具体描述
内容简介
《地下水流数值模拟基础/普通高等教育“十二五”规划教材》讲述地下水数值模拟方法中有限差分法、有限单元法的基本原理与实践应用练习。绪言部分主要讲述水文地质定量评价方法的发展阶段以及地下水数值模型的特点；第1章着重回顾地下水渗流理论的基本公式及其水文地质学意义；第2章主要讲解有限差分法基本原理；第3章着重讲述有限单元法的基本原理；第4章主要讲述地下水数值模拟的应用步骤以及地下水数值模拟反演方法的基础理论；第5章主要通过实例完成地下水数值模拟应用的实践练习，达到学以致用的目的。
《地下水流数值模拟基础/普通高等教育“十二五”规划教材》适用于水文与水资源工程专业、地下水科学与工程专业本科生教学、自学的参考用书。
内页插图
目录
前言绪言
0.1 数值计算方法概述
0.1.1 数值计算的重要意义
0.1.2 数值计算方法的涵义
0.1.3 数值计算的理论基础
0.2 地下水模型类型及其简介
0.2.1 数学模型
0.2.1.1 解析法
0.2.1.2 数值法
0.2.2 物理模型
0.2.3 相似模型
0.2.4 地下水数值计算的特点
第1章 渗流理论基础
1.1 达西定律
1.2 渗流连续性方程
1.3 承压水非稳定运动的基本微分方程
1.4 潜水非稳定运动的基本微分方程
1.5 定解条件
1.5.1 边界条件
1.5.2 初始条件
1.6 数学模型
第2章 有限差分法
2.1 离散化方法
2.2 有限差分法
2.2.1 有限差分法的基本思想
2.2.2 基本原理
2.3 承压二维非稳定流差分方程及其求解
2.3.1 数学模型
2.3.2 时空离散
2.3.3 数学角度建立差分方程
2.3.3.1 微分方程的离散
2.3.3.2 定解条件离散
2.3.4 从水量均衡角度建立差分方程
2.4 差分方程的解法
2.4.1 显式差分格式
2.4.1.1 概念
2.4.1.2 求解过程
2.4.1.3 解的收敛与稳定
2.4.2 隐式差分格式
2.4.2.1 概念
2.4.2.2 求解方法——迭代法
2.4.3 算法举例
2.4.4 简单计算实例
2.5 潜水二维非稳定流差分方程及其解法
2.5.1 线性化方法
2.5.2 求解方法
第3章 有限单元法
3.1 有限单元法简介
3.2 剩余加权法
3.3 剖分插值法构造基函数
3.4 承压二维非稳定流迦辽金有限单元方程及其解法
3.4.1 构造迦辽金有限单元方程
3.4.2 将常微分方程转化为线性代数方程组
3.4.3 各种系数矩阵的形成
3.4.4 系数矩阵计算举例
3.5 方程的解法
3.5.1 迭代法
3.5.2 LU分解法
3.5.2.1 非对称矩阵的Choleski分解法
3.5.2.2 对称矩阵的Choleski分解法
3.6 潜水二维非稳定流迦辽金有限单元方程
3.6.1 数学模型
3.6.2 潜水有限元方程
第4章 地下水数值模拟应用基础
4.1 地下水数值模拟的一般步骤
4.1.1 建立水文地质概念模型
4.1.2 建立数学模型
4.1.3 选择模拟程序
4.1.4 时空剖分原则
4.1.5 数据整理与输入
4.1.6 模型校正（识别）
4.1.7 模型验证
4.1.8 模型预测
4.1.9 模型后续检验与修正
4.2 地下水数值模型反演问题介绍
4.2.1 反演问题的一些基本概念
4.2.1.1 反演问题的必要性
4.2.1.2 模型参数
4.2.1.3 反演问题的适定性
4.2.2 反演方法
第5章 地下水数值模拟应用练习
5.1 有限差分法练习
5.1.1 研究区介绍
5.1.1.1 自然地理条件
5.1.1.2 区域地质概况
5.1.1.3 区域水文地质概况
5.1.1.4 水文地质概念模型
5.1.1.5 数学模型
5.1.2 高程数据的准备——surfer制作等值线练习
5.1.2.1 观测点分布图
5.1.2.2 初始地下水位分布图
5.1.2.3 其他高程文件
5.1.3 非稳定地下水流动问题有限差分法练习
5.1.3.1 模拟软件简介——VisualM0DFL0W
5.1.3.2 创建地下水数值模拟识别模型
5.1.3.3 模型验证
5.1.3.4 模型预报
5.2 非稳定地下水流动问题有限单元法练习
5.2.1 软件简介——FEFL0w
