图书介绍

地下水污染物迁移模拟 第2版pdf电子书版本下载

地下水污染物迁移模拟  第2版
  • 郑春苗,(美)Gordon D.Bennett著 著
  • 出版社: 北京:高等教育出版社
  • ISBN:9787040263633
  • 出版时间:2009
  • 标注页数:417页
  • 文件大小:39MB
  • 文件页数:433页
  • 主题词:污染物-迁移-数值模拟

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图书目录

第1章 绪论 1

1.1 溶质迁移及模拟的作用 1

1.2 历程回顾 3

1.2.1 1960年以前 3

1.2.2 1960年以后 4

1.3 本书简介 6

1.4 关于计算软件 7

第一篇 概念与技术 11

第2章 达西定律与对流迁移 11

2.1 粒子平均速度与运移时间 11

2.2 广义达西定律与地下水流方程 13

2.3 对流迁移 15

2.3.1 质量守恒定律与求解对流迁移的欧拉法 15

2.3.2 求解对流迁移的粒子追踪法 21

深入阅读与思考题 22

第3章 弥散迁移与质量传输 24

3.1 引言 24

3.2 微观弥散过程 24

3.2.1 水动力弥散机制 24

3.2.2 弥散迁移与分子扩散的类比 28

3.2.3 二维弥散通量与弥散系数 30

3.2.4 三维弥散通量与弥散系数 35

3.2.5 溶质迁移计算中的孔隙度 36

3.3 宏观弥散 37

3.4 建立对流-弥散方程 42

3.5 对流-扩散系统 46

深入阅读与思考题 48

第4章 化学反应与迁移 50

4.1 引言 50

4.2 平衡吸附 51

4.2.1 吸附等温线及迁移方程中的吸附项 52

4.2.2 有机化合物的吸附 56

4.2.3 离子交换 56

4.3 吸附动力学 58

4.4 一级不可逆反应 59

4.5 莫诺动力学反应 61

4.6 多组分动力学反应 62

4.6.1 快速反应 63

4.6.2 多元莫诺动力学反应 65

4.6.3 一级母-子连锁反应 65

4.7 双域系统中的化学反应 66

深入阅读与思考题 68

第5章 数学模型及其解析解 70

5.1 溶质迁移的数学模型 70

5.1.1 控制方程 70

5.1.2 初始条件 72

5.1.3 边界条件 72

5.1.4 数学模型的解 74

5.2 解析解 74

深入阅读与思考题 77

第6章 对流迁移模拟 80

6.1 引言 80

6.2 粒子追踪法 81

6.2.1 速度插值 81

6.2.2 追踪方案 89

6.2.3 空间离散的影响 95

6.3 捕获带刻画 99

6.3.1 二维稳定流 99

6.3.2 三维稳定流 101

6.3.3 非稳定流 102

6.4 运移时间的估算 102

6.4.1 污染物到达/穿透分布 103

6.4.2 清理时间 104

6.4.3 居留时间及地球化学演变 105

6.5 常用粒子追踪法计算程序 105

深入阅读与思考题 106

第7章 对流-弥散迁移模拟 109

7.1 引言 109

7.2 欧拉法 110

7.2.1 有限差分法 110

7.2.2 有限元法 125

7.2.3 有限元法与有限差分法的比较 129

7.3 拉格朗日法 129

7.4 混合欧拉-拉格朗日法 134

7.4.1 特征法(MOC) 135

7.4.2 修正特征法(MMOC) 140

7.4.3 混合特征法 141

7.4.4 常用欧拉-拉格朗日法程序 141

7.5 总变差减小(TVD)法 142

深入阅读与思考题 148

第8章 非平衡过程和化学迁移的模拟 150

8.1 引言 150

8.2 非平衡吸附 150

8.3 双域质量传输 152

8.4 多组分动力学反应 153

8.4.1 联立求解法 153

8.4.2 算子分离法 154

8.5 迁移与地球化学耦合模拟 155

8.6 常用化学迁移计算程序 157

8.7 实例:自然稀化的模拟 158

8.7.1 场地描述 158

8.7.2 模拟方法 160

8.7.3 数值模型 162

8.7.4 结果讨论 163

深入阅读与思考题 164

第二篇 野外应用 169

第9章 模型应用的框架 169

9.1 模型应用的过程 169

9.2 确定目标 170

9.3 资料收集及概念模型的建立 170

9.4 计算程序的选择 171

9.5 建立污染物迁移模型 173

9.6 模型校准和敏感性分析 173

9.7 预测和不确定性 173

9.8 成功应用模型的关键 174

深入阅读与思考题 174

第10章 建立污染物迁移模型 176

10.1 起步工作 176

10.1.1 目前对水流系统的认识 176

10.1.2 模型的维度 176

10.1.3 模拟的范围 177

10.2 空间离散 177

10.2.1 水平节点间距 177

10.2.2 垂向离散 178

10.3 时间离散 181

10.4 初始条件 183

10.5 边界条件 184

10.5.1 指定浓度条件的使用 184

10.5.2 指定质量通量条件的使用 184

10.5.3 水流模型边界条件对溶质迁移的影响 184

10.5.4 水流与迁移边界条件的比较 185

10.5.5 水流与迁移模型的尺度效应 186

10.6 源和汇 186

10.6.1 源和汇的类型 186

10.6.2 源和汇的浓度 187

10.7 数据管理 188

10.7.1 预处理和后处理 188

