多孔介质污染物迁移动力学

第1章绪论

1.1环境介质的特点

1.1.1多介质迁移与转化特点

1.1.2多界面迁移的非线性特点

1.1.3多组分迁移特征

1.1.4多过程迁移特征

1.1.5多相流迁移特征

1.1.6多尺度转化特征

1.1.7多场耦合特征

1.2土壤、含水层与地下水

1.2.1基本概念

1.2.2土壤与地下水污染

1.2.3污染土壤与地下水修复

1.3多孔介质

1.3.1多孔介质的定义

1.3.2多孔介质的基本性质

1.4连续介质方法

1.4.1流体连续介质

1.4.2多孔连续介质

1.5有关渗流物理量的定义

1.6本书涉及的范围

习题

第2章多孔介质渗流基本定律

2.1达西定律

2.1.1达西实验及其公式

2.1.2达西实验定律的适用范围

2.2达西定律的扩展

2.2.1均质各向同性多孔介质三维渗流定律

2.2.2非均质各向同性多孔介质渗流定律

2.2.3各向异性多孔介质渗流定律

2.2.4均匀可压缩流体的渗流定律

2.2.5多孔介质体系中固一液两相流动问题达西定律推广

2.3渗透系数

2.4二维潜水含水层地下水运动的裘布依假设

2.5二维承压含水层的导水系数

习题

第3章多孔介质饱和渗流模型

3.1多孔介质体系的物理状态方程式

3.1.1均质等温流体密度的状态方程式

3.1.2多孔介质骨架的物理状态方程式

3.2多孔介质饱和渗流连续性方程式

3.3多孔介质饱和渗流基本微分方程式

3.4多孔介质饱和渗流基本微分方程式的另一种形式

3.5多孔介质渗流基本微分方程的扩展

3.5.1均质各向同性多孔介质

3.5.2多孔介质饱和稳定渗流方程式

3.5.3非均质各向异性多孔介质饱和渗流方程式

3.5.4存在源或汇的多孔介质饱和渗流方程式

3.5.5各向同性多孔介质的平面(zoy)二维渗流

3.5.6具有自由面的平面(zoy)二维渗流

3.6多孔介质饱和渗流积分方程式

3.7定解条件

3.7.1初始条件

3.7.2边界条件

3.8多孔介质饱和渗流数学模型

3.9河间地块内的地下水稳定渗流问题

习题

第4章多孔介质非饱和渗流模型

4.1多孔介质非饱和渗流的基本概念

4.1.1含水量和饱和度

4.1.2毛细压力和测压水头

4.1.3给水度和持水度

4.2多孔介质非饱和渗流基本方程

4.2.1多孔介质非饱和渗流定律

4.2.2连续性方程

4.2.3非饱和渗流基本微分方程

4.2.4以含水量臼为变量的多孔介质非饱和渗流微分方程

4.2.5以毛细压力水头^。为变量的多孔介质非饱和渗流微分方程

4.2.6以水压强户。为变量的多孔介质非饱和渗流微分方程

4.2.7考虑水和多孔介质压缩性的非饱和渗流方程

4.2.8多孔介质非饱和渗透系数的确定

4.2.9变饱和多孔介质中湿润相流体渗流方程

4.2.10变饱和多孔介质中非湿润相气体渗流方程

4.3定解条件

4.3.1初始条件

4.3.2边界条件

4.4多孔介质非饱和渗流数学模型

4.4.1垂直方向土柱的一维非饱和渗流问题

4.4.2水平方向土柱的一维非饱和渗流问题

4.4.3铅直方向土柱的一维饱和一非饱和渗流问题

4.4.4多孔介质三维饱和一非饱和渗流问题

习题

第5章多孔介质污染物迁移模型

5.1多孔介质中污染物迁移机理

5.1.1污染物在多孔介质中的对流作用

5.1.2污染物在多孔介质中的分子扩散作用

5.1.3污染物在多孔介质中的机械弥散作用

5.2多孔介质中污染物迁移的对流一弥散方程

5.3污染物在多孔介质中的吸附与解吸附作用

5.3.1等温线性吸附

5.3.2等温非线性Langmuir吸附

5.3.3等温非线性Freundlich吸附

5.3.4动力学吸附(慢的、非平衡吸附)