5.2.2 FEFL0W基本建模过程练习
5.2.2.1 模型离散
5.2.2.2 定义模型维数和层面参考高程
5.2.2.3 编辑模型属性数据
5.2.2.4 模型运行与结果显示
参考文献
前言/序言
地下水数值计算方法作为现代水文地质定量评价的最重要技术手段之一，在生产和科学研究领域发挥着不可或缺的作用。但对于本科教学而言，合适的地下水数值模拟教材相对比较少，目前的地下水数值计算方法的教材多在数学理论与计算方法方面作比较深入、全面的阐述，使数学基础相对薄弱的群体难以理解和接受。因此，为本科教学需要，作者在多年讲授地下水数值模拟课程的基础上，特编著成此书。 本教材着重讲述地下水数值计算的基本原理以及基本计算思路与方法，并尽量将公式推导过程中的水文地质意义作出阐述，使初学者易于理解和掌握，并为深入研究和应用地下水数值计算奠定一定的基础。本教材简明易懂、易于运用，适用于初学者以及自学者。书中第5章所用的练习数据，如有需要可进入“地下水数值模拟基础”下载。本教材的出版受到吉林大学“十二五”规划教材项目的资助。 本教材所阐述的是地下水数值计算理论与方法的基础知识，在系统性和理论深度上均有不足之处，期待本教材的使用者对教材内容提出宝贵意见，作者拟在本版基础上继续修改、完善教材内容，适时再版。 编者 2014年6月用户评价
这本书的出现，填补了我对地下水流数值模拟基础理论的知识空白。我一直认为，要真正掌握一门技术，首先需要理解其背后的科学原理。因此，我非常关注书中对地下水流方程的推导过程，以及如何通过数值方法将其离散化。特别是对于有限元法和有限差分法，我希望书中能够详细讲解它们的数学原理，包括单元的建立、插值函数的选择、积分的计算以及方程的组装等。然后，关于如何处理地下水流中的各种复杂情况，例如非均质性和各向异性介质、不规则边界以及不同的边界条件，书中是否会提供相应的解决方案？我期待书中能够通过大量的例题，清晰地展示如何应用这些数值方法来解决实际的地下水问题。此外，对于模型的参数化和校准，我也希望书中能提供详细的指导。如何根据地质资料和水文地质测试数据来确定模型的参数？如何利用实测数据来校准模型，从而提高模型的可靠性？这些都是我在实际研究中经常遇到的难题，我相信这本书会提供非常有价值的参考。
评分这本《地下水流数值模拟基础》给我的感觉是，它并非仅仅停留在理论的介绍，而是真正致力于将复杂的概念转化为读者能够理解和应用的知识。我注意到书中可能花费了大量的篇幅来讲解模型建立的流程，从问题的定义、几何域的划分、网格的生成，到边界条件和初始条件的设定，每一个环节都可能被细致地解析。这对于初学者来说至关重要，因为他们往往会在模型建立的初期就遇到很多困惑。例如，书中是否提供了不同类型地下水问题的典型模型建立案例，比如一个简单的含水层模型，或者一个更复杂的区域性地下水系统？而且，对于网格的划分，书中是否讲解了不同网格生成器的使用方法，以及如何根据地下水流场的特点来优化网格结构，以提高计算效率和模拟精度？我特别期待书中关于边界条件设定的部分，因为边界条件的选择直接影响到模拟结果的可靠性。例如，对于自由面边界、渗流边界、给定水头边界等，书中是否给出了清晰的判别依据和处理方法？另外，对于模型的参数化，书中是否涉及了参数的离散化，以及如何根据地质资料和水文地质测试数据来确定参数的取值范围？这些都是决定模型能否准确反映实际地下水系统行为的关键因素。如果书中能提供一些关于模型验证和不确定性分析的章节，那就更好了，因为这能帮助读者更全面地评估模拟结果的可靠性。
评分我对《地下水流数值模拟基础》的评价，主要在于其对基础理论的阐释深度以及对实际应用的指导性。地下水流的复杂性决定了数值模拟在研究中的重要地位。我希望这本书能够清晰地介绍地下水流方程的数学形式，特别是如何将其转化为偏微分方程。然后，关于如何使用数值方法，例如有限元法、有限差分法，来离散化这些方程，书中是否会给出详尽的步骤和易于理解的算例？我希望能够理解不同数值方法在求解地下水问题时的原理和适用性。例如，有限元法在处理复杂边界和非均质介质方面可能更具优势，而有限差分法在网格生成和实现上可能更简单。书中是否会深入探讨模型参数的选取和校准问题？如何根据地质资料和水文地质测试数据来确定模型的参数？如何利用实测数据来校准模型，从而提高模型的可靠性？这些都是决定模型能否准确反映实际地下水系统行为的关键因素。此外，我还希望书中能够提供关于模型验证和不确定性分析的章节，帮助读者更全面地评估模拟结果的可靠性。
