环境系统数学模型及数值模拟PDF电子书下载

第一节 系统与系统工程 1

一、系统 1

第一章 环境系统与数学模型概论 1

二、系统工程 4

三、系统模型 5

第二节 环境系统工程 8

一、环境系统概述 8

二、环境系统的分类与环境要素 9

三、环境系统工程 11

第三节 数学模型概论 12

一、数学模型的定义和特征 12

二、数学模型的分类 12

第四节 环境系统数学模型 14

一、环境系统数学模 14

三、数学模型建立的要求 14

二、环境系统的模型化过程 15

第五节 环境系统数学建模方法 16

一、图解建模法 16

二、状态空间法（质量平衡法） 16

三、量纲分析法 17

四、概率统计法 17

五、模糊数学法 18

六、灰色系统建模法 19

第二章 污染物质浓度场基本模型及解析解 21

第一节 污染物质浓度场的运动特征 21

一、介质的迁移运动——推流迁移 21

二、污染物的分散运动 21

三、污染物的衰减与转化 23

第二节 污染物质浓度场基本模型 24

一、零维模型 24

二、一维模型 25

三、二维模型 26

四、三维模型 26

第三节 污染物质浓度场基本模型解析 27

一、零维模型 27

二、一维模型 27

三、二维模型 31

四、三维模型 35

第三章 环境系统优化模型 38

第一节 环境系统优化模型概论 38

第二节 线性规划及其应用 40

一、线性规划的基本概念 40

二、图解法 44

三、单纯形法 44

五、对偶问题 52

四、人造基 52

第三节 整数规划及其应用 53

一、概述 53

二、圆整法 54

三、割平面法 56

第四节 非线性规划及其应用 56

一、基本概念 56

二、下降迭代算法 60

三、一维搜索 61

四、无约束最优化法的解法 65

五、有约束非线性规划 69

第五节 动态规划及其应用 74

一、动态规划的基本方法 74

二、动态规划方法的应用 80

第六节 环境系统优化模型研究进展 83

二、水质模型过程分析 88

一、水质模型参数的选择 88

第一节 水质模型及模型参数概论 88

第四章 地表水水质模型及其应用 88

第二节 河流水质模型 94

一、单一河段水质模型 95

二、一维多河段水质模型 99

三、二维多河段河流水质模型 103

四、河流中重金属迁移转化的一维确定性数学模型 107

第三节 河口水质模型 112

一、河口的水文特征 113

二、河口的冲洗时间 114

三、河口水质模型基本方程 115

四、河口有限段模型 117

第四节 海口水质模型 120

一、二维流体动力学模型 120

第五节 湖泊与水库水质模型 121

二、潮流混合模型 121

一、湖库的水文、水质特征分析 122

二、湖泊与水库的箱式水质模型 123

三、非完全混合水质模型 126

四、狭长湖库移流衰减模型 128

五、湖库环流二维稳态混合衰减模型 129

第六节 地表水水质管理模型 129

一、水污染控制系统规划 130

二、排放口处理最优规划模型 137

三、最优化均化处理 140

四、区域处理最优规划模型 140

第七节 地表水模型研究进展 141

第五章 地下水水质模型及其应用 148

第一节 地下水污染概论 148

一、地下水基础知识 148

二、地下水污染含义与污染途径 150

三、污染物在地下水含水层中迁移与转化 151

四、地下水污染系统的模拟 156

第二节 地下水污染物质迁移扩散模型 158

一、污染物质在地下水中迁移的数学模型 158

二、弥散方程的解析解 162

第三节 地下水污染预测 173

一、地下水污染预测概述 173

二、近似解析法 174

三、数理统计法 176

四、灰色预测法 182

第四节 地下水质量评价 187

一、地下水质量评价概述 187

二、污染源调查、预测与评价 188

三、地下水污染评价 194

四、地下水环境质量评价 198

一、各类地下水质模型 201

第五节 地下水质模型研究进展 201

二、地下水多组分反应溶质迁移模型的研究进展 203

三、地下水与河水相互作用的研究进展 206

第六章 大气环境质量模型及其应用 211

第一节 大气污染特征及预测模型概论 211

一、大气污染的特征分析 211

二、大气污染物预测模型的分类 216

三、大气预测模型的选择 217

一、高斯模式 218

第二节 大气环境质量扩散模型 218

二、几个常用的大气扩散模式 221

三、非点源扩散模式 224

第三节 大气环境质量规划模型 232

一、大气污染控制系统规划模型概述 232

二、比例下降规划模型 233

三、地面浓度控制规划模型 234

一、高斯模式及其变形模式 236

第四节 大气模式研究进展 236

二、统计模式 237

三、大气压扩散相似模式 238

四、K模式 238

五、ADMS模型 239

六、ATDL模型 240

七、应用中应该注意的几个问题 240

