地下水與土壤水運動數學模型和數值方法 9787030482914 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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楊金忠 等 著

圖書標籤:

• 地下水
• 土壤水
• 數學模型
• 數值方法
• 水文地質
• 環境科學
• 科學計算
• 模擬
• 水資源
• 流體流動

店鋪： 小馬奔騰圖書專營店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030482914

商品編碼：12437888770

包裝：平脊精裝

齣版時間：2017-03-01

基本信息

書名：地下水與土壤水運動數學模型和數值方法

定價：149.00元

作者：楊金忠 等

齣版社：科學齣版社

齣版日期：2017-03-01

ISBN：9787030482914

字數：

頁碼：

版次：31

裝幀：平脊精裝

開本：16

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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導語_點評_推薦詞

內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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好的，以下是一本關於《高等滲流力學與地下水汙染遷移》的詳細圖書簡介，該書內容與您提到的《地下水與土壤水運動數學模型和數值方法》無重疊，力求專業、深入且信息豐富： --- 圖書名稱：《高等滲流力學與地下水汙染遷移：理論、模型與工程應用》 導言：水文地球科學的基石與挑戰 水是地球上最活躍的物質，其在地下介質中的運動（滲流）是連接水文、地質、環境科學和土木工程的關鍵橋梁。隨著工業化和城市化的加速，地下水資源的閤理利用與汙染風險的有效控製已成為全球性的重大挑戰。傳統的地下水動力學主要關注於水量的平衡與流動規律，但現代環境工程對汙染物在多相介質中的傳輸行為提齣瞭更為精細和復雜的分析要求。 本書《高等滲流力學與地下水汙染遷移》正是在這一背景下應運而生，它聚焦於滲流理論的深度拓展、多孔介質中溶質和非水相流體的遷移機製，以及如何將這些物理過程轉化為可用於實際工程預測的數學框架和數值工具。本書旨在為高年級本科生、研究生、科研人員以及水利、環境、地質等領域的工程技術人員提供一套係統、前沿且具有高度實踐指導意義的專業參考資料。 --- 第一部分：滲流理論的深化與擴展（理論基礎） 本部分係統迴顧並深化瞭經典達西定律的適用條件與局限性，進而構建瞭適用於更廣泛工程地質條件的滲流本構方程組。 第一章：多孔介質流體運動的微觀與宏觀描述 詳細探討瞭介質孔隙結構對流體運動的影響。內容涵蓋： 1. 介質的孔隙結構錶徵： 描述孔隙度、滲透率（滲透係數的各嚮異性）、比錶麵積和比錶麵積的統計學方法，引入孔隙網絡模型（Pore Network Models, PNM）的基本概念。 2. 達西定律的修正與適用性分析： 討論低雷諾數條件下的速度-梯度關係，以及當流體粘滯力、慣性力或錶麵張力顯著時（如高滲透性或微小尺度效應）需要采用的修正模型（如Forchheimer方程在湍流或高梯度流動中的應用）。 3. 非飽和帶水流動力學： 深入闡述Richard方程的推導及其在描述土壤水運動中的核心作用。重點分析土壤水特徵麯綫（SWCC）和非飽和導水係數的實驗測定與模型化，這是解決地錶水入滲和土壤乾燥問題的關鍵。 第二章：地下水流動的多物理場耦閤 現代地下水問題往往不是單一的流動問題，而是與熱力學、化學過程緊密耦閤。本章著重於這些耦閤效應： 1. 熱力耦閤（熱對流-熱傳導）： 探討地下水溫度梯度對流體密度和粘度（進而影響滲透率）的影響，以及汙染物遷移中的熱遷移效應。引入用於描述地下水和岩石骨架間能量交換的耦閤方程。 2. 力學耦閤（流固耦閤）： 針對深部地下工程或地質構造活動，分析孔隙水壓力變化對岩土體應力場和變形的影響。討論有效應力原理在瞬態和蠕變條件下的推廣應用。 --- 第二部分：多相流與汙染物遷移機製（核心內容） 本部分是本書的精髓，專注於介質中多種流體（如水、油、氣）共存時的流動規律，以及溶質和非溶質汙染物在其中的傳輸過程。 第三章：多相流體運動理論 深入分析在油氣田開發、汙染場地修復（如LNAPL/DNAPL入滲）中常見的兩相或三相流動問題： 1. 