水動力及水環境模擬方法與應用（簡體書）

《水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用》針對自然水體的水動力與水環境特徵。圍繞岸邊污染混合區、大型水庫水溫分層、湖泊水庫的富營養化、過壩水流的溶解氣體超飽和、複雜河網的物質傳輸等水環境問題，模擬了水流動力條件的變化規律；在此基礎上，分析了相關的物理輸移和生化反應過程，建立了水環境模擬的數學模型，預測了水溫、營養鹽、葉綠素、溶解氧等重要環境要素的時空變化，探究了它們在不同條件下的發展趨勢。
《水科學前沿叢書：水動力及水環境模擬方法與應用》基礎理論嚴謹，模擬方法高效，並在三峽水庫、太湖、洞庭湖、三亞河等重要水域得到廣泛應用，可作為水動力學和水環境領域的研究生、研究人員和工程技術人員的參考書。

《水動力及水環境模擬方法與應用》由陳永燦、劉昭偉、朱德軍所著，全書分為6章。第1章為緒論，概述了江河湖庫的水流特點和水環境特征，分析了水動力和水環境模擬的優勢；第2章主要介紹岸邊污染混合區及環境容量的定義和計算方法，分別建立了水深平均二維和斜分層三維數值模型，針對三峽庫區的岸邊污染混合區和環境容量進行了計算；第3章介紹了水庫三維水溫模型，并針對密云水庫和三峽水庫，對大型水庫的水溫分層結構進行了系統的模擬和分析；第4章在水動力模型的基礎上，建立了三維的生態動力學數值模型，結合太湖和小江開縣段研究了水體的富營養化問題；第5章在分析泄流水體溶解氣體超飽和機理的基礎上，建立了模擬預測的數值模型，對三峽大壩泄流水體的溶解氣體超飽和現象進行了模擬和分析；第6章針對河網和復雜河湖系統流態復雜的特點，提出了新的處理方法，分別建立了一維和一、二維耦合的數值模型，對三亞河網的水環境容量以及洞庭湖區復雜河湖系統的水動力過程進行了模擬研究。《水動力及水環境模擬方法與應用》中的研究內容基本都是針對具體的敏感水域或重要水利工程開展的，但是涉及的研究思路和方法、采用的模型以及發現的規律等，對其他的自然和人工水體也具有相當的適用性和借鑒意義。

《水科學前沿叢書》出版說明
序
前言

第1章緒論
1．1自然水體環境及數值模擬
1．2自然水體的流動特點及環境特徵
1．2．1河流的流動特點及環境特徵
1．2．2湖泊的流動特點及環境特徵
1．2．3水庫的流動特點及環境特徵
1．3基本控制方程和常用數值方法
1．3．1水流及物質輸移擴散的基本方程
1．3．2常用數值離散方法
參考文獻

第2章岸邊污染混合區及環境容量
2．1岸邊排汙的基本概念
2．2污染混合區預測模型
2．2．1深度平均二維模型
2．2．2斜分層三維模型
2．3三峽水庫岸邊污染混合區的模擬預測
2．3．1涪陵磷肥廠污水排放模擬預測
2．3．2萬州江段污水排放模擬預測
2．4三峽水庫岸邊水環境容量計算
2．4．1主要排污口的允許排汙負荷的計算
2．4．2三峽水庫排污口的適宜佈局
2．4．3岸邊水環境容量及變化分析
參考文獻

第3章大型水庫的水溫模擬
3．1水庫水溫分層和常用判據
3．1．1水體分層現象
3．1．2水庫分層類型及判據
3．1．3溫度分層對水體運動的影響
3．2水庫水溫模型
3．2．1垂向一維水溫模型
3．2．2三維水溫模型
3．2．3水面熱交換
3．3密雲水庫的水溫模擬
3．3．1參數的率定和模型選擇
3．3．21998～2007年水溫的變化
3．3．3氣候變化對水溫分佈的影響
3．4三峽水庫水溫模擬分析
3．4．1水庫氣象條件及特徵分析
3．4．2實測水溫資料分析
3．4．3蓄水前後水溫數值模擬
參考文獻

