水科学前沿丛书：水动力及水环境模拟方法与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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陈永灿，刘昭伟，朱德军 著

图书标签:

• 水动力学
• 水环境
• 数值模拟
• 计算流体力学
• 水资源
• 环境工程
• 模型应用
• 水污染
• 流域管理
• 水文模型

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030359834

版次：1

商品编码：11150313

包装：精装

丛书名： 水科学前沿丛书

开本：16开

出版时间：2012-11-01

用纸：胶版纸

页数：217

字数：322000

正文语种：中文

内容简介

　　《水科学前沿丛书：水动力及水环境模拟方法与应用》针对自然水体的水动力与水环境特征。围绕岸边污染混合区、大型水库水温分层、湖泊水库的富营养化、过坝水流的溶解气体超饱和、复杂河网的物质传输等水环境问题，模拟了水流动力条件的变化规律；在此基础上，分析了相关的物理输移和生化反应过程，建立了水环境模拟的数学模型，预测了水温、营养盐、叶绿素、溶解氧等重要环境要素的时空变化，探究了它们在不同条件下的发展趋势。
　　《水科学前沿丛书：水动力及水环境模拟方法与应用》基础理论严谨，模拟方法高效，并在三峡水库、太湖、洞庭湖、三亚河等重要水域得到广泛应用，可作为水动力学和水环境领域的研究生、研究人员和工程技术人员的参考书。

内页插图

目录

《水科学前沿丛书》出版说明
序
前言

第1章 绪论
1.1 自然水体环境及数值模拟
1.2 自然水体的流动特点及环境特征
1.2.1 河流的流动特点及环境特征
1.2.2 湖泊的流动特点及环境特征
1.2.3水库的流动特点及环境特征
1.3 基本控制方程和常用数值方法
1.3.1 水流及物质输移扩散的基本方程
1.3.2 常用数值离散方法
参考文献

第2章 岸边污染混合区及环境容量
2.1 岸边排污的基本概念
2.2 污染混合区预测模型
2.2.1 深度平均二维模型
2.2.2 斜分层三维模型
2.3 三峡水库岸边污染混合区的模拟预测
2.3.1 涪陵磷肥厂污水排放模拟预测
2.3.2 万州江段污水排放模拟预测
2.4 三峡水库岸边水环境容量计算
2.4.1 主要排污口的允许排污负荷的计算
2.4.2 三峡水库排污口的适宜布局
2.4.3 岸边水环境容量及变化分析
参考文献

第3章 大型水库的水温模拟
3.1 水库水温分层和常用判据
3.1.1 水体分层现象
3.1.2 水库分层类型及判据
3.1.3 温度分层对水体运动的影响
3.2 水库水温模型
3.2.1 垂向一维水温模型
3.2.2 三维水温模型
3.2.3 水面热交换
3.3 密云水库的水温模拟
3.3.1 参数的率定和模型选择
3.3.2 1998～2007年水温的变化
3.3.3 气候变化对水温分布的影响
3.4 三峡水库水温模拟分析
3.4.1 水库气象条件及特征分析
3.4.2 实测水温资料分析
3.4.3 蓄水前后水温数值模拟
参考文献

第4章 水体富营养化的动力过程
4.1 水体富营养化及其判别方法
4.1.1 富营养化的危害
4.1.2 水体富营养化的形成机理
4.1.3 富营养化的判别方法
4.2 藻类生长的生态动力学模型
4.2.1 控制方程
4.2.2 模型的生态流程结构
4.2.3 模型的生化反应项方程
4.3 太湖水体富营养化的模拟与分析
4.3.1 太湖的水环境特征
4.3.2 五里湖的模拟与分析
4.3.3 太湖的模拟与分析
4.3.4 太湖富营养化进程的空间变化
4.4 小江开县段水体富营养化的预测分析
4.4.1 富营养化初步分析及模拟工况设计
4.4.2 富营养化模拟结果及分析
4.4.3 小江开县段水体富营养化的防治建议
参考文献

第5章 闸坝泄流的溶解气体超饱和
5.1 泄流水体溶解气体超饱和现象的机理分析
5.1.1 掺气水流及气体传输
5.1.2 溶解气体超饱和的发生机理
5.1.3 坝下水体溶解气体含量的影响因素
5.2 泄流水体的溶解气体预测模型
5.2.1 水流模拟的VOF模型
5.2.2 溶解气体传输模型
5.3 三峡大坝下游溶解气体超饱和模拟与分析
5.3.1 近坝水域溶解氧变化特性分析
5.3.2 大坝下游溶解氧主要影响因素分析
5.3.3 三峡工程深孔掺气水流模拟
5.3.4 溶解氧饱和度的模拟
参考文献

