水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

陳永燦，劉昭偉，硃德軍 著

圖書標籤:

• 水動力學
• 水環境
• 數值模擬
• 計算流體力學
• 水資源
• 環境工程
• 模型應用
• 水汙染
• 流域管理
• 水文模型

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030359834

版次：1

商品編碼：11150313

包裝：精裝

叢書名： 水科學前沿叢書

開本：16開

齣版時間：2012-11-01

用紙：膠版紙

頁數：217

字數：322000

正文語種：中文

內容簡介

　　《水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用》針對自然水體的水動力與水環境特徵。圍繞岸邊汙染混閤區、大型水庫水溫分層、湖泊水庫的富營養化、過壩水流的溶解氣體超飽和、復雜河網的物質傳輸等水環境問題，模擬瞭水流動力條件的變化規律；在此基礎上，分析瞭相關的物理輸移和生化反應過程，建立瞭水環境模擬的數學模型，預測瞭水溫、營養鹽、葉綠素、溶解氧等重要環境要素的時空變化，探究瞭它們在不同條件下的發展趨勢。
　　《水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用》基礎理論嚴謹，模擬方法高效，並在三峽水庫、太湖、洞庭湖、三亞河等重要水域得到廣泛應用，可作為水動力學和水環境領域的研究生、研究人員和工程技術人員的參考書。

內頁插圖

目錄

《水科學前沿叢書》齣版說明
序
前言

第1章 緒論
1.1 自然水體環境及數值模擬
1.2 自然水體的流動特點及環境特徵
1.2.1 河流的流動特點及環境特徵
1.2.2 湖泊的流動特點及環境特徵
1.2.3水庫的流動特點及環境特徵
1.3 基本控製方程和常用數值方法
1.3.1 水流及物質輸移擴散的基本方程
1.3.2 常用數值離散方法
參考文獻

第2章 岸邊汙染混閤區及環境容量
2.1 岸邊排汙的基本概念
2.2 汙染混閤區預測模型
2.2.1 深度平均二維模型
2.2.2 斜分層三維模型
2.3 三峽水庫岸邊汙染混閤區的模擬預測
2.3.1 涪陵磷肥廠汙水排放模擬預測
2.3.2 萬州江段汙水排放模擬預測
2.4 三峽水庫岸邊水環境容量計算
2.4.1 主要排汙口的允許排汙負荷的計算
2.4.2 三峽水庫排汙口的適宜布局
2.4.3 岸邊水環境容量及變化分析
參考文獻

第3章 大型水庫的水溫模擬
3.1 水庫水溫分層和常用判據
3.1.1 水體分層現象
3.1.2 水庫分層類型及判據
3.1.3 溫度分層對水體運動的影響
3.2 水庫水溫模型
3.2.1 垂嚮一維水溫模型
3.2.2 三維水溫模型
3.2.3 水麵熱交換
3.3 密雲水庫的水溫模擬
3.3.1 參數的率定和模型選擇
3.3.2 1998～2007年水溫的變化
3.3.3 氣候變化對水溫分布的影響
3.4 三峽水庫水溫模擬分析
3.4.1 水庫氣象條件及特徵分析
3.4.2 實測水溫資料分析
3.4.3 蓄水前後水溫數值模擬
參考文獻

第4章 水體富營養化的動力過程
4.1 水體富營養化及其判彆方法
4.1.1 富營養化的危害
4.1.2 水體富營養化的形成機理
4.1.3 富營養化的判彆方法
4.2 藻類生長的生態動力學模型
4.2.1 控製方程
4.2.2 模型的生態流程結構
4.2.3 模型的生化反應項方程
4.3 太湖水體富營養化的模擬與分析
4.3.1 太湖的水環境特徵
4.3.2 五裏湖的模擬與分析
4.3.3 太湖的模擬與分析
4.3.4 太湖富營養化進程的空間變化
4.4 小江開縣段水體富營養化的預測分析
4.4.1 富營養化初步分析及模擬工況設計
4.4.2 富營養化模擬結果及分析
4.4.3 小江開縣段水體富營養化的防治建議
參考文獻

第5章 閘壩泄流的溶解氣體超飽和
5.1 泄流水體溶解氣體超飽和現象的機理分析
5.1.1 摻氣水流及氣體傳輸
5.1.2 溶解氣體超飽和的發生機理
5.1.3 壩下水體溶解氣體含量的影響因素
5.2 泄流水體的溶解氣體預測模型
5.2.1 水流模擬的VOF模型
5.2.2 溶解氣體傳輸模型
5.3 三峽大壩下遊溶解氣體超飽和模擬與分析
5.3.1 近壩水域溶解氧變化特性分析
5.3.2 大壩下遊溶解氧主要影響因素分析
5.3.3 三峽工程深孔摻氣水流模擬
5.3.4 溶解氧飽和度的模擬
參考文獻

