第1章 引论 1
1.1含水层、地下水与储油层 1
1.1.1定义 1
1.1.2垂直剖面上的水分分布 1
校译者的话 3
1.1.3含水层的分类 3
目录 3
1.1.4含水层的性质 5
1.1.5储油层 6
序言 9
1.2多孔介质 9
1.3.1分子水平与微观水平 11
1.3多孔介质的连续介质方法 11
1.3.2孔隙率与表征性体积单元 13
1.3.3面孔隙率与线孔隙率 15
1.3.4速度与比流量 16
1.3.5小结 18
第2章流体的性质 20
与多孔骨架的性质 20
2.1流体的密度 20
2.1.1定义 20
2.1.2流体混合物 22
2.1.3密度的测量方法 22
2.2.1定义 23
2.2流体的粘度 23
2.2.2非牛顿流体 24
2.2.3单位 24
2.2.4压力和温度的影响 25
2.2.5粘度的测量方法 25
2.3流体的压缩系数 26
2.4多孔介质的统计描述方法 27
2.4.1粒径分布 27
2.4.2孔径分布 29
2.4.3其它统计描述方法 30
2.5.1孔隙率与有效孔隙率 31
2.5孔隙率 31
2.5.2孔隙率、结构和排列 32
2.5.3孔隙率的测量方法 34
2.6 比面 36
2.6.1定义 36
2.6.2比面的测量方法 37
2.7骨架与介质的可压缩性 37
第3章压力与测压水头 42
3.1一点处的应力 42
3.2流体静压力的分布 45
3.3测压水头 45
速度与通量 47
4.1流体连续介质中的质点、 47
4.1.1质点和速度的定义 47
流体输运的基本方程 47
第4章 多孔介质中 47
4.1.2扩散速度与扩散通量 49
4.1.3 Euler观点与 51
Lagrange观点 51
4.1.4实质导数 52
4.2普遍的守恒原理 54
4.3流体连续介质的质量、 57
动量和能量守恒方程 57
4.3.1一种组分的质量守恒方程 57
4.3.2流体体系的质量守恒 58
动量守恒 59
4.3.4流体体系的线性 59
4.3.3 a组分的线性动量守恒 59
4.4本构假设与耦合过程 61
4.4.1一般考虑 61
4.4.2建立本构方程应 63
采用的若干原理 63
4.4.3耦合过程 63
4.5多孔介质模型 67
4.5.1理想模型法 67
4.5.2一种研究流体通过多孔 69
介质流动的模型 69
4.5.3参考标架 70
4.5.4一种平均化方法 71
4.6.1体积守恒方程 74
4.6体积和质量守恒方程 74
质量守恒方程 75
4.6.2溶液中一种组分的 75
4.6.3质量守恒方程 77
4.7运动方程 79
4.8弯曲率和渗透率 81
4.8.1弯曲率和渗透率 81
之间的关系 81
4.8.2弯曲率和其它输运系数 85
4.8.3采油工程学中的地层 86
因数和电阻率指数 86
第5章 均质流体的运动方程 91
5.1 Darcy实验定律 91
5.2.1各向同性介质 93
5.2 Darcy定律的推广 93
5.2.2各向异性介质 94
5.3偏离Darcy定律的情形 95
5.3.1 上限 95
5.3.2下限 97
5.3.3滑流现象 98
5.4有旋运动与无旋运动 98
5.4.1势和伪势 98
5.4.2无旋流动 99
5.5各向同性介质的水力传导系数 101
5.5.1水力传导系数与渗透率 101
5.5.2单位与例子 103
5.6.1主方向 104
5.6各向异性介质的渗透率 104
5.6.2方向渗透率 109
5.7水力传导系数的测量方法 113
5.7.1概述 113
5.7.2定水头渗透仪 114
5.7.3降水头渗透仪 114
5.7.4各向异性介质水力传导 115
系数的测量方法 115
5.8层状多孔介质 116
5.8.1垂直和平行介质层面的 116
流动 116
力传导系数 118
5.8.2任意定向流动的等效水 118
5.8.3作为等效各向异性介质 120
的层状介质 120
5.8.4 Girinskii势 121
5.9可压缩流体 122
5.10 Darcy定律的推导 124
5.10.1毛细管模型 125
5.10.2隙缝模型 127
5.10.3水力半径模型 128
5.10.4流动阻力模型 129
5.10.5统计模型 132
5.10.6 平均Navier-Stokes 134
方程的方法 134
5.10.7 Ferrandon模型 136
5.11.1现象 137
5.11.2紊流、惯性力和分离现象 137
5.11大雷诺数时的流动 137
5.11.3非线性运动方程的若干 140
例子 140
5.12渗透力与渗透应力 142
5.12.1力 142
5.12.2管涌与流砂 144
6.1控制体 151
6.2不变形多孔介质中的质量守恒 151
6.2.1基本的连续性方程 151
和守恒方程 151
第6章 均质流体的连续性方程 151
6.2.2不可压缩流体的连续性 154
方程 154
6.2.3可压缩流体的连续性方程 155
6.3可压密介质中的质量守恒 157
