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第1章 绪论1

1.1 自然水体环境及数值模拟1

1.2 自然水体的流动特点及环境特征2

1.2.1 河流的流动特点及环境特征2

1.2.2 湖泊的流动特点及环境特征3

1.2.3 水库的流动特点及环境特征4

1.3 基本控制方程和常用数值方法5

1.3.1 水流及物质输移扩散的基本方程5

1.3.2 常用数值离散方法7

参考文献9

第2章 岸边污染混合区及环境容量10

2.1 岸边排污的基本概念10

2.2 污染混合区预测模型11

2.2.1 深度平均二维模型11

2.2.2 斜分层三维模型15

2.3 三峡水库岸边污染混合区的模拟预测18

2.3.1 涪陵磷肥厂污水排放模拟预测18

2.3.2 万州江段污水排放模拟预测24

2.4 三峡水库岸边水环境容量计算34

2.4.1 主要排污口的允许排污负荷的计算34

2.4.2 三峡水库排污口的适宜布局52

2.4.3 岸边水环境容量及变化分析55

参考文献56

第3章 大型水库的水温模拟59

3.1 水库水温分层和常用判据59

3.1.1 水体分层现象59

3.1.2 水库分层类型及判据60

3.1.3 温度分层对水体运动的影响61

3.2 水库水温模型62

3.2.1 垂向一维水温模型63

3.2.2 三维水温模型67

3.2.3 水面热交换75

3.3 密云水库的水温模拟77

3.3.1 参数的率定和模型选择78

3.3.2 1998～2007年水温的变化84

3.3.3 气候变化对水温分布的影响88

3.4 三峡水库水温模拟分析90

3.4.1 水库气象条件及特征分析91

3.4.2 实测水温资料分析92

3.4.3 蓄水前后水温数值模拟96

参考文献101

第4章 水体富营养化的动力过程103

4.1 水体富营养化及其判别方法103

4.1.1 富营养化的危害103

4.1.2 水体富营养化的形成机理104

4.1.3 富营养化的判别方法106

4.2 藻类生长的生态动力学模型107

4.2.1 控制方程107

4.2.2 模型的生态流程结构108

4.2.3 模型的生化反应项方程113

4.3 太湖水体富营养化的模拟与分析115

4.3.1 太湖的水环境特征116

4.3.2 五里湖的模拟与分析119

4.3.3 太湖的模拟与分析126

4.3.4 太湖富营养化进程的空间变化144

4.4 小江开县段水体富营养化的预测分析149

4.4.1 富营养化初步分析及模拟工况设计150

4.4.2 富营养化模拟结果及分析151

4.4.3 小江开县段水体富营养化的防治建议158

参考文献158

第5章 闸坝泄流的溶解气体超饱和161

5.1 泄流水体溶解气体超饱和现象的机理分析161

5.1.1 掺气水流及气体传输161

5.1.2 溶解气体超饱和的发生机理162

5.1.3 下水体溶解气体含量的影响因素162

5.2 泄流水体的溶解气体预测模型164

5.2.1 水流模拟的VOF模型164

5.2.2 溶解气体传输模型167

5.3 三峡大坝下游溶解气体超饱和模拟与分析169

5.3.1 近坝水域溶解氧变化特性分析169

5.3.2 大坝下游溶解氧主要影响因素分析173

5.3.3 三峡工程深孔掺气水流模拟174

5.3.4 溶解氧饱和度的模拟179

参考文献180

第6章 河网地区水动力与水环境模拟182

6.1 河网水动力与水环境模拟概述182

6.2 河网一维水动力模型183

6.2.1 河网水动力控制方程组及数值离散183

6.2.2 汊点水动力连接条件处理185

6.2.3 河网中结构物的处理190

6.2.4 离散方程组的集成与求解192

6.2.5 河网水动力模型的验证192

6.3 复杂河网一维水质模型198

6.4 三亚河水环境容量计算199

6.4.1 三亚河概况200

6.4.2 三亚河网水流-水质模型验证200

6.4.3 三亚河水环境容量分析及水质预测201

6.5 洞庭湖区河湖系统水动力模拟203

6.5.1 洞庭湖区概况204

6.5.2 洞庭湖区水深平均二维水动力模型204

6.5.3 一维和二维水动力模型的连接205

6.5.4 洞庭湖河湖系统水动力模型验证206

6.5.5 洞庭湖区枯水期水动力特征207

参考文献214

附录 虚拟调蓄面积的推导过程216