评分这本书的出现，对我这样的初学者来说，无疑是一道光。我对地下水流数值模拟一直充满好奇，但又觉得无从下手。我非常期待书中能够系统地介绍地下水流方程的推导过程，以及如何通过数值方法将其离散化。特别是对于有限元法和有限差分法，我希望书中能用通俗易懂的语言，结合大量的图示和例题，详细讲解它们的原理和操作步骤。例如，如何构建网格，如何设定边界条件，如何进行参数化？这些都是我在学习过程中可能会遇到的难点。我希望书中能够提供一些实际案例，展示如何利用这些方法来解决实际的地下水问题。比如，模拟一个地下水抽水试验，或者预测一个水库的渗漏情况。此外，对于模型参数的选取和校准，我也希望书中能有详细的指导。如何根据现有的资料来确定参数的取值？如何通过反复模拟来优化参数，使得模拟结果与实际情况更吻合？这些都是非常实用的知识，我非常期待从书中获得帮助。
评分这本书的出版，无疑为地下水流数值模拟领域的研究者和学生们提供了一本极其宝贵的参考资料。从目录来看，它系统地介绍了数值模拟方法在地下水流问题中的应用，涵盖了从基础理论到实际操作的各个层面。我尤其关注其中关于有限元法和有限差分法的详细阐述，这两种方法是目前地下水模拟中最常用的两种离散化技术。作者不仅对这些方法的数学原理进行了深入剖析，还结合了大量的实例，使得抽象的数学公式变得易于理解。例如，在介绍有限元法时，书中可能详细讲解了基函数、积分和节点方程的建立过程，并提供了实际案例演示如何将这些步骤应用于地下水流方程的求解。我期待书中能对不同类型的地下水流问题，如饱和流、非饱和流、多相流等，有相应的模型构建和参数校准的指导。此外，对于模拟结果的解释和敏感性分析，书中是否也给出了清晰的框架和方法？这些都是我在实际研究中常常遇到的挑战，相信这本书会提供有力的解决方案。我对书中关于模型的选择和适用性的讨论也很感兴趣，不同的模拟方法和软件在处理不同尺度的地下水问题时，其优劣势是什么？如何根据实际需求选择最合适的模型？这些都需要经验的积累和理论的支撑，而一本好的教材就应该在这方面提供指引。这本书是否还讨论了地下水监测数据的处理和在模型中的应用，比如如何将实测数据用于模型参数的校正和模型精度的验证？这些都是将理论与实践相结合的关键环节。总而言之，我对这本书充满了期待，希望它能成为我深入理解和掌握地下水流数值模拟技术的强大助力。
评分我对于《地下水流数值模拟基础》的评价，主要集中在其理论深度和实践指导意义上。地下水流的数值模拟，是一门融合了数学、物理和计算机科学的学科。我希望这本书能够系统地介绍地下水流的守恒方程，例如质量守恒方程，以及如何将其转化为偏微分方程。然后，关于如何使用数值方法，例如有限元法、有限差分法，来离散化这些方程，书中是否会给出详尽的步骤和清晰的推导？我尤其关注书中对于不同数值方法的对比分析，比如它们在处理地下水流的非线性问题、复杂边界条件以及非均质介质时的优劣势。我希望书中不仅能提供理论框架，还能结合具体的案例，展示如何构建和求解地下水模型。例如，书中是否会介绍一些常用的地下水数值模拟软件，如MODFLOW、FEFLOW等，并指导读者如何利用这些软件来解决实际的地下水问题？对于模型结果的解释和不确定性分析，书中是否也会提供相应的指导？这些都是将理论知识转化为实际应用的关键环节。此外，对于地下水流动的各种影响因素，例如水文地质参数、水力边界条件、抽水和注水等，书中是否会深入探讨它们在数值模型中的体现方式，以及如何通过模拟来分析这些因素对地下水流场的影响？