第6章 河網地區水動力與水環境模擬
6.1 河網水動力與水環境模擬概述
6.2 河網一維水動力模型
6.2.1 河網水動力控製方程組及數值離散
6.2.2 汊點水動力連接條件處理
6.2.3 河網中結構物的處理
6.2.4 離散方程組的集成與求解
6.2.5 河網水動力模型的驗證
6.3 復雜河網一維水質模型
6.4 三亞河水環境容量計算
6.4.1 三亞河概況
6.4.2 三亞河網水流一水質模型驗證
6.4.3 三亞河水環境容量分析及水質預測
6.5 洞庭湖區河湖係統水動力模擬
6.5.1 洞庭湖區概況
6.5.2 洞庭湖區水深平均二維水動力模型
6.5.3 一維和二維水動力模型的連接
6.5.4 洞庭湖河湖係統水動力模型驗證
6.5.5 洞庭湖區枯水期水動力特徵
參考文獻

附錄 虛擬調蓄麵積的推導過程

前言/序言

《流域尺度水文過程與可持續管理》 內容簡介 本書深入探討瞭流域尺度水文過程的復雜性、多尺度特徵及其在水資源可持續管理中的關鍵作用。麵對日益嚴峻的水資源短缺、洪水風險增加以及生態係統退化等挑戰，理解和量化地錶與地下水文通量、物質遷移轉化規律，並構建有效的管理框架，已成為現代水資源科學與工程的核心議題。 第一部分：流域水文過程的理論基礎與量化方法 本部分係統闡述瞭流域水循環的物理機製，重點聚焦於大氣降水、蒸散發、地錶徑流形成與匯流過程的尺度效應。 第一章：流域水循環的多尺度特徵與耦閤機製 尺度效應的量化： 詳細分析瞭從集水區尺度到大江大河流域尺度的水文響應差異。討論瞭地形、土地利用和氣候變率如何通過不同尺度的過程（如土壤水分重分配、地下水補給）影響整體水文平衡。 水熱耦閤： 深入研究瞭地錶能量平衡與水循環的相互作用。探討瞭植被冠層截留、土壤水分狀態對地錶反照率和湍流通量的反饋機製，尤其關注極端氣候條件下（如乾旱、熱浪）水熱耦閤的臨界點。 水沙輸沙耦閤： 闡述瞭水流驅動下的泥沙運動機製。重點剖析瞭土壤侵蝕的産沙過程、河道輸沙的動力學模型，以及在氣候變化和人類活動影響下，流域産沙量和輸沙能力的長期趨勢變化。 第二章：先進水文觀測技術與數據同化 遙感水文： 綜述瞭衛星遙感技術在流域尺度水文參數反演中的應用，包括降雨估算（如GPM）、地錶溫度（LST）、植被指數（NDVI）及其對土壤濕度的間接指示。討論瞭遙感數據在空間異質性處理中的優勢與局限。 同化技術與模型校正： 重點介紹瞭數據同化理論（如卡爾曼濾波、集閤卡爾曼濾波）在耦閤觀測數據與分布式水文模型中的應用。討論瞭如何利用多源異構數據（氣象站、遙感、流量站）來優化模型狀態變量和參數，提高短期預報和長期模擬的準確性。 同位素水文學在示蹤中的應用： 闡述瞭穩定同位素（$delta^{18}O$, $delta D$）和環境同位素（如氚, $^{14}C$）在區分水流路徑、測定地下水年齡和量化蒸散發貢獻方麵的原理和實踐案例。 第二部分：流域水文過程的模擬與預測 本部分側重於建立和應用高分辨率、物理基礎紮實的流域水文模型，以應對復雜的水文情景預測需求。 第三章：分布式水文模型的構建與參數化 模型結構選擇： 對比分析瞭集總式、半分布式和全分布式水文模型的適用性、計算效率和對物理過程的錶徵能力。重點介紹瞭基於過程的（Process-based）模型框架，如 SWAT、VIC 等模型在模擬空間異質性方麵的改進。 高分辨率輸入數據的處理： 探討瞭如何將高分辨率地形數據（DEM）、土地利用/覆蓋數據（LULC）和氣象再分析數據有效地集成到模型中，特彆是對於參數空間異質性的處理策略。 不確定性分析： 深入探討瞭模型輸入數據、模型結構和參數估計帶來的不確定性來源。介紹瞭貝葉斯方法、濛特卡洛模擬等工具在量化模型預測不確定性範圍中的應用。 第四章：極端水文事件的模擬與預報 洪水過程的精細化模擬： 針對暴雨洪水事件，探討瞭基於不透水麵積響應、淺層土壤水流動和河道潰決的快速響應機製模擬。重點關注城市化和流域下墊麵變化對洪水峰值和曆時（Time-to-Peak）的影響。 乾旱的識彆與預測： 區分瞭氣象乾旱、土壤水分乾旱和水文乾旱。介紹瞭幾種基於多源指數的乾旱監測體係（如SPEI、SPI），並討論瞭在氣候預測背景下對未來乾旱頻率和強度的概率性預報方法。 第三部分：流域水資源的可持續管理與生態響應 本部分將水文模擬結果與實際管理目標相結閤，探討如何實現水資源係統的生態完整性與經濟效益的平衡。 第五章：氣候變化背景下的水資源承載力評估 氣候情景的構建與影響評估： 介紹瞭 IPCC 排放情景（SSPs/RCPs）到區域水文情景的降尺度方法。評估瞭未來氣候變化對區域總水資源量、季節性分配和極端事件頻率的影響。 地下水資源的可持續性： 探討瞭地下水補給機製在不同氣候條件下的變化。利用大尺度水文模型結閤地下水模型（如 MODFLOW）進行耦閤模擬，評估超采導緻的基流下降和地麵沉降風險。 水資源承載力評估框架： 建立瞭一套綜閤考慮生態需水、社會經濟用水和環境承載力的流域水資源承載力評價指標體係，為製定區域用水紅綫提供科學依據。 第六章：水環境與生態水文反饋機製 水質過程的流域模擬： 重點關注營養物質（氮、磷）和特定汙染物在流域尺度上的遷移、轉化和匯集過程。討論瞭土地管理措施（如最佳管理實踐 BMPs）對削減非點源汙染負荷的有效性。 生態需水與河流水文連通性： 闡述瞭河流生態係統健康所需的最小流量（Minimum Streamflow）和季節性水文脈衝（Flow Regime）。利用水文模型模擬不同調水調沙方案對河流連通性、棲息地適宜性的影響。 水-土地利用協同管理： 提齣瞭一種基於生態係統服務功能評估的水土資源協同管理策略。探討瞭濕地恢復、林業措施對徑流調節和水質淨化的綜閤效益。 總結與展望 本書旨在為水文科研人員、水資源規劃師和流域管理者提供一套係統性的理論框架和實用的技術方法。未來的研究方嚮將集中於更精細的地下水-地錶水相互作用、人-水係統反饋機製的建模，以及在不確定性約束下實現流域韌性管理的目標。本書強調，理解流域作為一個復雜、動態的開放係統，是實現區域水安全與可持續發展的基石。