5.4污染物在多孔介质中的衰减和转化作用

5.4.1发生在固体相中的源或汇项

5.4.2发生在液体相中的源或汇项

5.4.3存在点源污染时的点源或汇项

5.4.4多孔介质中的非移动水效应

5.4.5固一液相互作用发生链式衰减时的多孔介质污染物迁移方程

5.5多孔介质多相多组分污染物迁移的一般方程

5.6多孔介质中流体密度变化时的污染物迁移方程

5.7污染物在多孔介质中迁移规律概述

5.8定解条件

5.8.1初始条件

5.8.2边界条件

5.9多孔介质中污染物迁移的数学模型

5.9.1一维半无限域含水层污染物迁移模型的解析解法(非平衡吸附对流弥散衰减方程)

5.9.2一维半无限域含水层污染物迁移模型的解析解法(平衡吸附对流弥散连续链式衰减方程)

习题

第6章多孔介质污染物迁移数学模型的解析解法

6.1多孔介质污染物迁移维数学模型的解析解法

6.1.1半无限长柱状多孔介质污染物迁移维数学模型的解析解法(对流弥散方程)

6.1.2纵向弥散系数D的反演计算

6.1.3无限域含水层污染物迁移维数学模型的解析解法(吸附对流弥散方程)

6.1.4多孔介质含水层污染物迁移一维稳态数学模型的解析解法(考虑对流弥散化学反应衰减作用)

6.2多孔介质污染物迁移二维数学模型的解析解法

6.2.1多孔介质含水层的二维弥散问题

6.2.2多孔介质含水层的一维对流二维弥散问题

6.2.3水平面内的二维渗流二维弥散问题

6.2.4水平面内的一维渗流二维弥散问题(对流弥散吸附衰减)

6.2.5二维稳态问题

6.3多孔介质污染物迁移三维数学模型的解析解法

习题

第7章多孔介质传热过程及数学模型(选学内容)

7.1多孔介质热量传输的基本定理

7.2多孔介质体系的热量传输方程

7.2.1连续方程

7.2.2稳定渗流的热传输方程

7.2.3运动坐标系下的热量传输方程

7.3多孔介质内流体的热量传输方程

7.3.1对流作用引起水的热通量的变化量

7.3.2热传导与热弥散作用引起水的热通量的变化量

7.3.3固相与水相热交换作用引起水的热通量的变化量

7.3.4多孔介质中水相的热传输方程

7.4多孔介质内固相的热传输方程

7.5多孔介质热传输数学模型

7.5.1初始条件

7.5.2边界条件

7.5.3多孔介质传热问题的数学模型及其解析解

习题

第8章滨海地区多孔介质含水层中的海水入侵动力学模型(选学内容)

8.1海水入侵的基本概念与危害

8.2海水入侵的突变面模型

8.2.1海水入侵的突变面模型的一般表述

8.2.2GhybenHerzberg近似解

8.2.3海水入侵的垂向剖面稳态突变面模型

8.3海水入侵的对流一弥散模型

8.3.1海水入侵过程的变密度渗流方程

8.3.2海水入侵过程的盐分迁移方程

8.3.3海水入侵过程的定解条件

习题

参考文献

　　本书比较系统地介绍《多孔介绍污染物迁移动力学》这门课程的基础和理论和最新的研究成果，包括多孔介质基本概念、多孔介质饱和非饱和渗流理论、多孔介质污染物迁移基础理论、数学模型及其求解方法。另外，还介绍了多孔介质传热理论和滨海地区海水入侵力学模型。本书可作为环境科学与工程、水文学及水资源、土木工程、化学工程、力学、医学、生物学、农学等学科的本科生、研究生的教材以及研究人员的参考用书。　　多孔介质材料广泛存在于自然界，天然材料、人造材料(金属、非金属及高分子材料)、地质体(土壤和岩石)、以及生物体(动物、植物和人体)等都属于多孔介质。多孔介质中的流渗、传播、传质以及物理力学化学特性的研究，涉及地质、水利、力学、机械动力、交通、环境、农业、材料、医学、生物学、地理、服装等多个学科领域。本书比较系统地介绍《多孔介绍污染物迁移动力学》这门课程的基础和理论和最新的研究成果，包括多孔介质基本概念、多孔介质饱和非饱和渗流理论、多孔介质污染物迁移基础理论、数学模型及其求解方法。另外，还介绍了多孔介质传热理论和滨海地区海水入侵力学模型。可作为环境科学与工程、水文学及水资源、土木工程、化学工程、力学、医学、生物学、农学等学科的本科生、研究生的教材以及研究人员的参考用书。