地下水溶質運移理論與水質模型

目錄
前言
第1章 水動力彌散的基本概念 1
1.1 介質中兩種流體流動的類型 1
1.2 示蹤劑 2
1.3 水動力彌散現(xiàn)象 2
1.4 水動力彌散機理 4
1.5 研究水動力彌散的意義 6
第2章 水動力彌散方程及定解條件 8
2.1 有關參數(shù) 8
2.1.1 流體的密度 8
2.1.2 多組分流體體系的質點流速 8
2.1.3 流體的通量 9
2.2 溶液中α組分的質量守恒方程 9
2.3 α組分的對流-擴散方程 11
2.4 水動力彌散方程 12
2.5 源匯項 14
2.5.1 放射性衰變與化學、生物化學反應 14
2.5.2 吸附與解吸 15
2.5.3 抽水與注水 19
2.6 初始條件和邊界條件 20
2.6.1 初始條件 20
2.6.2 邊界條件 20
第3章 水動力彌散系數(shù) 23
3.1 理論模型研究 23
3.2 實驗研究 26
3.3 水動力彌散的尺度效應 30
3.3.1 尺度效應現(xiàn)象 30
3.3.2 尺度效應與典型單元體 31
3.3.3 考慮可信度的彌散度尺度效應分析 32
第4章 水動力彌散方程的解析解法 37
4.1 基本解 37
4.1.1 三維空間瞬時點源 37
4.1.2 空間瞬時無限線源-平面瞬時點源 42
4.1.3 空間瞬時無限面源-平面瞬時無限線源-一維瞬時點源 43
4.1.4 有限空間（平面）問題 44
4.2 一維水動力彌散問題 44
4.2.1 無限長多孔介質柱體示蹤劑瞬時（脈沖式）注入 44
4.2.2 無限長多孔介質柱體初始示蹤劑濃度呈階梯函數(shù)分布 46
4.2.3 半無限長多孔介質柱體一端為定濃度邊界 48
4.3 一維穩(wěn)定流動二維水動力彌散問題 52
4.3.1 瞬時注入示蹤劑：平面瞬時點源 52
4.3.2 連續(xù)注入示蹤劑：平面連續(xù)點源 55
4.3.3 注水擬穩(wěn)定條件下示蹤劑的徑向彌散 56
4.4 一維穩(wěn)定流動三維水動力彌散問題 57
4.4.1 空間瞬時點源 57
4.4.2 空間穩(wěn)定連續(xù)點源 60
第5章 水動力彌散系數(shù)的計算方法 63
5.1 一維水動力彌散 63
5.1.1 利用正態(tài)分布函數(shù)性質求參 63
5.1.2 濃度曲線線性化求參 67
5.2 二維水動力彌散 67
5.2.1 瞬時投放示蹤劑 68
5.2.2 連續(xù)投放示蹤劑 81
第6章 水動力彌散方程的數(shù)值解法 85
6.1 有限差分法 85
6.1.1 導數(shù)的有限差分近似 85
6.1.2 一維水動力彌散的差分解法 87
6.1.3 二維水動力彌散的差分解法 89
6.1.4 求解差分方程的計算機程序舉例 92
6.2 有限單元法 92
6.2.1 伽遼金方程 92
6.2.2 有限單元剖分與基函數(shù) 94
6.2.3 伽遼金有限單元法 98
6.2.4 二維水動力彌散的伽遼金法計算機程序 115
6.3 過量與數(shù)值彌散 115
6.3.1 過量現(xiàn)象 115
6.3.2 數(shù)值彌散 115
6.4 對流項占主導地位時的幾種數(shù)值方法 117
6.4.1 上游加權法 117
6.4.2 特征值方法 119
6.4.3 動坐標系方法與網(wǎng)格變形方法 123
6.4.4 隨機步行法 126
6.4.5 引入人工擴散量方法 130
6.4.6 改進特征線法和混合特征線法 132
6.5 自適應特征-有限元數(shù)值解法 134
6.5.1 基本思路 135
6.5.2 三角網(wǎng)格上自適應MMOC-MOC 的實現(xiàn) 137
6.6 考慮化學反應的遷移過程模擬 141
6.6.1 非平衡吸附 142
6.6.2 雙域質量傳輸 143
6.6.3 多組分動力學反應 144
6.6.4 遷移與地球化學耦合模擬 146
第7章 地下水水質模型及其應用 148
7.1 純對流型水質模型 148
7.1.1 用水流方程計算溶質運移 148
7.1.2 水流方程與水質方程的耦合方法 149
7.2 對流-彌散型水質模型 151
7.2.1 數(shù)學模型 151
7.2.2 水質模型求解 152
7.3 考慮密度變化的海水入侵三維水質模型 153
7.3.1 變密度海水入侵數(shù)學模型 153
7.3.2 自適應歐拉-拉格朗日混合法求解三維變密度海水入侵模型 155
7.4 水質模型應用及建模相關問題 169
7.4.1 水質模型建立的一般過程 169
7.4.2 地下水水質模擬常用軟件及程序介紹 172
7.4.3 水質模型相關問題討論 172
7.5 應用實例1：煙臺夾河海水入侵模型 176
7.5.1 研究區(qū)背景 176
7.5.2 模型構建 179
7.5.3 模型識別與驗證 182
7.5.4 模型應用 186
7.6 應用實例2：淄博洪山礦區(qū)串層污染模型 188
7.6.1 研究區(qū)背景 189
7.6.2 模型構建 190
7.6.3 模型識別與驗證 195
7.6.4 模型應用 197
參考文獻 208