第一章 概论 1
1.1 水质模型的主要问题和分类 2
1.1.1 问题 2
1.1.2 分类 3
1.2 水质数学模型建立的一般步骤 4
1.3 水质模型的发展过程 5
1.4 水质模拟技术 7
2.1 对流与扩散 15
2.2 质量迁移 15
第二章 污染物在水体中的迁移 15
2.3 物理化学过程动力学 19
2.3.1 溶液平衡 19
2.3.2 均相系统 21
2.3.3 异相体系 25
2.4 微生物生长动力学 27
2.5 其他过程 29
2.5.1 挥发过程 29
2.5.2 水解过程 29
2.5.3 光解过程 30
3.1 零维方程 31
第三章 水力学模型 31
3.2 一维方程 32
3.2.1 水量平衡连续方程 32
3.2.2 污染物迁移方程 33
3.3 二维(三维)方程 39
3.4 方程中的水力学参数 39
3.5 弥散系数D的估计方法 41
3.5.1 示踪剂法 41
3.5.2 Elder公式 41
3.6 纵向离散系数的估算 42
3.5.2 Ficher法 42
第四章 河流温度模型 49
4.1 水表面与大气间的热平衡 49
4.1.1 辐射热 49
4.1.2 蒸发热 50
4.1.3 对流热 50
4.2 非线性温度模型 51
4.3 线性温度模型 52
4.4 河流温度模型实例 53
第五章 河流水质模型 55
5.1 Streeter--Phelps模型的基本形式 55
5.1.1 Steeter--Phelps模型的修正形式 56
5.1.2 Steeter--Phelps修正式的基本解 58
5.1.3 Steeter--Phelps方程的基本解 59
5.2 生化耗氧模型 62
5.3 溶解氧模型 66
5.3.1 河流中的主要耗氧过程 66
5.3.2 影响溶解氧的主要因素 67
5.4 BOD-DO多重线性模型 74
5.5 氮污染模型 77
5.5.1 硝化过程的基本理论 79
5.5.2 硝化过程的数学模型 82
5.5.3 影响硝化作用的主要因素 86
5.5.4 O’Conner模型 89
5.5.5 氮循环模型 93
5.6 细菌生长模型 96
5.6.1 细菌生长模型 96
5.6.2 计算实例 97
5.7 河网水质模型 98
5.7.1 河网模型的结构 98
5.7.2 河网模型的基本形式 102
5.7.3 河网模型的计算方法 104
5.7.4 河网模型计算实例 106
5.8 QUAL-Ⅱ模型 108
5.8.2 QUAL-Ⅱ模型方程 109
5.8.1 河流体系概念化 109
5.8.3 QUAL-Ⅱ模型的反应式 111
5.9 水质模型中参数估算 115
5.9.1 非线性参数的估计 116
5.9.2 河流水质模型的弥散系数 121
5.9.3 BOD衰变系数K1的确定 124
5.9.4 最速下降法求K1、K2、KN 129
5.9.5 大气夏氧系数K2 131
5.9.6 硝化参数估计 134
6.1 概述 138
第六章 湖泊(水库)温度模型 138
6.2 湖泊(水库)温度分布 139
6.3 湖泊(水库)温度预测模型 142
6.3.1 质量守恒 142
6.3.2 热能守恒 142
6.3.3 单元热预算 144
6.3.4 热能预算 144
6.3.5 边界扩散热 147
6.4 隐式有限差分解一维方程 149
6.5 MIT温度模型 150
6.5.1 主要假设 150
6.5.2 数值计算方法 152
7.1 概述 163
7.2 化学模型 163
第七章 湖泊(水库)富营养变化模型 163
7.3 生物模型 166
7.3.1 藻类生长 166
7.3.2 呼吸作用 168
7.3.3 沉降与沉淀 168
7.4 湖泊的磷预算模型 169
7.4.1 模型 169
7.3.5 氧平衡 169
7.3.4 营养物循环 169
7.4.2 湖泊中磷分布计算 170
7.5 Baca--Arnett模型 173
7.6 湖泊(水库)的氮循环模型 181
7.6.1 硝化与反硝化模型 181
7.6.2 硝化模型计算实例 186
7.6.3 湖泊氮循环模型 188
7.6.4 N--P--C模型 193
第八章 湖泊(水库)生态模型 197
8.1 一维生态模型 197
8.2 有限元模型 201
8.3.1 营养物磷的预算模型 204
8.3 生态模型 204
8.3.2 多组份模型 208
第九章 河口及潮汐河流模型 219
9.1 河口模型及分类 219
9.1.1 河口模型 219
9.1.2 河口模型分类 220
9.2 一维迁移方程 222
9.3 二维迁移方程 223
9.4 BOD--DO模型 225
9.4.1 有限段模型 226
9.4.2 河口稳态与非稳态模型 227
9.4.3 稳成DO模型在管理中的应用 230
9.5 河口弥散系数D的确定 232
9.5.1 实测法 233
9.5.2 平均潮汐弥散系数 234
9.5.3 经验公式 235
第十章 水质模型的基本解 237
10.1 基本方程的分析解 237
10.1.1 基本方程的稳态解 237
10.1.2 特征线法求浓度分布 241
10.1.3 具有简单边界条件的一维方程解 243
10.1.4 污染物浓度纵剖面 245
10.1.5 示踪物浓度分布和弥散系数D计算实例 248
10.2 有限差分法 250
10.2.1 显式差分体系 251
10.2.2 隐式(混合)差分体系 255
10.2.3 微分方程的扩展 261
10.3 有限元法 263
10.3.1 有限元法的基本原理 263
10.3.2 有限元方程的计算公式 266
11.1 水质管理问题简述 270
11.1.1 简述 270
第十一章 模型在水质管理中的应用 270
11.1.2 河流水质管理问题 271
11.1.3 河口水质管理问题 280
11.2 线性规划在水质管理中的应用 284
11.2.1 线性规划实例 285
11.2.2 线性规划法的应用 287
11.3 线性规划中的单纯算法 297
11.3.1 线性规划问题的标准型 297
11.3.2 单纯型算法的计算原理 298
11.3.3 单纯型算法的计算步骤 300
11.3.4 单纯型算法应用举例 301
11.4.1 动态规划问题的实例 305
11.4 动态规划法 305
11.4.2 动态规划的应用 309
11.5 模型在水质预报中的应用 320
11.5.1 漓江水质的估算 321
11.5.2 沱江氮污染容量的估算 322
第十二章 水质模型的计算机流程图及其程序 327
12.1 水力学参数 328
12.2 纵向弥散系数 330
12.3 河流线性化温度模型 332
12.4 BOD--DO多重线性模型 335
12.5 细菌生长模型 337
12.6 BOD衰变系数和初始浓度 339
12.7 Thomas法估算BOD参数 342
12.8 最速下降法 344
12.9 综合DO模型 347
12.10 示踪物浓度分布 350
12.11 示踪试验估计 351
12.12 显式差分法计算浓度分布 353
12.13 隐式差分法计算浓度分布 356
12.14 氧亏下垂曲线求BOD速率常数 358
12.15 单纯型算法 359