近海及河流环境水动力数值模拟方法与应用

前言

第1章 绪论

1.1 河流、水库及近海水体的现状

1.2 河流、水库及近海水体拟解决的工程问题及数值模拟任务

1.3 自然水体的数值模拟方法

1.3.1 有限差分法

1.3.2 有限体积法

1.3.3 有限元法

1.3.4 有限分析法

1.3.5 边界元法

第2章 复杂河网水体水动力及水环境数值模拟

2.1 维复杂河网数学模型

2.1.1 维复杂河网水动力及水质基本方程

2.1.2 维河网的计算方法

2.1.3 河网水动力基本方程离散

2.1.4 环状河网水流计算

2.1.5 河网水质方程的离散和求解

2.2 水质模型

2.2.1 温度模型

2.2.2 的水质模型

2.2.3 水质模型参数的确定

2.3 复杂河网水系水动力、水质数值模拟

2.3.1 渭河河道洪水演进

2.3.2 复杂渠网恒定流

2.3.3 复杂渠网非恒定流

2.3.4 感潮河网非恒定流

2.3.5 Spokane河河网非恒定流

2.3.6 Lower Columbia Slough 潮汐河网非恒定流

2.4 小结

第3章 河流、水库水动力及水环境数值模拟

3.1 曲线坐标变换

3.1.1 平面二维曲线坐标变换

3.1.2 三维曲线坐标变换

3.2 河流、水库水体平面二维数值模拟

3.2.1 基本控制方程

3.2.2 方程的离散

3.2.3 边界条件

3.2.4 计算步骤

3.2.5 平面二维数值模拟

3.3 河流、水库水体三维数值模拟

3.3.1 基本方程

3.3.2 方程的离散

3.3.3 自由水面的计算方法

3.3.4 边界条件及模型求解过程

3.3.5 三维数值模拟

3.4 植被作用下渠道水流数值模拟

3.4.1 植被对水流的作用力

3.4.2 植物作用下的通用方程

3.4.3 植被水流的数值模拟

3.5 小结

参考文献

第4章 溃坝波水流及泥沙的数值模拟

4.1 一维溃坝水流数值计算方法及应用

4.1.1 一维溃坝水流方程

4.1.2 数值离散

4.1.3 HLL格式的近似Riemann解

4.1.4 条件

4.1.5 溃坝模型应用

4.2 二维溃坝水流、泥沙数值计算方法

4.2.1 二维水动力和泥沙运动方程

4.2.2 模型计算网格

4.2.3 有限体积法离散方程

4.2.4 HLL格式的近似 Riemann 解

4.2.5 二维溃坝模型应用

4.3 植被作用下的溃坝水流、地形演变模拟

4.3.1 有植被影响下L形渠道溃坝水流模拟

4.3.2 植物影响下断面突扩水槽溃堤水流及床面变形数值模拟

4.4 一维及二维溃坝水流耦合模型

4.5 小结

参考文献

第5章 近岸海域水动力和水环境数值计算方法及应用

5.1 隐格式潮流数学模型

5.1.1 平面二维水流方程

5.1.2 数值离散

5.1.3 隐格式模型数值模拟

5.1.4 大型稀疏矩阵的内迭代求解方法

5.2 海湾油粒子数值计算方法

5.2.1 浮油的平流和湍流的作用

5.2.2 溢油数学模型应用

5.3 显格式波流耦合数值模拟

5.3.1 显格式平面二维潮流数学模型

5.3.2 波浪模型

5.3.3 耦合模型数值模拟

5.4 小结

参考文献

第6章 湿地植被影响下的波浪传播与变形

6.1 水生植物作用下的一维波浪模型

6.1.1 方程

6.1.2 数值离散

6.1.3 HLL格式的近似 Riemann解

6.1.4 数值模型

6.2 水生植物作用下的垂向二维波浪模型

6.2.1 基本方程

6.2.2 波浪自由水面的计算方法

6.2.3 数值离散

6.2.4 速度和压力校正

6.2.5 边界条件

6.2.6 数学模型应用

6.3 水生植物作用下的三维波浪模型

6.3.1 控制方程

6.3.2 数值方法

6.3.3 方程求解

6.3.4 边界条件

6.3.5 数学模型应用

6.4 小结

参考文献

《近海及河流环境水动力数值模拟方法与应用》介绍了近海及河流一维、二维和三维水动力与水质数学模型的基本原理、数值方法和工程应用实例，同时关注水生植被对渠道水流、近海波 浪的影响。主要内容包括：近海、河流水动力及水质方程的离散和计算方法；河网、河流、水库的水动力及水质数值模拟；溃坝波引起的洪水人侵和泥沙冲齡模型的构建与应用；河口海域平面二维隐格式、显格式潮流、波浪联合作用数值模式的建立与预报；波浪在植物场传播和变形的数值计算。