環(huán)境污染數(shù)值模擬

前言
第1章 緒論
1.1 為什么要學習“環(huán)境污染數(shù)值模擬”這門課程
1.1.1 學科發(fā)展的需要一定量化、精確化的需求
1.1.2 學術研究的需要一要揭示自然規(guī)律，重要的研究方法
1.1.3 工程實踐的需要
1.2 如何學習這門課程
1.3 本課程的教學內(nèi)容
1.4 環(huán)境系統(tǒng)的基本概念
1.4.1 環(huán)境系統(tǒng)
1.4.2 環(huán)境系統(tǒng)內(nèi)的多界面性
1.4.3 環(huán)境系統(tǒng)的非線性
1.4.4 環(huán)境系統(tǒng)的多組分
1.4.5 環(huán)境系統(tǒng)的多過程
1.4.6 環(huán)境系統(tǒng)的多相流
1.4.7 環(huán)境系統(tǒng)的多尺度轉(zhuǎn)化性
1.4.8 環(huán)境系統(tǒng)的多場耦合性
1.5 模型與模擬
1.5.1 模型
1.5.2 數(shù)學模型的分類
1.5.3 模擬或仿真
1.6 環(huán)境系統(tǒng)數(shù)值模擬研究進展與趨勢
1.6.1 空氣質(zhì)量數(shù)學模型研究進展
1.6.2 河流水質(zhì)數(shù)學模型的研究和發(fā)展
1.6.3 非點源污染模型研究進展
1.6.4 土壤-地下水污染數(shù)學模型研究與發(fā)展
1.6.5 環(huán)境系統(tǒng)耦合模型研究
1.6.6 環(huán)境系統(tǒng)數(shù)學模型研究展望
第2章 環(huán)境系統(tǒng)污染物遷移基本數(shù)學模型
2.1 環(huán)境系統(tǒng)污染物多過程遷移分析
2.1.1 污染物在環(huán)境介質(zhì)中的對流作用
2.1.2 污染物在環(huán)境介質(zhì)中的擴散和彌散作用
2.1.3 污染物在環(huán)境介質(zhì)中的衰減與轉(zhuǎn)化作用
2.2 環(huán)境系統(tǒng)污染物遷移的基本方程
2.2.1 環(huán)境系統(tǒng)污染物遷移的集總參數(shù)型方程
2.2.2 環(huán)境系統(tǒng)污染物遷移的分布參數(shù)型方程
2.2.3 環(huán)境系統(tǒng)污染物遷移轉(zhuǎn)化的定解條件
2.3 環(huán)境介質(zhì)污染物遷移數(shù)學模型的解析解
2.3.1 環(huán)境介質(zhì)污染物遷移集總參數(shù)型模型的解析解
2.3.2 環(huán)境介質(zhì)中一維均勻場數(shù)學模型的解析解
2.3.3 環(huán)境介質(zhì)中二維均勻場數(shù)學模型的解析解
2.3.4 環(huán)境介質(zhì)中均勻流場三維數(shù)學模型的解析解
第3章 地表水污染物遷移數(shù)學模型
3.1 地表水污染物遷移的多過程分析
3.1.1 地表水中污染物的主要類型
3.1.2 地表水質(zhì)監(jiān)測要素’
3.1.3 地表水中污染物遷移的物理過程
3.1.4 地表水中污染物遷移轉(zhuǎn)化的生物化學過程
3.1.5 地表水體的好氧與復氧過程
3.2 河流污染物遷移數(shù)學模型及其應用
3.2.1 Streeter-Phelps模型的解
3.2.2 河流綜合水質(zhì)數(shù)學模型
3.2.3 河流水質(zhì)數(shù)學模型在陜西涇河水質(zhì)模擬中的應用
3.3 湖泊（水庫）污染物遷移數(shù)學模型
3.3.1 Vollenweider模型
3.3.2 Baca和Amett湖泊模型
3.4 近海海域水體污染物遷移數(shù)學模型及其應用
3.4.1 海洋水動力數(shù)學模型
3.4.2 ECOMSED模型的基本原理
3.4.3 邊界條件
3.4.4 初始條件
3.4.5 數(shù)值計算方法
3.4.6 ECOMSED模型在上海海域應用
3.4.7 海洋污染物遷移數(shù)學模型
3.4.8 上海海域及長江口地區(qū)三維水質(zhì)數(shù)值模擬
第4章 空氣質(zhì)量數(shù)學模型
4.1 概述
4.2 空氣質(zhì)量數(shù)學模型的類型
4.2.1 按照數(shù)學方法分類
4.2.2 按照模擬目的分類
4.2.3 按照模擬的空間尺度分類
4.2.4 按污染排放源的類型分類
4.3 大氣污染物遷移的物理和化學過程
4.4 大氣污染物遷移的基本數(shù)學模型
4.4.1 無風瞬時點源排放的污染物遷移模型的解析解
4.4.2 有風條件下瞬時點源排放的污染物遷移模型的解析解
4.4.3 有風條件下連續(xù)點源排放的污染物遷移模型的解析解
4.5 高架連續(xù)點源排放污染物遷移模型
4.5.1 高架連續(xù)點源排放地面污染物濃度分布
4.5.2 高架連續(xù)點源排放地面軸線污染物濃度分布
4.5.3 高架連續(xù)點源排放最大落地污染物濃度分布