第七章 垃圾填埋场数学模型及其应用 243

第一节 固体废物处理处置概述 243

一、固体废物来源与分类 243

二、固体废物处理与处置技术 244

三、垃圾填埋场功能 244

第二节 垃圾填埋场选址评价方法 245

一、垃圾填埋场选址特点 245

二、基于AHP法定权的多层复杂系统模糊集评价方法 245

三、卫生填埋场选址的影响因素分析 248

四、垃圾填埋场址选择的适宜性评价实例 250

第三节 垃圾填埋场沉降模型 252

一、垃圾填埋场沉降原理 252

二、沉降分析和计算 252

三、灰色模型测预 254

第四节 垃圾填埋场中气体运移模型 255

一、垃圾填埋场气体概况 255

二、填埋场释放气体运移数学模型 255

三、填埋场释放气体运移数值模型 257

第五节 垃圾填埋场中水分运移模型 258

一、概念模型 259

二、数学模型 260

第六节 垃圾填埋场封盖坡体稳定性分析模型 262

一、降雨条件下非饱和渗流规律 262

二、控制模型及Galerkin有限元数值模型 262

三、降雨条件下的边坡稳定分析实例 264

第七节 垃圾填埋场模型化研究进展 265

第八章 核废料地质处置法安全性分析的THM耦合模型 268

第一节 引言 268

第二节 组织机构 270

第三节 第一阶段研究的问题与方法 270

一、远场的THM模型——BMT1 270

二、多裂隙模型（BMT2） 272

三、应力—流动耦合模型（TC1） 273

第四节 耦合数学模型的描述 274

一、程序THAMES的THM耦合数学模型 274

二、程序MOTIF和THM耦合数学模型 277

三、程序CASTEM2000的THM耦合数学模型 278

四、程序ROCMAS的THM耦合数学模型 280

五、程序UDEC的THM耦合数学模型 281

六、线性和非线性分析程序的THM耦合数学模型 282

第五节 DECOVALEX项目研究进展 284

第九章 环境系统数学模型常用数值方法 287

第一节 概述 287

一、数值方法原理 287

二、数值模拟特点 287

第二节 有限差分法 288

一、导数的差分近似 288

二、一维弥散方程的差分格式 290

三、二维弥散方程的差分格式 295

第三节 有限单元法 296

一、有限元的基本概念 297

二、有限元法中常用的基函数 299

三、一维弥散方程的有限单元法 306

四、二维弥散方程的有限单元法 309

第四节 边界元法 313

第五节 数值方法研究进展 315

第十章 环境系统模型参数识别 318

第一节 水文参数的识别 318

第二节 水力弥散系数的识别 319

一、河流纵向弥散系数Ex估算 319

二、河口纵向弥散系数Ex 320

第三节 水质模型生化参数的识别 321

一、耗氧系数k1的估值 321

二、复氧系数k2的估值 324

三、硝化系数kN的估值 327

第四节 水质模型多参数的同时识别 328

一、梯度法 329

二、梯度法基本原理 329

三、模拟退火算法 331

四、遗传算法 333

五、最速下降法 334

六、阻尼最小二乘法 337

七、HSY算法 338

第五节 环境系统模型参数的反分析 339

一、反分析概述 339

二、反分析主要方法 340

第六节 参数识别研究进展 341

第十一章 环境系统工程数值模拟及其应用 343

第一节 环境系统工程数值模拟软件概述 343

一、环境系统工程数值模拟 343

二、地表水质模型数值模拟软件发展概况 345

三、地下水质模型数值模拟研究概况 345

四、非点源污染模型研究概况 346

五、以水质为中心的流域管理模型 347

一、城市生态规划概况 348

二、农业生态环境质量评价指标体系构建 348

第二节 城市生态规划模型及其应用 348

三、农业生态环境质量评价 349

第三节 平原河网水污染预测数值模拟 354

一、平原河网水质模型发展 354

二、平原河网水质模型 354

三、水质模型的检验 358

四、水质模型的应用 359

第四节 黄浦江上游河口水质预测数值模拟 360

一、概述 360

二、模型选择 360

三、参数估值 363

四、模型的检验 365

第五节 地下水污染预测数值模拟 367

一、济宁市地下水污染概况 367

二、水文地质模型的建立 367

三、数学模型的建立 368

四、模型的校正和验证 369

五、地下水水质预报 369

第六节 城市大气气溶胶数值模拟 370

一、气溶胶特性与污染源处理 370

二、模式系统介绍 370

三、模式模拟处理 375

四、模式模拟结果 376

第七节 填埋场气体迁移数值模拟 380

一、填埋气体渗流的滑脱机制 380

二、填埋气体迁移的滑逸耦合模型 381

三、滑逸耦合数值模型的应用 383

第八节 热—水—应力耦合弹塑性数值模拟 385

一、引言 385

二、THM耦合模型控制方程 386

三、建立有限元格式 388

四、算例 390