评分作为一名即将毕业的研究生，我一直在寻找一本能够系统梳理地下水流数值模拟理论和方法的教材。这本《地下水流数值模拟基础》的出现，让我看到了希望。从其“普通高等教育‘十二五’规划教材”的定位来看，它应该具备一定的权威性和系统性。我非常关注书中对地下水流方程的推导过程，以及如何通过数值方法将其离散化。特别是对于非线性方程的处理，比如在非饱和流模拟中，如何求解含水系数或导水系数随饱和度的变化的非线性方程，书中是否提供了有效的数值求解算法？我希望书中能够详细介绍不同数值方法的原理，包括它们在求解地下水方程时的优势和局限性。比如，有限元法在处理复杂边界和非均质性介质方面可能更具优势，而有限差分法在网格生成和实现上可能更简单。书中是否会对比这两种方法的适用范围，并给出选择建议？另外，我对于如何利用现有软件（如MODFLOW, FEFLOW等）进行地下水模拟的章节也非常期待。软件的使用是实现数值模拟的关键，书中是否会介绍这些常用软件的基本操作流程，以及如何将理论知识转化为软件中的具体参数设置？对于模型结果的后处理，比如可视化、数据分析等，书中是否也有相应的指导？我希望这本书能够帮助我打下坚实的理论基础，并为我日后的实际应用提供清晰的路径。
评分我对《地下水流数值模拟基础》的关注，很大程度上源于其在地下水科学研究中的重要地位。地下水流的复杂性使得数值模拟成为理解和预测地下水行为的不可或缺的工具。我特别希望能从这本书中深入了解地下水流方程的守恒律基础，以及如何将其转化为偏微分方程。然后，关于如何使用有限元法和有限差分法等离散化技术来求解这些方程，书中是否会给出详尽的推导和清晰的算例？我对此非常感兴趣，希望能够理解每个步骤背后的数学原理。例如，在有限元法中，如何选择插值函数，如何进行单元积分，如何组装全局刚度矩阵，以及如何处理边界条件？这些细节对于准确模拟地下水流至关重要。书中是否会提及不同类型的地下水流模型，例如稳态模型和瞬态模型，以及它们在不同应用场景下的适用性？我还需要了解如何处理地下水系统中的各种非均质性和各向异性，以及如何将这些特性反映到数值模型中。此外，书中关于模型参数的校准和验证的章节，对于提高模拟结果的可信度非常重要。我期待书中能够提供行之有效的方法和案例，帮助我更好地进行模型的参数优化和结果评估。
评分这本书的出版，对于我们这些长期在地下水领域一线工作的研究人员来说，无疑是一份珍贵的礼物。地下水流的模拟，其核心在于如何将一个复杂、宏观的地下水系统，通过数学模型和数值方法，转化为一个可计算、可预测的系统。我非常关注书中对于地下水流方程的推导，特别是关于达西定律的深入阐释，以及如何将其扩展到更复杂的流态。然后，关于如何使用数值方法，例如有限元法、有限差分法，甚至是更先进的方法，来离散化这些方程，书中是否会给出详尽的讲解？我希望能够理解不同数值方法的优缺点，以及它们在处理不同类型的地下水问题时的适用性。比如，对于具有复杂几何形状和不规则边界的含水层，有限元法可能更具优势；而对于规则网格的地下水系统，有限差分法可能更易于实现。书中是否还会讨论如何处理地下水系统的非均质性、各向异性以及各种边界条件？这些都是实际应用中常常遇到的挑战。我尤其期待书中关于模型参数化和模型校准的章节，因为一个准确的模型离不开对实际参数的合理估计和对模拟结果的反复验证。如何利用实测数据来校准模型，如何进行敏感性分析，从而提高模型的预测能力，这些都是我迫切想从书中获取的知识。
评分作为一名在地下水领域深耕多年的研究者，我对《地下水流数值模拟基础》这本书充满了期待。地下水流的数值模拟，是理解和预测地下水行为的有力工具。我希望这本书能够系统地梳理地下水流的守恒方程，特别是如何将其转化为适合数值求解的偏微分方程。然后，关于如何使用数值方法，例如有限元法、有限差分法，来离散化这些方程，书中是否会给出详尽的推导和清晰的算例？我特别关注书中对不同数值方法的比较分析，了解它们在处理地下水流动复杂性时的优劣势。例如，有限元法在处理复杂几何形状和非均质介质方面可能更具优势，而有限差分法在实现上可能更简单。书中是否会讨论如何处理地下水系统的各种边界条件，例如给定水头边界、流量边界、自由面边界等？这些都是影响模拟结果准确性的关键因素。此外，对于模型参数的确定和校准，我也希望书中能提供深入的指导。如何根据地质资料和水文地质测试数据来确定模型的参数？如何利用实测数据来优化模型参数，从而提高模型的预测能力？这些都是我在实际工作中经常遇到的挑战，我相信这本书会给我带来新的启示。
评分满意，质量不错
评分很便宜实用
评分不错，很有用
评分书写的很不错
评分还没看，正版
评分不错，很有用。
评分跨方向看看。。。以后工作用得到
评分满意，质量不错
评分很好，很好的书很好，很好的书
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