10.7.2 地理信息系统(GIS) 190

深入阅读与思考题 190

第11章 模型的输入参数 191

11.1 迁移模拟需要的数据 191

11.2 水流参数 191

11.2.1 渗透系数 191

11.2.2 储水系数与给水度 194

11.3 溶质迁移参数 195

11.3.1 孔隙度 195

11.3.2 弥散度 196

11.4 化学参数 198

11.4.1 吸附常数 198

11.4.2 动力学反应速率 204

第12章 模型校准与敏感分析 207

12.1 模型校准的基本概念 207

12.1.1 校准过程 207

12.1.2 校准、验证和证实 207

12.1.3 非唯一性问题 208

12.2 模型校准的评估 208

12.2.1 拟合优度统计方法 208

12.2.2 评价模型校准应考虑的其他因素 210

12.2.3 校准结果的表达 210

12.3 试错法校准 213

12.3.1 规程及局限 213

12.3.2 案例研究 214

12.4 “自动”校准 216

12.4.1 校准能实现自动化吗? 216

12.4.2 自动参数识别技术 217

12.4.3 案例研究 221

12.5 敏感分析 224

12.5.1 敏感系数 224

12.5.2 敏感分析的规程 226

深入阅读与思考题 228

第13章 不确定性的处理 229

13.1 引言 229

13.2 不确定性的类型及来源 230

13.3 评价不确定性的方法 231

13.3.1 敏感分析 231

13.3.2 Monte Carlo法 232

13.3.3 一阶误差分析 236

13.4 不确定性的管理 237

13.4.1 不确定性的缩减 237

13.4.2 在不确定条件下的决策 238

深入阅读与思考题 239

第14章 污染迁移模拟:实例 240

14.1 加拿大Borden地区某填埋场的污染迁移 240

14.1.1 场地描述 240

14.1.2 历史回顾 242

14.1.3 二维模拟 243

14.1.4 三维模拟 252

14.2 新泽西州某超级基金场地的治理方案评价 257

14.2.1 场地描述 257

14.2.2 治理目标 259

14.2.3 模拟办法 261

14.2.4 各种替代方案的评价 266

14.3 威斯康星州某农业场地含水层的污染承受性评估 270

14.3.1 场地描述 270

14.3.2 地下水流模型 272

14.3.3 粒子追踪与含水层承受性评估 273

14.3.4 迁移模拟及长期影响评估 273

14.4 双域质量传输法在密西西比州MADE场地的应用 280

14.4.1 场地描述 280

14.4.2 MADE—2示踪实验 282

14.4.3 空间离散与边界条件 283

14.4.4 水力与迁移参数的确定 283

14.4.5 克里格水力渗透系数场的模拟结果 285

14.4.6 分形水力渗透系数场的模拟结果 287

14.4.7 两种方法的比较与讨论 289

14.4.8 双域质量传输模型中参数的敏感性 290

第三篇 深进课题 295

第15章 变密度条件下的水流与迁移模拟 295

15.1 引言 295

15.2 变密度条件下的水流方程 296

15.3 溶质浓度与水密度的关系 300

15.4 溶质迁移方程 300

15.5 序列求解过程 301

15.6 突变锋面法 303

15.7 常用变密度计算程序 304

15.8 研究实例:海水入侵模拟 305

15.8.1 背景资料 306

15.8.2 剖面模拟 306

15.8.3 三维模拟 309

深入阅读与思考题 312

第16章 包气带水流与迁移模拟 313

16.1 引言 313

16.2 包气带水文学基础 313

16.3 不完全饱和状态下的水流方程 316

16.4 不完全饱和状态下的溶质迁移 318

16.4.1 基本迁移方程 318

16.4.2 不完全饱和条件对弥散迁移的影响 319

16.4.3 双域系统 319

16.5 扩展至气相 320

16.5.1 气-水分离 320

16.5.2 气相迁移 321

16.6 常用变饱和计算程序 323

16.7 示例 324

深入阅读与思考题 326

第17章 地下水质量优化管理 328

17.1 引言 328

17.2 模拟-优化方法 328

17.3 优化技术 330

17.3.1 线性规划法 332

17.3.2 遗传算法 334

17.3.3 模拟退火法 337

17.3.4 禁忌搜索法 339

17.4 优化管理示例 341

17.4.1 一个假设的例子 341

17.4.2 野外实例 345

深入阅读与思考题 351

附录A 达西定律与变密度水流方程 352

A.1 达西定律 352

A.2 变密度水流方程 355

附录B 地下水流流函数的应用 360

B.1 引言 360

B.2 流函数的基本概念 360

B.3 解析解 362

B.4 数值解 365

B.4.1 控制方程 366

B.4.2 边界条件 366

B.4.3 汇或源 367

B.4.4 例子 367

B.5 三维水流的流函数 368

B.6 总结 369

致谢 369

附录C 地下水模拟软件信息 370

C.1 如何获取并使用本书原著的配套软件 370

C.2 地下水模拟网站链接 370

参考文献 372

索引 412

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