水环境模拟与预测
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作者： 冯民权，郑邦民，周孝德 编著
出 版 社： 科学出版社
出版时间： 2009-1-1字数：版次： 1页数： 330印刷时间：开本： 16开印次：纸张：I S B N ： 9787030223821包装： 平装编辑推荐
本书重点介绍了污染物在水环境中的迁移转化规律、模拟及预测等方面的内容。这对于拓展环境科学与工程的内容，以及水污染控制和生态环境的恢复和重建，都具有重要意义。 本书的特色是水流模型与水环境模型相结合、基本原理和典型算例与工程实际应用相结合。水环境模拟的基本原理与方法部分结合水环境模拟课程的讲义编写，工程应用部分结合我们近年的科研项目成果编写。为了便于学习，书中给出了典型算例的计算程序。
内容简介
水环境中污染物的迁移转化过程模拟和预测是水十态环境健康诊断、预测、预警及控制管理的重要基础。本书系统地介绍了污染物在水环境中的迁移转化规律、模拟及预测等方面的内容，并且介绍了水流流场的模拟，注重水环境模型与工程实际应用的结合。其中不仅包含了作者多年从事水环境模拟与预测的研究成果，而且反映了国内外的主要最新成果。
本书可作为水利水电、环境工程等相关专业研究牛的教材与教师的参考书，亦可供科研、设计及管理人员阅读。
目录
序
前言
第1章 绪论
1.1 水环境模拟的目的、任务和内容
1.2 数学模型的建立步骤
1.3 水环境数学模型的分类
1.4 水环境数学模型的研究进展
第2章 流体运动的基本原理与基本方程
2.1流体运动的基本原理
2.2流体运动基本方程
第3章 流体中物质输运的基本理论
3.1流体中物质输运的主要方式
3.2分子扩散的Fick定律
3.3紊动扩散
3.4剪切流动的离散
3.5河流中的混合
3.6矩形河道均匀污染带的计算
3.7用界计流量坐标计算天然河流中二维扩散
3.8算例
第4章 污染物迁移模型的解析解
4.1一维扩散方程的基本解
4.2一级扩散方程的空间睡时线源解
4.3边界有界的一维扩散方程解
4.4移流扩散
4.5算例
第5章 河流水质模型的有限差分法及其应用
5.1有限差分法
5.2一维河流的有限差分水质模型
5.3河渠非恒定流的数值格式
5.4二级对流扩散方程在高Reynolds数的自动迎风与斜迎风数值解
5.5三维对流扩散方程在高Reynolds数的自动迎风与斜迎风数值解
5.6实例
第6章 有限元法
6.1变分原理与加权余量法
6.2有限元法及其插值函数
6.3算例
第7章 水体温度模型
7.1水体热交换过程
7.2河道水温沿程颁布的数学模型
7.3湖泊、水库的水温迁移模型
7.4水库垂向一维温度模型
……
第8章 河流水质模型
第9章 水库（湖泊）二维水流水质模型
第10章 水质模型的参数估值
第11章 水环境数值模拟的随机方法
第12章 姚孟电厂白龟山水库冷却池温排水数值模拟
第13章 茨哈峡、班多及羊曲梯级水电站水温、水质影响研究
主要参考文献
书摘插图
第1章绪论
1.1水环境模拟的目的、任务和内容
水环境问题的研究方法主要有：理论分析、原型观测、物理模型、数值模拟等方法。这几种方法是相辅相成的。
理论分析揭示的是普遍性的规律，如果能用数学方法求解微分方程，得到水质要素的解析表达式，就可以得到相应的初始和边界条件下污染浓度场的准确信息。同时，为证明数值模拟的合理性，应该用理论分析的方法对数学模型的相容性、收敛性和稳定性进行推导证明。另外，数值模拟结果的整理和分析也要借助理论分析工具。理论分析的缺点是受限于数学工具，只有少量特定条件下的问题可得到解析解。
原型观测十分可贵，可以为物模及数模提供设计和计算的参数及最后验证的数据，但是耗费人力物力。
物理模型试验也可称为物理模拟，其优点是十分直观，可为数值模拟提供一系列必需的计算参数，但投资大、周期长，精度受比尺效应和观测仪器的影响。
数值模拟具有高效、经济、简便的优点，某一水环境数学模型及其计算程序完成后，对同类问题具有普适性，可不受限制地被反复引用。但数学模型必须验证其有效性和合理性后才能应用。
水环境模拟包括物理模拟和数学模拟。对于水环境而言，模拟占有很重要的地位。例如，在某一水环境（如河流或湖泊系统）的污染控制和规划管理研究中，为了研究污染物在该水环境中的变化，我们不会采取向其倾倒大量的污染物（特别是有毒、有害物质）的办法，而是采用模型模拟的方法获取相关参数研究水环境的变化规律。这种研究方法根据实际监测资料所提供的部分信息，通过逻辑推理、数理分析或模型试验建立起能代替真实系统的模型，然后用模型进行水环境变化规律的研究。
1.1.1水环境模拟的目的
对水环境变化机理、规律的了解，有助于合理地采取各种措施，开展水环境的规划管理、污染控制等方面的工作。因此，水环境模拟的目的包括以下几个方面：
（1）掌握水环境内部因子变化规律。无论是开展物理模拟还是数学模拟，都可以通过一定的方法获得水环境变化的机理和规律，这样，在实际的水质管理和控制中，就可以根据目前的水质状况、污染物的迁移转化规律以及可能的污染物发生情况来预测水体质量的变化情况，以便采取必要的措施。
……
