水環(huán)境數(shù)學(xué)模型

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水環(huán)境模擬意義 1
1.2 模型分類 1
1.3 發(fā)展歷程 4
1.4 基本假設(shè) 5
1.4.1 守恒定律 5
1.4.2 污染物遷移擴(kuò)散機(jī)理 7
1.4.3 基本方程 8
1.5 模型建立 10
1.5.1 模型概化 10
1.5.2 參數(shù)獲取 10
1.5.3 模型率定 11
1.5.4 模型驗(yàn)證 11
1.5.5 模型應(yīng)用 11
1.6 模型求解 11
1.6.1 有限差分法 12
1.6.2 有限元法 14
1.6.3 有限分析法 14
1.6.4 有限體積法 15
1.7 本章小結(jié) 15
參考文獻(xiàn) 15
第2章 河流水環(huán)境模型 17
2.1 河流水環(huán)境污染概述 17
2.1.1 河流水環(huán)境特點(diǎn) 17
2.1.2 河流中的污染物輸移 17
2.1.3 河流中的污染物衰減與轉(zhuǎn)化 20
2.2 模型框架和建模思路 26
2.2.1 河流概化 26
2.2.2 河流水動(dòng)力模擬 27
2.2.3 河流水文水質(zhì)模擬 30
2.2.4 復(fù)雜河流模擬思路 31
2.3 典型模型介紹 32
2.3.1 QUAL模型 32
2.3.2 DHI-MIKE模型 39
2.3.3 WASP模型 44
2.3.4 其他模型 52
2.4 應(yīng)用案例 53
2.4.1 基于QUAL模型的通州區(qū)水環(huán)境容量估算 53
2.4.2 基于MIKE11模型的十五里河水質(zhì)評(píng)估 60
2.5 本章小結(jié) 67
參考文獻(xiàn) 68
第3章 湖泊水庫(kù)水環(huán)境模型 69
3.1 湖庫(kù)水環(huán)境概述 69
3.1.1 湖泊水庫(kù)特點(diǎn)及其污染基本特征 69
3.1.2 湖泊水庫(kù)水環(huán)境污染成因和途徑 71
3.1.3 湖泊水庫(kù)水動(dòng)力過程 72
3.1.4 湖泊水庫(kù)水環(huán)境過程 73
3.2 模型框架和建模思路 74
3.2.1 湖庫(kù)模型框架 74
3.2.2 模型選擇和建立 74
3.2.3 水動(dòng)力過程模擬 76
3.2.4 水質(zhì)過程模擬 77
3.3 典型模型介紹 78
3.3.1 箱式模型 78
3.3.2 EFDC模型 80
3.3.3 Delft3D模型 88
3.3.4 CE-QUAL模型系列 93
3.3.5 PCLake模型 94
3.4 水質(zhì)模型應(yīng)用實(shí)例：密云水庫(kù)EFDC模型的構(gòu)建 98
3.4.1 區(qū)域概況及研究?jī)r(jià)值 98
3.4.2 密云水庫(kù)水環(huán)境模型配置與構(gòu)建 98
3.4.3 密云水庫(kù)水環(huán)境模型率定與驗(yàn)證 99
3.4.4 密云水庫(kù)水環(huán)境時(shí)空分布特征 100
3.5 本章小結(jié) 103
參考文獻(xiàn) 104
第4章 流域水環(huán)境模型 106
4.1 流域水環(huán)境污染概述 106
4.1.1 流域污染物來源 106
4.1.2 流域水文過程 107
4.1.3 流域土壤侵蝕過程 110
4.1.4 流域污染物遷移轉(zhuǎn)化過程 111
4.2 流域水環(huán)境模型框架和建模思路 114
4.2.1 模型框架 114
4.2.2 流域概化 114
4.2.3 水文模擬方法及步驟 115
4.2.4 土壤侵蝕與產(chǎn)沙過程模擬 117
4.3 典型模型介紹 125
4.3.1 SWAT模型 125
4.3.2 HSPF模型 130
4.3.3 AGNPS模型 139
4.3.4 GWLF模型 142
4.3.5 其他模型 147
4.4 應(yīng)用實(shí)例 149
4.4.1 基于SWAT模型的北京密云水庫(kù)上游流域非點(diǎn)源污染研究 149
4.4.2 基于HSPF模型的三峽庫(kù)區(qū)典型小流域非點(diǎn)源污染研究 159
4.5 本章小結(jié) 167
參考文獻(xiàn) 167
第5章 城市水環(huán)境模型 169
5.1 城市水環(huán)境污染 169
5.1.1 城市水環(huán)境污染成因 169
5.1.2 城市水環(huán)境污染過程 169
5.2 模型框架和建模思路 170
5.2.1 模型框架 170
5.2.2 模型搭建 171
5.2.3 水文模擬 173
5.2.4 水質(zhì)模擬 174
5.2.5 參數(shù)確定 176
5.3 典型模型介紹 177
5.3.1 SWMM模型 177
5.3.2 InfoWorks ICM模型 183
5.3.3 MIKE URBAN模型 190
5.3.4 其他模型 194
5.4 城市水環(huán)境模型應(yīng)用實(shí)例 196
5.4.1 基于SWMM模型的社區(qū)尺度模擬 196
5.4.2 基于元胞自動(dòng)機(jī)的社區(qū)尺度模擬 205
5.5 本章小結(jié) 212
參考文獻(xiàn) 213
第6章 農(nóng)田水環(huán)境模型 215
6.1 農(nóng)業(yè)水環(huán)境污染過程 215
6.1.1 農(nóng)業(yè)污染現(xiàn)狀 215
6.1.2 SPAC理論概述 216
6.1.3 常用模型 217
6.2 模型框架和建模思路 218
6.2.1 整體框架 218
6.2.2 數(shù)據(jù)庫(kù)建立 219
6.2.3 生物地球化學(xué)過程模擬 219
6.2.4 水熱碳氮過程模擬 221
6.3 典型模型介紹 226
6.3.1 DNDC模型 226
6.3.2 APEX模型 230
6.3.3 CENTURY模型 244
6.3.4 EPIC模型 246
6.3.5 其他模型 249
6.4 農(nóng)田水環(huán)境模型應(yīng)用實(shí)例 250
6.4.1 研究區(qū)概況 250
6.4.2 DNDC模型配置與構(gòu)建 251
6.4.3 DNDC模型率定與驗(yàn)證 251
6.4.4 模擬結(jié)果評(píng)估 253
6.5 本章小結(jié) 253
參考文獻(xiàn) 254
第7章 總結(jié)與展望 256