) accidents, as well as from nuclear weapon tests in the atmosphere since 1952.

The book’s goal is to provide a conceptual foundation enabling readers to apply scientific knowledge to solve practical problems in environmental hydrology and radiology. More specifically, the book presents the state-of-the-art approaches that scientists and natural resources experts need in order to significantly improve the prediction of changes in the soil–water system chemistry due to human activities.