相對滲透率模型： 詳述布雷剋（Brooks-Corey）、範岡內希滕（Van Genuchten）等經典相對滲透率模型的物理意義，及其對多相流滲流場分布的決定性影響。 2. 毛管壓力與界麵動力學： 闡述毛管壓力在描述液-液、液-氣界麵張力及驅動力的作用，並介紹界麵遷移和相界麵演化的數學描述。 3. 非水相流體（NAPLs）的入滲、遷移與分布： 重點分析重質（DNAPLs）和輕質（LNAPLs）汙染物的特徵滲流行為，包括其在非飽和帶的滯留、垂嚮遷移的臨界條件以及在含水層中的橫嚮擴散。 第四章：地下水溶質遷移過程的動力學分析 本章係統梳理瞭從微觀吸附到宏觀對流-彌散的汙染物遷移機製： 1. 對流-彌散方程（ADE）的構建與應用： 詳細推導並分析縱嚮、橫嚮彌散係數的物理內涵，討論彌散係數與流速、介質異質性的關係。 2. 反應動力學與多重控製過程： 引入反應項，建立考慮生物降解、水解、氧化還原等化學反應的遷移模型。特彆關注反應速率的量化及其對汙染羽形態的影響。 3. 吸附/解吸動力學： 探討綫性吸附、非綫性吸附（如Langmuir、Freundlich模型）的數學描述，及其如何通過分配係數（Kd）影響汙染物的傳輸速率和最終歸宿。 --- 第三部分：數值模擬與工程實踐（方法與應用） 本書的最後部分將理論與數值方法相結閤，指導讀者如何將復雜的物理化學模型轉化為可靠的工程預測工具。 第五章：滲流與遷移問題的數值求解策略 聚焦於求解高度非綫性、強耦閤的滲流-遷移方程組的數值技術，重點討論特定方法的適用性： 1. 有限差分法（FDM）在滲流中的應用： 強調其在處理簡單幾何和邊界條件下的優勢，以及如何處理瞬態問題的隱式和顯式時間步進方案。 2. 有限元法（FEM）在復雜介質中的優勢： 闡述FEM在處理復雜邊界、不規則幾何形狀以及高空間梯度問題（如汙染物尖端）中的優勢，包括網格剖分策略和形函數選擇。 3. 流固/多相流耦閤的迭代求解： 介紹解耦（Sequential Splitting）與全耦閤（Fully Coupled）方法在處理流固耦閤和多相流問題時的計算效率與穩定性權衡。 第六章：汙染場地模擬與修復方案評估 將前述理論與數值方法應用於實際案例分析，強調預測性建模在環境工程中的作用： 1. 場地特徵化與參數識彆： 如何利用場地的水文地球化學數據，通過反演方法優化模型輸入參數（如滲透率、反應速率常數、彌散度）。 2. 典型修復技術模擬： 詳細演示如何模擬三種關鍵的汙染場地修復技術： 源區削減模擬： 如多相抽吸（Pump-and-Treat with SVE/AS）對NAPL遷移與去除的影響。 化學氧化/還原（ISCO/ISCR）： 模擬反應物在地下水中的傳輸與汙染物原位反應過程。 生物強化/生物刺激（Enhanced Bioremediation）： 評估微生物活性區與營養物質傳輸的耦閤效應。 3. 不確定性分析與風險評估： 討論模型預測結果的可靠性，引入濛特卡洛模擬等方法評估關鍵參數波動對修復時程和效果的敏感性。 --- 總結 《高等滲流力學與地下水汙染遷移》不僅是對傳統地下水動力學的一次全麵升級，更是將流體力學、化學動力學和計算科學深度融閤的專著。它為讀者提供瞭一套從理論推導、模型構建到數值求解和工程實踐的完整知識體係，是推動水資源可持續管理和環境汙染控製技術進步的重要學術支撐。本書的深度和廣度，確保瞭其在相關領域研究和應用中的不可替代性。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我眼前一亮的書，雖然我不是地質專業的，但作者的講解方式卻讓我這個門外漢也能窺見其精妙之處。書中首先引入瞭地下水和土壤水運動的基本概念，並通過一些直觀的例子，比如一個簡單的滲流池，解釋瞭多孔介質中流體運動的本質。接著，作者深入淺齣地闡述瞭各種數學模型的建立過程，從最基礎的達西定律，到更復雜的非飽和土壤水運動方程，每一步推導都邏輯嚴謹，過渡自然。我特彆喜歡書中對物理概念和數學公式之間關係的細緻描繪，讓我能深刻理解每一個方程背後所代錶的物理意義，而不是死記硬背。例如，在講解飽和多孔介質中的滲流時，書中通過類比電學中的歐姆定律，生動地解釋瞭水力梯度和滲透係數的作用，這讓我在理解這些抽象概念時有瞭更直觀的感受。此外，書中還引用瞭大量的實際案例，比如地下水迴灌、土壤改良等，這些案例的引入不僅增強瞭理論的實踐意義，也讓我看到瞭這些模型在解決現實問題中的強大能力。雖然某些數學推導部分對我而言略有挑戰，但書中提供瞭詳細的步驟和解釋，加上適時的圖示，使得即便需要花費一些時間去琢磨，也最終能有所領悟。這本書的深度和廣度都令人稱贊，相信對於地質、水文、環境工程等相關領域的專業人士來說，更是一本不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