評分☆☆☆☆☆

在一次偶然的機會中，我看到瞭這本書，雖然我並非科班齣身，但我對自然科學，特彆是與我們生活息息相關的水資源問題一直懷有濃厚的興趣。我們生活的地區近年來麵臨著越來越嚴峻的水資源短缺和水汙染問題，每一次的討論都讓我感到憂慮。這本書的書名——“水動力及水環境模擬方法與應用”——聽起來就非常專業，但“應用”二字吸引瞭我。我希望它不僅僅是枯燥的理論推導，而是能讓我理解，科學傢們是如何通過模擬來預測和解決這些現實問題的。比如，當地的河流經常發生季節性斷流，我想知道是否有什麼方法可以模擬齣斷流的風險，並提齣相應的應對策略？或者，工業排汙對下遊水質的影響，是否能通過模擬來量化，進而製定更有效的治理方案？我尤其好奇，這些模擬“方法”究竟包含哪些內容，是基於什麼原理，又需要哪些數據？我希望能從中獲得一些科普性的解讀，即使我無法深入理解所有的數學公式，也能大緻瞭解科學傢們解決問題的思路和手段，從而更好地理解和支持相關的環保決策。如果書中能有一些生動的圖錶或者案例分析，就更好瞭，能幫助我這樣一個非專業人士更好地吸收知識。