第6章 河网地区水动力与水环境模拟
6.1 河网水动力与水环境模拟概述
6.2 河网一维水动力模型
6.2.1 河网水动力控制方程组及数值离散
6.2.2 汊点水动力连接条件处理
6.2.3 河网中结构物的处理
6.2.4 离散方程组的集成与求解
6.2.5 河网水动力模型的验证
6.3 复杂河网一维水质模型
6.4 三亚河水环境容量计算
6.4.1 三亚河概况
6.4.2 三亚河网水流一水质模型验证
6.4.3 三亚河水环境容量分析及水质预测
6.5 洞庭湖区河湖系统水动力模拟
6.5.1 洞庭湖区概况
6.5.2 洞庭湖区水深平均二维水动力模型
6.5.3 一维和二维水动力模型的连接
6.5.4 洞庭湖河湖系统水动力模型验证
6.5.5 洞庭湖区枯水期水动力特征
参考文献

附录 虚拟调蓄面积的推导过程

前言/序言

《流域尺度水文过程与可持续管理》 内容简介 本书深入探讨了流域尺度水文过程的复杂性、多尺度特征及其在水资源可持续管理中的关键作用。面对日益严峻的水资源短缺、洪水风险增加以及生态系统退化等挑战，理解和量化地表与地下水文通量、物质迁移转化规律，并构建有效的管理框架，已成为现代水资源科学与工程的核心议题。 第一部分：流域水文过程的理论基础与量化方法 本部分系统阐述了流域水循环的物理机制，重点聚焦于大气降水、蒸散发、地表径流形成与汇流过程的尺度效应。 第一章：流域水循环的多尺度特征与耦合机制 尺度效应的量化： 详细分析了从集水区尺度到大江大河流域尺度的水文响应差异。讨论了地形、土地利用和气候变率如何通过不同尺度的过程（如土壤水分重分配、地下水补给）影响整体水文平衡。 水热耦合： 深入研究了地表能量平衡与水循环的相互作用。探讨了植被冠层截留、土壤水分状态对地表反照率和湍流通量的反馈机制，尤其关注极端气候条件下（如干旱、热浪）水热耦合的临界点。 水沙输沙耦合： 阐述了水流驱动下的泥沙运动机制。重点剖析了土壤侵蚀的产沙过程、河道输沙的动力学模型，以及在气候变化和人类活动影响下，流域产沙量和输沙能力的长期趋势变化。 第二章：先进水文观测技术与数据同化 遥感水文： 综述了卫星遥感技术在流域尺度水文参数反演中的应用，包括降雨估算（如GPM）、地表温度（LST）、植被指数（NDVI）及其对土壤湿度的间接指示。讨论了遥感数据在空间异质性处理中的优势与局限。 同化技术与模型校正： 重点介绍了数据同化理论（如卡尔曼滤波、集合卡尔曼滤波）在耦合观测数据与分布式水文模型中的应用。讨论了如何利用多源异构数据（气象站、遥感、流量站）来优化模型状态变量和参数，提高短期预报和长期模拟的准确性。 同位素水文学在示踪中的应用： 阐述了稳定同位素（$delta^{18}O$, $delta D$）和环境同位素（如氚, $^{14}C$）在区分水流路径、测定地下水年龄和量化蒸散发贡献方面的原理和实践案例。 第二部分：流域水文过程的模拟与预测 本部分侧重于建立和应用高分辨率、物理基础扎实的流域水文模型，以应对复杂的水文情景预测需求。 第三章：分布式水文模型的构建与参数化 模型结构选择： 对比分析了集总式、半分布式和全分布式水文模型的适用性、计算效率和对物理过程的表征能力。重点介绍了基于过程的（Process-based）模型框架，如 SWAT、VIC 等模型在模拟空间异质性方面的改进。 高分辨率输入数据的处理： 探讨了如何将高分辨率地形数据（DEM）、土地利用/覆盖数据（LULC）和气象再分析数据有效地集成到模型中，特别是对于参数空间异质性的处理策略。 不确定性分析： 深入探讨了模型输入数据、模型结构和参数估计带来的不确定性来源。介绍了贝叶斯方法、蒙特卡洛模拟等工具在量化模型预测不确定性范围中的应用。 第四章：极端水文事件的模拟与预报 洪水过程的精细化模拟： 针对暴雨洪水事件，探讨了基于不透水面积响应、浅层土壤水流动和河道溃决的快速响应机制模拟。重点关注城市化和流域下垫面变化对洪水峰值和历时（Time-to-Peak）的影响。 干旱的识别与预测： 区分了气象干旱、土壤水分干旱和水文干旱。介绍了几种基于多源指数的干旱监测体系（如SPEI、SPI），并讨论了在气候预测背景下对未来干旱频率和强度的概率性预报方法。 第三部分：流域水资源的可持续管理与生态响应 本部分将水文模拟结果与实际管理目标相结合，探讨如何实现水资源系统的生态完整性与经济效益的平衡。 第五章：气候变化背景下的水资源承载力评估 气候情景的构建与影响评估： 介绍了 IPCC 排放情景（SSPs/RCPs）到区域水文情景的降尺度方法。评估了未来气候变化对区域总水资源量、季节性分配和极端事件频率的影响。 地下水资源的可持续性： 探讨了地下水补给机制在不同气候条件下的变化。利用大尺度水文模型结合地下水模型（如 MODFLOW）进行耦合模拟，评估超采导致的基流下降和地面沉降风险。 水资源承载力评估框架： 建立了一套综合考虑生态需水、社会经济用水和环境承载力的流域水资源承载力评价指标体系，为制定区域用水红线提供科学依据。 第六章：水环境与生态水文反馈机制 水质过程的流域模拟： 重点关注营养物质（氮、磷）和特定污染物在流域尺度上的迁移、转化和汇集过程。讨论了土地管理措施（如最佳管理实践 BMPs）对削减非点源污染负荷的有效性。 生态需水与河流水文连通性： 阐述了河流生态系统健康所需的最小流量（Minimum Streamflow）和季节性水文脉冲（Flow Regime）。利用水文模型模拟不同调水调沙方案对河流连通性、栖息地适宜性的影响。 水-土地利用协同管理： 提出了一种基于生态系统服务功能评估的水土资源协同管理策略。探讨了湿地恢复、林业措施对径流调节和水质净化的综合效益。 总结与展望 本书旨在为水文科研人员、水资源规划师和流域管理者提供一套系统性的理论框架和实用的技术方法。未来的研究方向将集中于更精细的地下水-地表水相互作用、人-水系统反馈机制的建模，以及在不确定性约束下实现流域韧性管理的目标。本书强调，理解流域作为一个复杂、动态的开放系统，是实现区域水安全与可持续发展的基石。