6.3.1只有垂向可压密的情形 158
6.3.2推广到三相和三维的压密 163
问题 163
6.3.3含水层的气压效率 166
6.4承压含水层和越流含水层中流 167
动的连续性方程 167
6.4.1水平流动近似 167
6.4.2承压含水层中的流动 168
6.4.3越流含水层中的流动 169
均化 172
6.4.4在垂线上精确方程的平 172
6.4.5 Boltzmann变换 174
6.5流函数 177
6.5.1迹线、流线、纹线和锋面 177
6.5.2二维流动的流函数 178
6.5.3三维流动的流函数 180
6.5.4关于Lagrange和Stokes 182
流函数的偏微分方程 182
6.5.5势函数与流函数之间的 184
关系 184
6.5.6解？-ψ平面上的问题 187
6.6.1 ？-ψ流网 188
6.6流网和地下水等水头线图 188
6.6.2地下水等水头线图 190
6.7以ψ为因变量表示的非均质不 191
可压缩流体流动的偏微分方程 191
6.7.1二维流动 191
6.7.2轴对称流动 194
第7章 解初值与边值问题 197
7.1初始条件和边界条件 197
7.1.1给定势的边界 199
7.1.2给定通量的边界 200
7.1.3没有渗入补给的稳定自由 201
面（或潜水面） 201
自由面（或潜水面） 203
7.1.4没有渗入补给的非稳定 203
7.1.5有渗入补给的稳定自由面 204
（或潜水面） 204
7.1.6有渗入补给的非稳定自由 205
面（或潜水面） 205
7.1.7饱和带（或毛细管带）的 206
边界 206
7.1.8渗出面 206
7.1.9毛细管暴露面 208
7.1.10渗透性不连续的边界 209
7.2适定问题 213
边界条件 213
7.1.12借助压力或密度表示的 213
点注记 213
7.1.11关于各向异性介质的一 213
7.3在速端平面上边界的表示 214
7.3.1速端平面 215
7.3.2速端平面上的边界 217
7.3.3边界速端曲线表示的例子 221
7.3.4不同类型边界的相交 224
7.4各向同性介质中流动问题的解 228
和各向异性介质中流动问题的 228
解之间的关系 228
7.4.1流动方程 229
关系 230
7.4.2两种系统中参数之间的 230
7.4.3例子 234
7.5叠加与Duhamel原理 236
7.5.1叠加 236
7.5.2边界条件不依赖于时间的 237
非稳定流动 237
7.5.3边界条件依赖于时间的非 238
稳定流动 238
7.6一维问题的直接积分法 239
7.6.1一维连续性方程的解法 239
7.6.2湿润面的推进 240
7.7.1原理 241
7.7镜像法 241
7.7.2例子 243
7.8基于函数论的方法 247
7.8.1复变数与解析函数 248
7.8.2复势与复比流量 250
7.8.3源和汇 252
7.8.4保角映射 255
7.8.5 Schwarz-Christoffel 262
变换 262
7.8.6？平面上的虚拟流动 266
7.9数值法 266
7.9.1有限差分法 267
7.9.2有限单元法 273
7.9.3松弛法 274
7.9.4 Schmidt图解法 275
7.10用图解法绘制流网 277
第8章无压流动与Dupuit近似 283
8.1 Dupuit近似 283
8.1.1 Dupuit假定 283
8.1.2 Dupuit假设用于均质介 286
质中水力稳定流动的例子 286
8.1.3水平层状含水层中的无压 289
流动 289
8.1.4直立层状含水层中的无压 291
流动 291
流动 292
8.1.5二维非均质介质中的无压 292
8.2基于Dupuit近似的连续性 293
方程 293
8.2.1连续性方程 293
8.2.2边界条件与初始条件 296
8.2.3 Forchheimer方程的 297
若干解 297
8.2.4 Boussinesq方程的若 299
干解 299
8.3速端曲线法 304
8.3.1函数ω和？ 304
8.3.2速端曲线法 305
8.3.3无渗出面的例子 307
8.3.4 Hamel映射函数 313
8.3.5 Zhukovski映射函数及 317
其它映射函数 317
8.3.6速端平面图解法 319
8.4线性化方法与所得到的解 321
8.4.1 Boussinesq方程的第一 321
种线性化方法 321
8.4.2 Boussinesq方程的第二 328
种线性化方法 328
种线性化方法 330
8.4.4逐次稳态法 330
8.4.3 Boussinesq方程的第三 330
8.4.5小扰动法 332
8.4.6薄层流动近似 340
第9章 不溶混流体的流动 346
9.1引言 346
9.1.1两种流体流动的类型 346
9.1.2突变界面近似 346
9.1.3出现多种流体同时流动的 347
场合 347
9.2界面张力和毛细压力 347
