环境水力学原理PDF电子书下载

目录 1

第1章　绪论　 1

1.1　水资源与水环境　 1

1.1.1　概况　 1

1.1.2　水体污染的机理、特点和危害　 2

1.1.3　物质在水体内迁移的主要方式　 4

1.2　环境水力学研究的对象、任务与方法　 5

1.2.1　研究对象　 5

1.2.3　研究方法　 6

1.2.2　研究任务　 6

1.3 环境水力学学科发展状况　 8

1.3.1　学科沿革　 8

1.3.2　深入研究的领域及成果　 8

1.3.3　发展趋势　 10

复习思考题　 11

第2章　水流运动的基本规律　 12

2.1　水流运动的分类　 12

2.2　水流运动的分析方法　 13

2.3　水流运动的基本控制方程　 13

2.3.2　动量方程　 14

2.3.1　连续性方程　 14

2.3.3　能量方程　 15

2.4　紊流的模拟方法　 16

复习思考题　 17

第3章　分子扩散　 18

3.1　概述　 18

3.2　分子扩散的费克定律　 19

3.3　静水扩散方程的求解　 21

3.3.1　瞬时点源　 22

3.3.2　瞬时分布源　 26

3.3.3　时间连续源　 28

3.3.4　有边界反射情况下的瞬时点源　 29

3.4　层流移流扩散方程的求解　 31

3.4.1　移流扩散方程　 31

3.4.2　移流扩散方程的解　 32

复习思考题　 33

第4章　紊动扩散　 35

4.1　紊流的特征及分析方法　 35

4.1.1　紊流的特性　 35

4.2　紊流脉动量相关　 36

4.1.2　紊流的分析方法　 36

4.3　紊动扩散的拉格朗日法　 38

4.4　紊动扩散的欧拉法　 40

4.4.1　紊动扩散方程　 40

4.4.2　雷诺比拟　 42

4.4.3　若干定解条件下紊动扩散方程的解　 42

复习思考题　 46

第5章　流动离散　 47

5.1　一维纵向离散方程　 47

5.2.1　层流中的离散　 49

5.2　圆管流动中的离散　 49

5.2.2 圆管紊流中的离散　 52

5.3　二维明渠流动中的离散　 53

5.4　天然河流中的离散　 55

5.4.1 污水入河后的三个混合阶段　 55

5.4.2　河流的紊动扩散系数　 56

5.4.3　污染带的计算　 57

5.4.4　河流的纵向离散系数　 61

5.5　非恒定剪切流的离散　 65

复习思考题　 66

6.1.1　射流的定义和分类　 67

第6章　射流、羽流及浮射流　 67

6.1　概述　 67

6.1.2　紊动射流的形成和结构　 68

6.1.3　紊动射流的特性　 68

6.1.4　射流问题的研究目的和分析途径　 71

6.2　等密度紊动射流　 71

6.2.1　平面淹没射流　 71

6.2.2 圆形断面淹没射流　 76

6.3 羽流　 78

6.3.1 密度佛汝德数和鲍辛尼斯克近似　 78

6.3.2 点源羽流　 81

6.3.3　线源羽流　 84

6.4　均质环境流体中的浮射流　 86

复习思考题　 90

第7章　河流的水质模拟　 91

7.1 河流水质模型概述　 91

7.1.1　水质模型分类　 91

7.1.2　水质模型发展过程　 92

7.2 河流水质模型的基本方程及其求解　 92

7.2.1　零维方程（箱式模型）及基本解　 93

7.2.2　一维河流水质模型的基本方程　 94

7.2.3 二维河流水质模型的基本方程　 95

7.2.4 三维河流水质模型的基本方程　 98

7.3　水体耗氧、复氧机理与溶解氧水质模型　 99

7.3.1 水体耗氧、复氧机理　 99

7.3.2　溶解氧模拟的BOD-DO模型　 101

7.3.3　溶解氧水质方程参数估算　 103

7.4　其他常用水质模型　 106

7.5 河口及感潮河流水质模型　 107

7.5.1　河口及其水文概况　 107

7.5.2　河口水质问题　 107

7.5.3 河口与感潮河段水质模型基本方程及其求解　 108

7.6　综合的成熟商业化河流水质模型　 111

7.7　河流水质模型实例　 115

7.7.1 三峡水库调度及水质预测方案　 115

7.7.2　预测结果与分析　 116

复习思考题　 118

第8章　湖泊、水库的水质模拟　 119

8.1 湖泊、水库的特征及其对水质的影响　 119

8.2　影响湖泊、水库水质传递的主要因素　 120

8.3　湖泊、水库温度模型　 121

8.3.2　垂向一维温度模型　 122

8.3.1 均匀混合湖泊的温度模型　 122

8.4.1 均匀混合湖泊的水质模型　 124

8.4　湖泊、水库水质模型　 124

8.4.2　分层湖泊水质模型　 126

8.5 湖泊、水库富营养化模型　 127

8.5.1　总磷质量平衡模型　 128

8.5.2　其他模型　 129

8.6　湖泊、水库水质模型应用实例　 133

复习思考题　 135

9.1.1 流体的连续介质假定　 136

9.1.2 多孔介质及其连续介质假定　 136

第9章　地下水的水质模拟　 136

9.1　基本概念　 136

9.1.3　孔隙度与有效孔隙度　 137

9.1.4　渗流速度与实际平均流速　 138

9.2　弥散理论基础　 139

9.2.1　水动力弥散现象　 139

9.2.2　水动力弥散机理　 139

9.2.3　水动力弥散系数　 141

9.3.1 吸附与离子交换　 143

9.3 污染物在地下水中转化的主要方式　 143

9.3.2　溶解沉淀　 145

9.3.3 衰变　 146

9.4　地下水运动及污染质运移的基本方程　 147

9.4.1　地下水状态方程　 147

9.4.2　地下水流运动方程（Darcy定律）　 148

9.4.3 地下水流连续性方程　 150

9.4.4　地下水中污染质运移的对流—弥散方程　 152

9.5.1 地下水水质模型的建立　 155

9.5 地下水水质模型的求解　 155

9.5.2　常用地下水模型的解析解　 157

9.5.3　数值解法　 164

9.6　地下水水质模型应用实例　 166

9.6.1 饱和带含水层放射性核素运移预测　 167

9.6.2 饱和带含水层石油类污染物运移预测　 170

9.6.3 包气带土壤石油类污染物运移预测　 172

复习思考题　 175

第10章　生态水力学基础　 178

10.1 概述　 178

10.1.1 生态水力学的定义、研究内容及意义　 178

10.1.2　生态水力学研究现状与发展趋势　 180

10.2　水力因素对生态环境的影响　 181

10.3 污染物对水生态系统的影响机制　 186

10.3.1　吸附作用　 186

10.3.2　挥发作用　 187

10.3.3　氧化还原作用　 188

10.3.4　光解作用　 188

10.3.5　水解作用　 188

10.3.6　配合作用　 189

10.3.7　生物降解　 189

10.3.8　生物富集和生物积累　 190

10.4.2　水质—生态模型　 191

10.4　生态水力学的基本模型方程　 191

10.4.1　水力学模型　 191

10.4.3 生态水力学耦合模型　 193

10.5 生态水力学原理在生态环境保护中的应用　 193

10.5.1 生态环境需水研究　 193

10.5.2　无螺灌溉取水技术　 198

10.5.3　北京城市水系改造—转河的污染治理　 199

复习思考题　 199

附录 高斯函数及误差函数值表　 200

主要参考文献　 201