环境污染数值模拟

　　环境系统是一个复杂的多介质系统，污染物在多介质环境系统内迁移转化的定量描述，是控制和治理环境污染的基础。《环境污染数值模拟》重点介绍污染物在湖泊、河流、海洋、土壤、地下水以及大气中迁移转化的数学模型及数值模拟方法，附有部分FORTRAN源程序。《环境污染数值模拟》可作为环境科学与工程、土壤学、地下水科学与工程、水文学及水资源等学科研究生教材和研究人员的参考书。

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前言
第1章 绪论
1.1 为什么要学习“环境污染数值模拟”这门课程
1.1.1 学科发展的需要一定量化、精确化的需求
1.1.2 学术研究的需要一要揭示自然规律，重要的研究方法
1.1.3 工程实践的需要
1.2 如何学习这门课程
1.3 本课程的教学内容
1.4 环境系统的基本概念
1.4.1 环境系统
1.4.2 环境系统内的多界面性
1.4.3 环境系统的非线性
1.4.4 环境系统的多组分
1.4.5 环境系统的多过程
1.4.6 环境系统的多相流
1.4.7 环境系统的多尺度转化性
1.4.8 环境系统的多场耦合性
1.5 模型与模拟
1.5.1 模型
1.5.2 数学模型的分类
1.5.3 模拟或仿真
1.6 环境系统数值模拟研究进展与趋势
1.6.1 空气质量数学模型研究进展
1.6.2 河流水质数学模型的研究和发展
1.6.3 非点源污染模型研究进展
1.6.4 土壤-地下水污染数学模型研究与发展
1.6.5 环境系统耦合模型研究
1.6.6 环境系统数学模型研究展望
第2章 环境系统污染物迁移基本数学模型
2.1 环境系统污染物多过程迁移分析
2.1.1 污染物在环境介质中的对流作用
2.1.2 污染物在环境介质中的扩散和弥散作用
2.1.3 污染物在环境介质中的衰减与转化作用
2.2 环境系统污染物迁移的基本方程
2.2.1 环境系统污染物迁移的集总参数型方程
2.2.2 环境系统污染物迁移的分布参数型方程
2.2.3 环境系统污染物迁移转化的定解条件
2.3 环境介质污染物迁移数学模型的解析解
2.3.1 环境介质污染物迁移集总参数型模型的解析解
2.3.2 环境介质中一维均匀场数学模型的解析解
2.3.3 环境介质中二维均匀场数学模型的解析解
2.3.4 环境介质中均匀流场三维数学模型的解析解
第3章 地表水污染物迁移数学模型
3.1 地表水污染物迁移的多过程分析
3.1.1 地表水中污染物的主要类型
3.1.2 地表水质监测要素’
3.1.3 地表水中污染物迁移的物理过程
3.1.4 地表水中污染物迁移转化的生物化学过程
3.1.5 地表水体的好氧与复氧过程
3.2 河流污染物迁移数学模型及其应用
3.2.1 Streeter-Phelps模型的解
3.2.2 河流综合水质数学模型
3.2.3 河流水质数学模型在陕西泾河水质模拟中的应用
3.3 湖泊（水库）污染物迁移数学模型
3.3.1 Vollenweider模型
3.3.2 Baca和Amett湖泊模型
3.4 近海海域水体污染物迁移数学模型及其应用
3.4.1 海洋水动力数学模型
3.4.2 ECOMSED模型的基本原理
3.4.3 边界条件
3.4.4 初始条件
3.4.5 数值计算方法
3.4.6 ECOMSED模型在上海海域应用
3.4.7 海洋污染物迁移数学模型
3.4.8 上海海域及长江口地区三维水质数值模拟
第4章 空气质量数学模型
4.1 概述
4.2 空气质量数学模型的类型
4.2.1 按照数学方法分类
4.2.2 按照模拟目的分类
4.2.3 按照模拟的空间尺度分类
4.2.4 按污染排放源的类型分类
4.3 大气污染物迁移的物理和化学过程
4.4 大气污染物迁移的基本数学模型
4.4.1 无风瞬时点源排放的污染物迁移模型的解析解
4.4.2 有风条件下瞬时点源排放的污染物迁移模型的解析解
4.4.3 有风条件下连续点源排放的污染物迁移模型的解析解
4.5 高架连续点源排放污染物迁移模型
4.5.1 高架连续点源排放地面污染物浓度分布
4.5.2 高架连续点源排放地面轴线污染物浓度分布
4.5.3 高架连续点源排放最大落地污染物浓度分布
4.5.4 地面连续点源排放污染物浓度分布
4.5.5 逆温条件下空间污染物浓度分布
4.5.6 沉降颗粒物的空间浓度分布
