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河湖水環境數學模型與應用

作者：編者:華祖林//王鵬|責編:許蕾//沈旭
出版社：科學
ISBN：9787030695192

出版日期：2021/06/01
裝幀：平裝
頁數：313

人民幣：RMB 99 元售價：元

內容大鋼

水環境數學模型是污染物在水體中遷移歸趨過程的數學化描述與表達，因其靈活高效、場景展示性好、可重複性強等優點，已經成為模擬和預測污染物在水體中時空分佈的主要技術手段。本書首先明確了水環境數學模型的科學概念、建模步驟及其分類，並梳理其發展歷程；在此基礎上，以河湖水環境數學模型構建及其實證應用為主線，分別系統、詳實地介紹了山丘區與平原河網區污染負荷模型、不同特徵河網一維水量水質數學模型、沿深平面二維水流及污染物輸運數值模擬、湖泊富營養化模型、河流三維水量水質數值模擬、溢油污染預測模型、濕地「箱式」生態動力學模型和水生態毒理模型等當前主要水環境模型的數學原理與建模過程，同時結合大量實際工程案例，對模型的具體應用進行逐步講解和充分剖析，使讀者能夠更為直觀地掌握水環境模擬技術在工程中的運用方法和建模技巧。
全書從理論到實踐，循序漸進地向讀者展示了水環境數學模型的全貌，及其未來的發展方向，章節安排脈絡清晰、銜接緊密，由易到難徐徐推進，可作為環境科學、環境工程、資源與環境、市政工程、水文水資源等專業的研究生教材，對於其他相關專業科研人員和工程技術人員了解水環境數學模型原理、模型分類及其應用領域，也具有較高的參考價值。

作者介紹

編者:華祖林//王鵬|責編:許蕾//沈旭

前言
第1章  緒論
  1.1  水環境數學模型的概念
  1.2  水環境數學模型的建模基本步驟
  1.3  模型分類
  1.4  發展歷程
第2章  水流運動與污染物輸運方程
  2.1  水流運動基本方程
  2.2  污染物輸運擴散基本方程
    2.2.1  基本方程
    2.2.2  紊動擴散係數
  2.3  污染物主要種類
    2.3.1  營養鹽、溶解氧與藻類
    2.3.2  毒性物質
  2.4  污染物的主要反應動力學過程
    2.4.1  生物降解
    2.4.2  礦化與分解
    2.4.3  吸附與解吸
    2.4.4  水解
    2.4.5  光解
    2.4.6  揮發
  2.5  常用水質模型動力反應方程
    2.5.1  氮素循環及反應方程
    2.5.2  磷素循環及反應方程
    2.5.3  其他物質反應方程
  2.6  毒性物質動力反應方程
    2.6.1  毒性物質模型簡介
    2.6.2  動力學反應方程
第3章  污染負荷模型
  3.1  山丘區污染負荷模型
    3.1.1  SWAT模型發展歷程
    3.1.2  SWAT概述
    3.1.3  坡面匯流階段
    3.1.4  河道匯流階段
  3.2  平原河網區污染負荷模型
    3.2.1  污染負荷產生量
    3.2.2  污染負荷入河量
    3.2.3  污染負荷時空分配
    3.2.4  模型參數估值方法
  3.3  算例——上海市非點源污染負荷計算
    3.3.1  研究背景
    3.3.2  基礎數據
    3.3.3  模型參數
    3.3.4  非點源污染負荷計算成果
第4章  河網一維水環境數學模型
  4.1  河網一維水量模型
    4.1.1  基本方程
    4.1.2  單一河道水流計算
    4.1.3  河網水流計算
  4.2  河網一維水質模型