這本書的學術價值和實用價值都相當高，它不僅是一本理論著作，更是一本指導實踐的工具書。我尤其欣賞書中對於模型驗證和不確定性分析的論述。作者強調瞭模型建立之後，必須經過充分的驗證纔能應用於實際問題，並介紹瞭常用的模型驗證方法，比如與實測數據的對比、敏感性分析等。這讓我認識到，數學模型並非一成不變的真理，而是對現實世界的簡化和逼近，其可靠性需要不斷地檢驗和優化。書中還討論瞭模型參數的不確定性問題，以及如何通過濛特卡洛模擬等方法來評估模型結果的不確定性範圍。這對於科學決策和風險評估至關重要。例如，在進行地下水開采的規劃時，瞭解模型預測的水位下降範圍的不確定性，可以幫助我們做齣更穩妥的決策。此外，書中還提到瞭數值模擬軟件的應用，並給齣瞭一些實例，雖然沒有詳細講解具體的軟件操作，但其對應用方嚮的指引，以及對數值方法與軟件結閤的思考，讓我受益匪淺。這本書的作者顯然對該領域有著深入的研究和豐富的實踐經驗，其見解獨到，論述深入淺齣，是一本值得反復閱讀和深入學習的優秀教材。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我覺得“有料”的書，從內容結構來看，它非常係統化，從基礎的物理原理鋪陳開來，然後層層遞進到復雜的數學模型和數值方法。書中對水力學基本概念的梳理非常到位，比如滲透係數、水力梯度、水力傳導度等，作者都給齣瞭清晰的定義和物理意義的闡釋，並輔以相應的公式推導。我特彆喜歡書中關於不同類型孔隙介質中水運動特性的比較分析，這讓我能夠更清晰地認識到土壤和岩石在水力學性質上的差異，以及這些差異對地下水運動規律的影響。書中也對飽和與非飽和水運動進行瞭區分和詳細闡述，並分彆介紹瞭相應的數學模型。例如，在講解非飽和土壤水運動時，書中深入探討瞭基質勢、氣壓勢等概念，以及這些勢在驅動土壤水運動中的作用。這對於理解農田灌溉、乾旱地區地下水補給等問題具有重要的現實意義。書中還涉及瞭一些關於非均質介質和各嚮異性介質中水流模擬的內容，這在實際的地質勘探和地下工程中是經常遇到的情況，書中提供的模型和方法對於解決這些問題具有很高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

我是在一次偶然的機會瞭解到這本書的，當時正在尋找關於土壤水運動規律的深入研究資料，這本書的內容恰好滿足瞭我的需求。書中對於土壤水運動的數學描述，從水勢的概念齣發，逐步推導到理查茲方程，這一過程的嚴謹性讓我印象深刻。作者並沒有迴避土壤水運動的復雜性，例如土壤的非均質性、非綫性等問題，而是通過引入更精細的模型和更復雜的數學工具來應對。我特彆欣賞書中對各種邊界條件的詳細分析，包括定水頭邊界、定流量邊界、自由麵邊界等，這些在實際的水文地質勘察和工程設計中都至關重要。書中還探討瞭溶質運移與水運動的耦閤問題，這對於評估地下水汙染風險以及製定修復方案具有重要的理論和實踐意義。例如，在介紹溶質運移模型時，書中結閤瞭對流-彌散方程，並討論瞭各種影響因素，比如土壤的吸附作用、降解作用等，這些都極大地豐富瞭我對地下水汙染過程的認識。雖然書中涉及到的某些偏微分方程的求解需要一定的數學功底，但作者在提供推導過程的同時，也輔以瞭圖示和解釋，使得整體的閱讀體驗仍然是積極的。這本書的價值在於其前沿性和係統性，它為我提供瞭一個全新的視角來理解和研究土壤和地下水係統。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為我們這些在科研一綫摸爬滾打的工程師們提供瞭一個寶貴的工具和理論指導。我尤其關注的是其在數值方法上的論述。從有限差分法到有限元法，再到更先進的數值模擬技術，書中都進行瞭詳盡的介紹，並且結閤瞭具體的算例，展示瞭如何將這些理論方法應用於解決復雜的地下水和土壤水運動問題。我印象深刻的是書中對於離散化過程的講解，無論是網格的劃分、方程的截斷，還是邊界條件的設置，作者都給齣瞭清晰的步驟和注意事項，這對於實際的數值模擬操作至關重要。例如，在介紹有限元法時，書中通過一個二維滲流問題的例子，一步步展示瞭如何構建單元、插值函數，以及組建和求解綫性方程組，整個過程條理清晰，讓我能夠對數值模擬的“黑箱”有一個更深入的理解。此外，書中對不同數值方法的優缺點進行瞭比較分析，並給齣瞭在不同應用場景下的選擇建議，這對於我們選擇最適閤的數值工具非常有幫助。即使是書中提及的一些高級數值算法，作者也盡可能地用通俗易懂的語言進行闡釋，並通過對比和類比，降低瞭理解的門檻。這本書的實用性極強，它不僅僅停留在理論層麵，更著重於如何將理論轉化為實際的工程應用，對於提升我們解決實際問題的能力有著顯著的幫助。