评分☆☆☆☆☆

在一次偶然的机会中，我看到了这本书，虽然我并非科班出身，但我对自然科学，特别是与我们生活息息相关的水资源问题一直怀有浓厚的兴趣。我们生活的地区近年来面临着越来越严峻的水资源短缺和水污染问题，每一次的讨论都让我感到忧虑。这本书的书名——“水动力及水环境模拟方法与应用”——听起来就非常专业，但“应用”二字吸引了我。我希望它不仅仅是枯燥的理论推导，而是能让我理解，科学家们是如何通过模拟来预测和解决这些现实问题的。比如，当地的河流经常发生季节性断流，我想知道是否有什么方法可以模拟出断流的风险，并提出相应的应对策略？或者，工业排污对下游水质的影响，是否能通过模拟来量化，进而制定更有效的治理方案？我尤其好奇，这些模拟“方法”究竟包含哪些内容，是基于什么原理，又需要哪些数据？我希望能从中获得一些科普性的解读，即使我无法深入理解所有的数学公式，也能大致了解科学家们解决问题的思路和手段，从而更好地理解和支持相关的环保决策。如果书中能有一些生动的图表或者案例分析，就更好了，能帮助我这样一个非专业人士更好地吸收知识。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名“水科学前沿丛书：水动力及水环境模拟方法与应用”在我的专业领域内确实是响当当的。作为一个在某知名水处理公司工作的资深研发人员，我们团队一直在探索更高效、更经济的水处理技术和方案。而水动力及水环境模拟，正是我们优化工艺流程、评估新技术的潜力和风险的关键工具。我希望这本书能够深入探讨当前水动力模拟领域的最前沿技术，例如对复杂地形（如城市排水管网、河道交叉口）的水动力模拟精度提升，以及如何更有效地模拟非均匀水流、紊流等复杂现象。在水环境模拟方面，我尤其关注一些新型污染物（如微塑料、新兴有机污染物）的迁移转化模型，以及如何利用多场耦合模拟（例如水-泥-生-化）来更全面地评估水体的自净能力和受纳能力。我期待书中能够提供一些具有创新性的模拟方法，或者对现有方法的改进提出独到的见解。此外，书中提及的“应用”，我希望能够看到一些跨领域、高难度的实际案例，例如在城市内涝预警、饮用水源地保护、工业废水处理回用等方面的成功应用，这些案例将极大地开阔我们的视野，并为我们研发新的解决方案提供宝贵的参考。