第4章水體富營養化的動力過程
4．1水體富營養化及其判別方法
4．1．1富營養化的危害
4．1．2水體富營養化的形成機理
4．1．3富營養化的判別方法
4．2藻類生長的生態動力學模型
4．2．1控制方程
4．2．2模型的生態流程結構
4．2．3模型的生化反應項方程
4．3太湖水體富營養化的模擬與分析
4．3．1太湖的水環境特徵
4．3．2五裡湖的模擬與分析
4．3．3太湖的模擬與分析
4．3．4太湖富營養化進程的空間變化
4．4小江開縣段水體富營養化的預測分析
4．4．1富營養化初步分析及模擬工況設計
4．4．2富營養化模擬結果及分析
4．4．3小江開縣段水體富營養化的防治建議
參考文獻

第5章閘壩泄流的溶解氣體超飽和
5．1泄流水體溶解氣體超飽和現象的機理分析
5．1．1摻氣水流及氣體傳輸
5．1．2溶解氣體超飽和的發生機理
5．1．3壩下水體溶解氣體含量的影響因素
5．2泄流水體的溶解氣體預測模型
5．2．1水流模擬的VOF模型
5．2．2溶解氣體傳輸模型
5．3三峽大壩下游溶解氣體超飽和模擬與分析
5．3．1近壩水域溶解氧變化特性分析
5．3．2大壩下游溶解氧主要影響因素分析
5．3．3三峽工程深孔摻氣水流模擬
5．3．4溶解氧飽和度的模擬
參考文獻

第6章河網地區水動力與水環境模擬
6．1河網水動力與水環境模擬概述
6．2河網一維水動力模型
6．2．1河網水動力控制方程組及數值離散
6．2．2汊點水動力連接條件處理
6．2．3河網中結構物的處理
6．2．4離散方程組的集成與求解
6．2．5河網水動力模型的驗證
6．3複雜河網一維水質模型
6．4三亞河水環境容量計算
6．4．1三亞河概況
6．4．2三亞河網水流一水質模型驗證
6．4．3三亞河水環境容量分析及水質預測
6．5洞庭湖區河湖系統水動力模擬
6．5．1洞庭湖區概況
6．5．2洞庭湖區水深平均二維水動力模型
6．5．3一維和二維水動力模型的連接
6．5．4洞庭湖河湖系統水動力模型驗證
6．5．5洞庭湖區枯水期水動力特徵
參考文獻

附錄虛擬調蓄面積的推導過程

（3）釋放有毒物質。富營養化水體中的某些藻類，在其生長，特別是死亡后，將釋放出有毒物質。對2000多種藍綠藻的研究表明，約有40余種藍綠藻可產生毒素；湖泊中則主要是藻青菌在生長中釋放毒素（IETC，2002）。不同屬的藻青菌分別產生諸如神經毒素、肝毒素、細胞毒素和細菌內毒素等毒性物質：神經毒素的毒性最大，但是在水中的衰減也最快；肝毒素能以非穩定的形式存活數年，難以去除；常見的細胞毒素是植物堿基藻毒素，會破壞生物體內細胞，引發腸胃炎、肝炎等疾病；隸屬于細菌內毒素的脂多醣體內毒素會刺激人的皮膚，造成一系列免疫反應。
（4）改變水體生態系統結構。在正常條件下，水體中各種生物都處于相對平衡狀態。隨著水環境的變化，水體中整個生物群落結構將發生很大的變化。如在貧營養水體中，水生植物通常以黃絲草、聚草等占優勢種類，魚類以價值較高的冷水魚如鮭科魚類為主。而在富營養水環境中，浮游植物則以藍藻、綠藻上升為優勢種類，一些名貴魚類也被價值較低的熱水魚如鰱魚、鯉魚等所代替。
（5）水體使用價值的喪失。淡水湖泊和水庫通常是人類重要的生產、生活水源地，水體富營養化造成的藻類大量繁殖，給社會經濟造成全方位的負面影響，損失難以估量：湖泊水庫的水體透明度下降后呈渾濁狀，臭味彌漫，其旅游價值嚴重降低；富營養化水體中浮游生物大量繁殖滋生，不但增加了水廠進行水質處理的成本投入，嚴重時甚至堵塞航道，影響航運；缺氧使魚類等水生物大量死亡，對水產養殖業帶來的破壞不容忽視。