    4.2.1  基本方程
    4.2.2  求解方法
第5章  河網一維水環境數學模型應用案例
  5.1  太湖流域平原河網水量水質模擬
    5.1.1  流域概況
    5.1.2  河網模型構建
    5.1.3  模型率定及驗證
  5.2  南寧市邕江河網水量水質模擬
    5.2.1  南寧市邕江流域概況
    5.2.2  河網模型構建
    5.2.3  模型參數取值
    5.2.4  模型率定及驗證
第6章  基於有結構網格的沿深平面二維水環境數學模型
  6.1  沿深平面二維非恆定流及物質輸運模型
    6.1.1  基本控制方程
    6.1.2  定解條件
    6.1.3  數值計算方法
  6.2  算例——三峽太平溪至黃陵廟水文站河段水流水質模擬
    6.2.1  計算河道概況
    6.2.2  數值模擬情況
    6.2.3  流場驗證
    6.2.4  濃度場驗證
  6.3  算例——南寧邕江水流水質計算實例
    6.3.1  模型構建
    6.3.2  率定年型及計算條件
    6.3.3  水動力模型率定
    6.3.4  水質模型率定
第7章  基於無結構網格的二維水環境數學模型
  7.1  基於無結構網格的二維水環境數學模型構建
    7.1.1  控制方程
    7.1.2  方程數值離散
    7.1.3  法向通量計算
    7.1.4  二階無振蕩格式
    7.1.5  邊界條件
  7.2  算例——南化某碼頭化學品泄漏風險預測
    7.2.1  計算研究區域與網格布置
    7.2.2  模型計算條件
    7.2.3  模擬結果分析
  7.3  算例——基於混合網格的長江口北支預測計算
    7.3.1  計算研究區域與網格布置
    7.3.2  模型計算條件
    7.3.3  模型驗證
    7.3.4  流場模擬分析
第8章  湖泊富營養化模型
  8.1  富營養化模型分類
    8.1.1  營養物模型
    8.1.2  水動力－富營養化模型
    8.1.3  多介質耦合模型
  8.2  EFDC富營養化模型構建
    8.2.1  藻類動力學方程

    8.2.2  氮動力學方程
    8.2.3  磷動力學方程
    8.2.4  碳動力學方程
    8.2.5  溶解氧與化學需氧量動力學方程
  8.3  算例——巢湖富營養化數值模擬
第9章  河流三維水量水質數值模擬
  9.1  垂向坐標變換
  9.2  垂向坐標變換下笛卡兒坐標水環境數學模型
    9.2.1  σ坐標系下模型方程的推導
    9.2.2  定解條件
    9.2.3  模型求解
  9.3  算例——基於直角網格的長江某江段污水處理廠尾水排江三維水量水質數值模擬
    9.3.1  計算區域與網格剖分
    9.3.2  邊界條件與計算參數
    9.3.3  模型計算結果
  9.4  垂向坐標變換下曲線貼體坐標水環境數學模型
    9.4.1  σ坐標變換下模型控制方程
    9.4.2  方程的離散與求解
  9.5  算例——基於曲線貼體網格的長江某江段污水處理廠尾水排江三維水量水質數值模擬
    9.5.1  計算區域與網格剖分
    9.5.2  邊界條件與計算參數
    9.5.3  模型計算結果
第10章  溢油污染預測模型
  10.1  溢油遷移行為和歸宿
    10.1.1  擴展過程
    10.1.2  漂移過程
    10.1.3  擴散過程
    10.1.4  風化過程
  10.2  溢油模型及其發展歷程
    10.2.1  溢油模型發展歷程
    10.2.2  溢油擴展模型
    10.2.3  溢油輸移模型
    10.2.4  溢油歸宿模型
  10.3  算例——蘇州港常熟港區突發溢油模擬
    10.3.1  研究區域概況
    10.3.2  研究區域網格布置
    10.3.3  溢油風險預測
第11章  濕地生態動力學模型
  11.1  濕地污染物動力學模型構建
    11.1.1  人工濕地模擬數學方程
    11.1.2  模型構建方法
  11.2  算例——濕地生態動力學模型應用
    11.2.1  研究區域概況
    11.2.2  模型輸入數據及參數
    11.2.3  模型率定與驗證
  11.3  濕地最大水環境承載力計算
    11.3.1  概念內涵
    11.3.2  計算方法
    11.3.3  計算方案
    11.3.4  不同季節最大污水處理負荷

第12章  水生態毒理模型
  12.1  水生態毒理模型的分類
    12.1.1  分佈模型
    12.1.2  效應模型
  12.2  AQUATOX生態毒理模型
    12.2.1  離子化
    12.2.2  水解反應
    12.2.3  降解反應
    12.2.4  微生物降解
    12.2.5  揮發效應
    12.2.6  分配係數與生物富集因子
  12.3  算例——基於AQUATOX的Hartwell湖多氯聯苯模型
    12.3.1  模型的建立
    12.3.2  模型結果與分析
主要參考文獻
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