评分☆☆☆☆☆

我是一名对环境科学抱有极大热情的学生，正在攻读环境工程专业。在选择毕业论文的研究方向时，我对水动力学和水环境模拟这两个领域产生了浓厚的兴趣。我了解到，精确的水动力模拟是理解水体污染物迁移转化过程、评估水环境风险以及优化污染治理策略的基础。因此，我一直在寻找一本能够系统性地介绍这些方法的书籍。这本书——“水科学前沿丛书：水动力及水环境模拟方法与应用”——听起来正是我的理想读物。我希望它能够提供关于不同水动力模型（如二维、三维模型）的详细介绍，包括它们各自的优势、适用范围以及在不同水体（如河流、湖泊、近海）中的应用。此外，我也非常关注水环境模拟的部分，期望书中能涵盖污染物输移扩散模型、水质模型等内容，并详细讲解这些模型是如何结合水动力学信息来预测水体污染物浓度、溶解氧变化等关键水质指标的。我希望这本书不仅能告诉我“是什么”，更能告诉我“怎么做”，例如数据准备、模型构建、参数率定、模型验证等整个流程。如果书中还能提供一些实际的研究案例，展示如何运用这些模拟方法解决真实的水环境问题，那将对我完成毕业论文具有极大的启发和指导意义。

评分☆☆☆☆☆

当我第一次在书店看到这本书时，它的厚度和严谨的书名让我觉得它是一本非常扎实的学术著作。我是一名即将进入研究生的学生，对水文学和水资源管理领域有着初步的认识，但对于“水动力”和“水环境模拟”这些概念，我还停留在非常基础的层面。我希望这本书能够成为我进入这个领域的一块敲门砖。我期望它能够从最基本的原理讲起，比如流体力学的基本方程，然后逐步深入到水动力模拟中常用的数值方法，如有限差分法、有限元法等，并解释这些方法的优缺点。在水环境模拟部分，我希望能够学习到如何建立和理解各种水质模型，例如关于溶解氧、营养盐、污染物浓度的模型，以及它们是如何受到水动力条件影响的。我特别希望书中能够提供一些实际操作的指导，即使是非常抽象的公式，也能通过图示或者简化的例子来帮助我理解。如果能有关于如何使用一些开源模拟软件进行基本操作的介绍，那就更完美了，这样我可以尝试着自己动手去实践。这本书的“应用”部分，我希望看到的是一些能够激发我研究兴趣的案例，比如某个地区的水体修复项目，或者某个流域的水资源优化配置方案，让我看到这些模拟技术在现实世界中的价值和意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计让我眼前一亮，那种深邃的蓝色仿佛蕴含着无尽的奥秘，又带着一丝清澈的质感，非常契合“水”这个主题。我毫不犹豫地翻开了扉页，看到“水动力及水环境模拟方法与应用”这个书名，我的脑海中瞬间浮现出无数个关于水的问题：河流的脉动如何计算？雨水的渗透路径为何如此复杂？水体污染的扩散又遵循怎样的规律？作为一名长期在水利行业工作的工程师，我深知理论知识与实际应用之间的鸿沟，而这本书的标题恰恰点出了我一直以来所追寻的结合点。我期待它能提供一些切实可行、能够指导我解决实际工程问题的思路和方法。尤其是在水环境模拟方面，我一直觉得现有的一些模型和工具在精度和普适性上还有提升空间，希望这本书能带来一些突破性的见解，或者至少能提供一些更深入的分析工具。在翻阅目录时，我注意到其中涉及的章节内容丰富，从基础的水动力学原理到复杂的水环境模型构建，再到具体的应用案例，仿佛是一条完整的知识链条，这让我对接下来的阅读充满了期待。我迫不及待地想深入其中，去探寻水世界里那些隐藏的规律，并尝试将这些知识转化为解决实际问题的强大武器。