地下水溶质运移理论与水质模型

目录
前言
第1章 水动力弥散的基本概念 1
1.1 介质中两种流体流动的类型 1
1.2 示踪剂 2
1.3 水动力弥散现象 2
1.4 水动力弥散机理 4
1.5 研究水动力弥散的意义 6
第2章 水动力弥散方程及定解条件 8
2.1 有关参数 8
2.1.1 流体的密度 8
2.1.2 多组分流体体系的质点流速 8
2.1.3 流体的通量 9
2.2 溶液中α组分的质量守恒方程 9
2.3 α组分的对流-扩散方程 11
2.4 水动力弥散方程 12
2.5 源汇项 14
2.5.1 放射性衰变与化学、生物化学反应 14
2.5.2 吸附与解吸 15
2.5.3 抽水与注水 19
2.6 初始条件和边界条件 20
2.6.1 初始条件 20
2.6.2 边界条件 20
第3章 水动力弥散系数 23
3.1 理论模型研究 23
3.2 实验研究 26
3.3 水动力弥散的尺度效应 30
3.3.1 尺度效应现象 30
3.3.2 尺度效应与典型单元体 31
3.3.3 考虑可信度的弥散度尺度效应分析 32
第4章 水动力弥散方程的解析解法 37
4.1 基本解 37
4.1.1 三维空间瞬时点源 37
4.1.2 空间瞬时无限线源-平面瞬时点源 42
4.1.3 空间瞬时无限面源-平面瞬时无限线源-一维瞬时点源 43
4.1.4 有限空间（平面）问题 44
4.2 一维水动力弥散问题 44
4.2.1 无限长多孔介质柱体示踪剂瞬时（脉冲式）注入 44
4.2.2 无限长多孔介质柱体初始示踪剂浓度呈阶梯函数分布 46
4.2.3 半无限长多孔介质柱体一端为定浓度边界 48
4.3 一维稳定流动二维水动力弥散问题 52
4.3.1 瞬时注入示踪剂：平面瞬时点源 52
4.3.2 连续注入示踪剂：平面连续点源 55
4.3.3 注水拟稳定条件下示踪剂的径向弥散 56
4.4 一维稳定流动三维水动力弥散问题 57
4.4.1 空间瞬时点源 57
4.4.2 空间稳定连续点源 60
第5章 水动力弥散系数的计算方法 63
5.1 一维水动力弥散 63
5.1.1 利用正态分布函数性质求参 63
5.1.2 浓度曲线线性化求参 67
5.2 二维水动力弥散 67
5.2.1 瞬时投放示踪剂 68
5.2.2 连续投放示踪剂 81
第6章 水动力弥散方程的数值解法 85
6.1 有限差分法 85
6.1.1 导数的有限差分近似 85
6.1.2 一维水动力弥散的差分解法 87
6.1.3 二维水动力弥散的差分解法 89
6.1.4 求解差分方程的计算机程序举例 92
6.2 有限单元法 92
6.2.1 伽辽金方程 92
6.2.2 有限单元剖分与基函数 94
6.2.3 伽辽金有限单元法 98
6.2.4 二维水动力弥散的伽辽金法计算机程序 115
6.3 过量与数值弥散 115
6.3.1 过量现象 115
6.3.2 数值弥散 115
6.4 对流项占主导地位时的几种数值方法 117
6.4.1 上游加权法 117
6.4.2 特征值方法 119
6.4.3 动坐标系方法与网格变形方法 123
6.4.4 随机步行法 126
6.4.5 引入人工扩散量方法 130
6.4.6 改进特征线法和混合特征线法 132
6.5 自适应特征-有限元数值解法 134
6.5.1 基本思路 135
6.5.2 三角网格上自适应MMOC-MOC 的实现 137
6.6 考虑化学反应的迁移过程模拟 141
6.6.1 非平衡吸附 142
6.6.2 双域质量传输 143
6.6.3 多组分动力学反应 144
6.6.4 迁移与地球化学耦合模拟 146
第7章 地下水水质模型及其应用 148
7.1 纯对流型水质模型 148
7.1.1 用水流方程计算溶质运移 148
7.1.2 水流方程与水质方程的耦合方法 149
7.2 对流-弥散型水质模型 151
7.2.1 数学模型 151
7.2.2 水质模型求解 152
7.3 考虑密度变化的海水入侵三维水质模型 153
7.3.1 变密度海水入侵数学模型 153
7.3.2 自适应欧拉-拉格朗日混合法求解三维变密度海水入侵模型 155
7.4 水质模型应用及建模相关问题 169
7.4.1 水质模型建立的一般过程 169
7.4.2 地下水水质模拟常用软件及程序介绍 172
7.4.3 水质模型相关问题讨论 172
7.5 应用实例1：烟台夹河海水入侵模型 176
7.5.1 研究区背景 176
7.5.2 模型构建 179
7.5.3 模型识别与验证 182
7.5.4 模型应用 186
7.6 应用实例2：淄博洪山矿区串层污染模型 188
7.6.1 研究区背景 189
7.6.2 模型构建 190
7.6.3 模型识别与验证 195
7.6.4 模型应用 197
参考文献 208