評分☆☆☆☆☆

我是一名對環境科學抱有極大熱情的學生，正在攻讀環境工程專業。在選擇畢業論文的研究方嚮時，我對水動力學和水環境模擬這兩個領域産生瞭濃厚的興趣。我瞭解到，精確的水動力模擬是理解水體汙染物遷移轉化過程、評估水環境風險以及優化汙染治理策略的基礎。因此，我一直在尋找一本能夠係統性地介紹這些方法的書籍。這本書——“水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用”——聽起來正是我的理想讀物。我希望它能夠提供關於不同水動力模型（如二維、三維模型）的詳細介紹，包括它們各自的優勢、適用範圍以及在不同水體（如河流、湖泊、近海）中的應用。此外，我也非常關注水環境模擬的部分，期望書中能涵蓋汙染物輸移擴散模型、水質模型等內容，並詳細講解這些模型是如何結閤水動力學信息來預測水體汙染物濃度、溶解氧變化等關鍵水質指標的。我希望這本書不僅能告訴我“是什麼”，更能告訴我“怎麼做”，例如數據準備、模型構建、參數率定、模型驗證等整個流程。如果書中還能提供一些實際的研究案例，展示如何運用這些模擬方法解決真實的水環境問題，那將對我完成畢業論文具有極大的啓發和指導意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名“水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用”在我的專業領域內確實是響當當的。作為一個在某知名水處理公司工作的資深研發人員，我們團隊一直在探索更高效、更經濟的水處理技術和方案。而水動力及水環境模擬，正是我們優化工藝流程、評估新技術的潛力和風險的關鍵工具。我希望這本書能夠深入探討當前水動力模擬領域的最前沿技術，例如對復雜地形（如城市排水管網、河道交叉口）的水動力模擬精度提升，以及如何更有效地模擬非均勻水流、紊流等復雜現象。在水環境模擬方麵，我尤其關注一些新型汙染物（如微塑料、新興有機汙染物）的遷移轉化模型，以及如何利用多場耦閤模擬（例如水-泥-生-化）來更全麵地評估水體的自淨能力和受納能力。我期待書中能夠提供一些具有創新性的模擬方法，或者對現有方法的改進提齣獨到的見解。此外，書中提及的“應用”，我希望能夠看到一些跨領域、高難度的實際案例，例如在城市內澇預警、飲用水源地保護、工業廢水處理迴用等方麵的成功應用，這些案例將極大地開闊我們的視野，並為我們研發新的解決方案提供寶貴的參考。

評分☆☆☆☆☆

當我第一次在書店看到這本書時，它的厚度和嚴謹的書名讓我覺得它是一本非常紮實的學術著作。我是一名即將進入研究生的學生，對水文學和水資源管理領域有著初步的認識，但對於“水動力”和“水環境模擬”這些概念，我還停留在非常基礎的層麵。我希望這本書能夠成為我進入這個領域的一塊敲門磚。我期望它能夠從最基本的原理講起，比如流體力學的基本方程，然後逐步深入到水動力模擬中常用的數值方法，如有限差分法、有限元法等，並解釋這些方法的優缺點。在水環境模擬部分，我希望能夠學習到如何建立和理解各種水質模型，例如關於溶解氧、營養鹽、汙染物濃度的模型，以及它們是如何受到水動力條件影響的。我特彆希望書中能夠提供一些實際操作的指導，即使是非常抽象的公式，也能通過圖示或者簡化的例子來幫助我理解。如果能有關於如何使用一些開源模擬軟件進行基本操作的介紹，那就更完美瞭，這樣我可以嘗試著自己動手去實踐。這本書的“應用”部分，我希望看到的是一些能夠激發我研究興趣的案例，比如某個地區的水體修復項目，或者某個流域的水資源優化配置方案，讓我看到這些模擬技術在現實世界中的價值和意義。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計讓我眼前一亮，那種深邃的藍色仿佛蘊含著無盡的奧秘，又帶著一絲清澈的質感，非常契閤“水”這個主題。我毫不猶豫地翻開瞭扉頁，看到“水動力及水環境模擬方法與應用”這個書名，我的腦海中瞬間浮現齣無數個關於水的問題：河流的脈動如何計算？雨水的滲透路徑為何如此復雜？水體汙染的擴散又遵循怎樣的規律？作為一名長期在水利行業工作的工程師，我深知理論知識與實際應用之間的鴻溝，而這本書的標題恰恰點齣瞭我一直以來所追尋的結閤點。我期待它能提供一些切實可行、能夠指導我解決實際工程問題的思路和方法。尤其是在水環境模擬方麵，我一直覺得現有的一些模型和工具在精度和普適性上還有提升空間，希望這本書能帶來一些突破性的見解，或者至少能提供一些更深入的分析工具。在翻閱目錄時，我注意到其中涉及的章節內容豐富，從基礎的水動力學原理到復雜的水環境模型構建，再到具體的應用案例，仿佛是一條完整的知識鏈條，這讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待。我迫不及待地想深入其中，去探尋水世界裏那些隱藏的規律，並嘗試將這些知識轉化為解決實際問題的強大武器。