4.5.4 地面連續(xù)點源排放污染物濃度分布
4.5.5 逆溫條件下空間污染物濃度分布
4.5.6 沉降顆粒物的空間濃度分布
4.6 線源、面源和體積源排放污染物遷移模型的解析解
4.6.1 無限長線源排放污染物遷移模型的解析解
4.6.2 有限長線源排放污染物遷移模型的解析解
4.6.3 面源排放污染物遷移模型的解析解
4.6.4 體積源排放污染物遷移模型的解析解
4.7 三維大氣污染物遷移歐拉模型
第5章 土壤污染物遷移數(shù)學模型
5.1 概述
5.2 土壤水分運動的基本定律
5.3 土壤水動力方程
5.3.1 土壤水分運動的連續(xù)性方程
5.3.2 土壤水分運動基本方程
5.3.3 以含水量表示的土壤水分運動方程
5.3.4 以毛細管壓力水頭表示的土壤水分運動方程
5.3.5 以水相壓力表示的土壤水分運動方程
5.4 土壤多組分滲流方程
5.5 土壤水分運動數(shù)學模型的定解條件
5.5.1 初始條件
5.5.2 邊界條件
5.6 土壤污染物遷移基本定理
5.6.1 土壤污染物遷移的對流作用
5.6.2 土壤污染物遷移的擴散作用
5.6.3 土壤污染物遷移的機械彌散作用
5.6.4 土壤水動力彌散作用
5.7 土壤污染物遷移的對流一彌散方程
5.8 土壤污染物遷移的對流一彌散吸附方程
5.9 土壤污染物遷移的對流彌散一吸附化學反應方程
5.9.1 氧化／還原反應
5.9.2 酸／堿過程
5.9.3 沉淀／溶解作用
5.9.4 絡合作用
5.9.5 水解／置換作用
5.9.6 生物降解或轉(zhuǎn)化
5.9.7 土壤氮轉(zhuǎn)化動力學方程
5.1 0 土壤污染物遷移的雙域模型
5.1 1 土壤雙重介質(zhì)優(yōu)勢流污染物遷移方程
5.1 2 變飽和土壤滲流與污染物遷移方程
5.1 2.1 變飽和土壤滲流方程
5.1 2.2 變飽和土壤污染物遷移方程
5.1 3 非飽和土壤污染物垂向一維遷移方程
5.1 4 土壤污染物遷移的定解條件
5.1 4.1 初始條件
5.1 4.2 邊界條件
第6章 地下水污染物遷移數(shù)學模型
6.1 概述
6.2 地下水基本定律
6.2.1 地下水流運動的達西定律
6.2.2 地下水污染物遷移的對流作用
6.2.3 地下水污染物擴散的菲克定律
6.2.4 地下水污染物彌散的菲克定律
6.2.5 地下水熱遷移的傅里葉定律
6.3 地下水流方程
6.3.1 地下水流連續(xù)性方程
6.3.2 地下水流基本方程
6.3.3 潛水含水層水流方程
6.3.4 承壓含水層水流方程
6.3.5 地下水多組分流動方程
6.3.6 初始條件
6.3.7 邊界條件
6.4 地下水污染物遷移的對流-彌散方程
6.5 含水層的吸附與解吸附作用
6.5.1 等溫線性吸附
6.5.2 等溫非線性Langmuir吸附
6.5.3 等溫非線性Freundlich吸附
6.5.4 動力學吸附（慢的、非平衡吸附）
6.6 地下水污染物的衰減與轉(zhuǎn)化作用
6.6.1 發(fā)生在固體相中的源匯項
6.6.2 發(fā)生在液體相中的源匯項
6.6.3 生物降解或轉(zhuǎn)化
6.7 地下水污染物遷移的雙域模型
6.8 地下水多相多組分污染物遷移方程
6.9 地下水密度變化時的污染物遷移方程
6.10 多孔介質(zhì)污染物遷移的定解條件
6.10.1 初始條件
6.10.2 邊界條件
6.10.3 潛水面邊界條件
第7章 環(huán)境系統(tǒng)污染物遷移耦合數(shù)學模型
7.1 環(huán)境系統(tǒng)數(shù)學模擬框架
7.2 大氣水-地表水-地下水污染物遷移耦合模型
7.2.1 耦合地表水-地下水水流-污染物遷移模型
7.2.2 大氣-地表水-地下水耦合模型
7.3 地下環(huán)境中水-熱-力-化學（HTMc）多場耦合模型
第8章 環(huán)境系統(tǒng)數(shù)值模擬方法
8.1 概述
8.2 環(huán)境系統(tǒng)中普通微分方程的數(shù)值求解方法
8.2.1 普通微分方程一般形式
8.2.2 歐拉積分方法
8.2.3 改進歐拉方法
8.2.4 龍格-庫塔方法
8.2.5 隱式解法
8.2.6 普通偏微分方程組的求解
8.3 環(huán)境系統(tǒng)中偏微分方程的有限差分法
8.3.1 概述
8.3.2 有限差分法的基本概念
8.3.3 一維非穩(wěn)態(tài)地下水有限差分方法
8.3.4 二維穩(wěn)態(tài)地下水有限差分方法
8.3.5 二維非穩(wěn)態(tài)地下水有限差分方法
8.3.6 三維地下水流有限差分數(shù)值求解
8.3.7 三維地下水污染物遷移的有限差分數(shù)值求解
8.4 環(huán)境系統(tǒng)中偏微分方程求解的有限元法
8.4.1 概述
8.4.2 二維地下水流有限元數(shù)值求解法
8.4.3 三維地下水流有限元數(shù)值求解法
8.4.4 三維地下水污染物遷移有限元數(shù)值求解法
參考文獻