4.6 线源、面源和体积源排放污染物迁移模型的解析解
4.6.1 无限长线源排放污染物迁移模型的解析解
4.6.2 有限长线源排放污染物迁移模型的解析解
4.6.3 面源排放污染物迁移模型的解析解
4.6.4 体积源排放污染物迁移模型的解析解
4.7 三维大气污染物迁移欧拉模型
第5章 土壤污染物迁移数学模型
5.1 概述
5.2 土壤水分运动的基本定律
5.3 土壤水动力方程
5.3.1 土壤水分运动的连续性方程
5.3.2 土壤水分运动基本方程
5.3.3 以含水量表示的土壤水分运动方程
5.3.4 以毛细管压力水头表示的土壤水分运动方程
5.3.5 以水相压力表示的土壤水分运动方程
5.4 土壤多组分渗流方程
5.5 土壤水分运动数学模型的定解条件
5.5.1 初始条件
5.5.2 边界条件
5.6 土壤污染物迁移基本定理
5.6.1 土壤污染物迁移的对流作用
5.6.2 土壤污染物迁移的扩散作用
5.6.3 土壤污染物迁移的机械弥散作用
5.6.4 土壤水动力弥散作用
5.7 土壤污染物迁移的对流一弥散方程
5.8 土壤污染物迁移的对流一弥散吸附方程
5.9 土壤污染物迁移的对流弥散一吸附化学反应方程
5.9.1 氧化／还原反应
5.9.2 酸／碱过程
5.9.3 沉淀／溶解作用
5.9.4 络合作用
5.9.5 水解／置换作用
5.9.6 生物降解或转化
5.9.7 土壤氮转化动力学方程
5.1 0 土壤污染物迁移的双域模型
5.1 1 土壤双重介质优势流污染物迁移方程
5.1 2 变饱和土壤渗流与污染物迁移方程
5.1 2.1 变饱和土壤渗流方程
5.1 2.2 变饱和土壤污染物迁移方程
5.1 3 非饱和土壤污染物垂向一维迁移方程
5.1 4 土壤污染物迁移的定解条件
5.1 4.1 初始条件
5.1 4.2 边界条件
第6章 地下水污染物迁移数学模型
6.1 概述
6.2 地下水基本定律
6.2.1 地下水流运动的达西定律
6.2.2 地下水污染物迁移的对流作用
6.2.3 地下水污染物扩散的菲克定律
6.2.4 地下水污染物弥散的菲克定律
6.2.5 地下水热迁移的傅里叶定律
6.3 地下水流方程
6.3.1 地下水流连续性方程
6.3.2 地下水流基本方程
6.3.3 潜水含水层水流方程
6.3.4 承压含水层水流方程
6.3.5 地下水多组分流动方程
6.3.6 初始条件
6.3.7 边界条件
6.4 地下水污染物迁移的对流-弥散方程
6.5 含水层的吸附与解吸附作用
6.5.1 等温线性吸附
6.5.2 等温非线性Langmuir吸附
6.5.3 等温非线性Freundlich吸附
6.5.4 动力学吸附（慢的、非平衡吸附）
6.6 地下水污染物的衰减与转化作用
6.6.1 发生在固体相中的源汇项
6.6.2 发生在液体相中的源汇项
6.6.3 生物降解或转化
6.7 地下水污染物迁移的双域模型
6.8 地下水多相多组分污染物迁移方程
6.9 地下水密度变化时的污染物迁移方程
6.10 多孔介质污染物迁移的定解条件
6.10.1 初始条件
6.10.2 边界条件
6.10.3 潜水面边界条件
第7章 环境系统污染物迁移耦合数学模型
7.1 环境系统数学模拟框架
7.2 大气水-地表水-地下水污染物迁移耦合模型
7.2.1 耦合地表水-地下水水流-污染物迁移模型
7.2.2 大气-地表水-地下水耦合模型
7.3 地下环境中水-热-力-化学（HTMc）多场耦合模型
第8章 环境系统数值模拟方法
8.1 概述
8.2 环境系统中普通微分方程的数值求解方法
8.2.1 普通微分方程一般形式
8.2.2 欧拉积分方法
8.2.3 改进欧拉方法
8.2.4 龙格-库塔方法
8.2.5 隐式解法
8.2.6 普通偏微分方程组的求解
8.3 环境系统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 一维非稳态地下水有限差分方法
8.3.4 二维稳态地下水有限差分方法
8.3.5 二维非稳态地下水有限差分方法
8.3.6 三维地下水流有限差分数值求解
8.3.7 三维地下水污染物迁移的有限差分数值求解
8.4 环境系统中偏微分方程求解的有限元法
8.4.1 概述
8.4.2 二维地下水流有限元数值求解法
8.4.3 三维地下水流有限元数值求解法
8.4.4 三维地下水污染物迁移有限元数值求解法
参考文献