9.2.1饱和度与流体的含量 347
9.2.2界面张力和湿润性 348
9.2.3毛细压力 350
9.2.4排泄和吸吮 354
9.2.5突变介质中饱和度的间断 355
9.2.6毛细压力的实验室测定法 356
9.3两种不溶混流体同时流动 359
9.3.1基本运动方程 359
9.3.2相对渗透率 360
9.3.3多相流动的质量守恒 366
9.3.4多相流动问题的陈述 366
9.3.5 Buckley-Leverett方程 368
9.3.6液体与气体同时流动 371
9.3.7相对渗透率的实验室测 372
定法 372
9.4非饱和流动 373
9.4.1毛细压力和持水曲线 374
9.4.2毛细管带 377
9.4.3野外容水率和给水度 379
9.4.4运动方程 381
9.4.5非饱和土的相对渗透率 384
9.4.6连续性方程 387
9.4.7解法与实例 393
9.4.8关于入渗和水分再分配 400
的补充说明 400
9.4.9非饱和流动中气体运动 402
简述 402
9.5具有突变界面的不溶混驱替 405
9.5.1突变界面近似 405
测压水头和动力平衡条件 406
9.5.2界面处于静止状态下的 406
9.5.3沿界面的边界条件 409
9.5.4水平面上的界面移动 411
9.5.5垂直平面上的界面移动 417
9.5.6数值法和图解法 419
9.5.7基于线性化的近似解法 421
9.5.8界面的稳定性 425
9.6确定稳定界面的速端曲线法 428
9.6.1边界条件 428
9.6.2速端平面上边界的表示 429
9.6.3例子 430
9.7.1现象 437
9.7滨海含水层中的界面 437
9.7.2 Ghyben-Herzberg近 438
似法 438
9.7.3用Dupuit-Ghyben- 439
Herzberg近似法确定 439
静止界面的形状 439
9.7.4移动界面的近似解法 441
9.7.5升锥界面 446
9.7.6在厚含水层中非稳定界 450
面的Dupuit-Ghyben- 450
Herzberg近似 450
第10章流体动力弥散 454
10.1流体动力弥散的定义 454
10.3.1毛细管模型和网格模型 456
评述 456
10.2弥散现象的发生 456
10.3对某些流体动力弥散理论的 456
10.3.2统计模型 460
10.3.3空间平均 474
10.4弥散参数 475
10.4.1机械弥散系数和流体动 475
力弥散系数 475
10.4.2介质的弥散度 479
10.4.3弥散度与渗透率的关系 483
10.5控制方程和边界条件 484
10.5.1在笛卡尔座标系中的偏 484
微分方程 484
分方程 486
10.5.2在曲线座标系中的偏微 486
10.5.3初始条件和边界条件 488
10.5.4解边值问题 490
10.5.5无量纲变数的使用 491
10.6几个已求得解的问题 492
10.6.1一维流动 492
10.6.2平面上的均匀流动 497
10.6.3平面径向流动 499
10.7热量和物质的输运 505
10.7.1多孔介质中热量输运的 505
方式 505
量和物质输运的方程 506
10.7.2描述流体连续介质中热 506
物质输运的方程 507
10.7.3描述多孔介质中热量和 507
10.7.4关于几个热量和物质输 510
运系数的注释 510
10.7.5宏观的热量输运方程和 512
物质输运方程的简化 512
10.7.6对流和不稳定性 514
10.7.7相似性 519
第11章 模型和模拟 522
11.1概述 522
原则和方法 524
11.2.1两种系统 524
11.2确定模型和模拟比例的 524
11.2.2几何相似 525
11.2.3运动相似 525
11.2.4动力相似 526
11.2.5量纲分析 527
11.2.6检验分析 528
11.2.7改进的检验分析 530
11.3砂槽模型 532
11.3.1概述 532
11.3.2比例 534
11.4粘性流动模拟 540
11.4.1概述 540
装置的描述 541
11.4.2垂直Hele-Shaw模拟 541
11.4.3建立模拟装置和原型之 543
间的相似性 543
11.4.4垂直模拟装置的比例 545
11.4.5垂直模拟装置应用介绍 548
11.4.6液体 549
11.4.7水平Hele-Shaw模拟装 549
置的描述和比例 549
11.4.8无限大水平含水层的模拟 551
11.5 电模拟 552
11.5.1电解槽模拟和导电纸模 552
拟的描述 552
11.5.2电解槽模拟装置的比例 556
11.5.3用于稳定流动的电阻网 558
络模拟 558
11.5.4用于非稳定流动的电阻－ 562
电容网络模拟 562
11.5.5离子运动模拟 565
11.6薄膜模拟 567
11.7小结 568
习题答案 571
文献目录 575
索引 599
英汉对照部分 599
汉英对照部分 610