[正版]环境科学数值模拟的理论和实际应用

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环境科学数值模拟的理论和实际应用
	曾用价	98.00
	出版社	科学出版社
	版次	3103
	出版时间	2015年10月
	开本	16
	著译编者	袁益让,芮洪兴,梁栋
	装帧
	页数	264
	字数	332
	ISBN编码	9787030400758

基本信息

书名:环境科学数值模拟的理论和实际应用

原书定价：98元

售价：78.40元,

作者:袁益让，芮洪兴，梁栋 著

出版社：科学出版社

出版日期：2014-03-01

ISBN：9787030400758

字数：332000

页码：245

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：

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内容提要：

　　《信息与计算科学丛书62：环境科学数值模拟的理论和实际应用》前五章内容是作者1992年1月-1995年12月主持承担国家“八五”攻关项目-《防治海水入侵主要工程后效及调控模式研究》（编号85-806-06-04）的部分理论成果，主要内容：海水入侵数值模拟概论，数值模拟和数值分析，防治工程后效预测，线性规划和调控应用模式。其应用成果获1997年国家水利部科技进步三等奖，并已在山东莱州湾防治工程中实际采用。在此基础上，科研梯队又进一步深入研究海水入侵数值模拟的有限元方法及其数值分析理论，潜水面问题和水质污染自由边界问题的分裂-隐处理方法，得到了系统、深刻的国际领先水平的成果。

编辑推荐

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目录

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《信息与计算科学丛书》序
前言
第1章 海水入侵的数值模拟概论
1.1海水入侵的现状及特点
1.1.1海水入侵的现状及危害
1.1.2海水入侵的原因
1.1.3海水入侵区的地质结构特点
1.1.4海水入侵区的水质变化特征
1.1.5综合防治，减轻灾害
1.1.6防治工程
1.1.7加强海水入侵综合防治示范区建设
1.2海水入侵问题的三维数学模型
1.2.1关于水头方程
1.2.2关于盐分浓度方程
1.2.3关于初边值条件
1.2.4问题的特点及难点
1.3数值模拟方法及计算过程
1.3.1水头方程的算子分裂法
1.3.2盐分浓度方程的迎风加权分裂算法
1.3.3数值模拟过程及框图
参考文献
第2章 数值模拟结果比较和数值分析
2.1数值模拟结果的比较和分析
2.1.1模拟区域
2.1.2各种数据资料
2.1.3计算与结果比较
2.1.4结果分析
2.2海水入侵的迎风分数步差分格式
2.2.1数学模型
2.2.2修正迎风分数步差分格式
2.2.3收敛性分析
2.3海水入侵数值模拟的特征差分方法
2.3.1数学模型
2.3.2特征差分格式
2.3.3收敛性分析
第3章 防治海水入侵主要工程的后效预测
3.1节水工程和预测
3.1.1节水工程
3.1.2后效预测
3.2引黄调水工程
3.2.1工程概述
3.2.2后效预测
3.3拦蓄补源和人工增雨工程
3.3.1拦蓄补源工程
3.3.2人工增雨工程
3.3.3后效预测
3.4综合工程后效预测
3.5地下坝、防潮堤工程后效预测
3.5.1地下坝、地下水库
3.5.2防潮堤
3.5.3后效预测
3.5.4结论
第4章 线性规划与工程调控应用模式
4.1线性规划问题
4.1.1线性规划简介
4.1.2单纯形法
4.2有限差分法与线性规划的结合
4.2.1一维稳定流问题
4.2.2二维稳定流问题
4.2.3一维非稳定流问题
4.3工程调控应用模式研究
4.3.1数值方法与线性规划的结合
4.3.2调控应用模式计算
4.3.3结论
4.4结束语
第5章 海水入侵数值模拟的有限元方法与潜水面问题
5.1有限元内插函数
5.1.1一维单元
5.1.2二维单一型一次单元
5.1.3三维单一型单元
5.1.4等参数单元
5.2海水入侵数值模拟的有限元程序
5.2.1数学模型
5.2.2有限元方法程序
5.3特征有限元方法的数值分析
5.3.1特征有限元格式
5.3.2收敛性分析
5.4带自由潜水面地下渗流分裂—隐处理方法
5.4.1数学模型
5.4.2分裂—隐处理方法
5.4.3隐处理有限元格式
5.4.4一维隐处理格式的理论分析
5.5水质污染自由边界问题的数值方法
5.5.1问题的数学模型
5.5.2问题的分裂方法
5.5.3隐处理有限元方法
5.5.4格式分析
5.6间断有限元方法求解海水入侵问题
5.6.1水头方程的混合元弱形式
5.6.2浓度方程的间断弱形式
5.6.3半离散格式
5.6.4半离散格式的误差估计
第6章 核废料污染问题的数值模拟方法
6.1不可压缩核废料污染问题的有限元方法
6.1.1引言
6.1.2半离散有限元程序
6.1.3有限元方法的数值分析
6.1.4全离散混合元方法
6.1.5全离散混合元方法的数值分析
6.2可压缩核废料污染问题的特征混合元—有限元方法
6.2.1数学模型
6.2.2特征混合元—有限元格式
6.2.3收敛性分析
6.3可压缩核废料污染问题的特征混合元—差分方法
6.3.1数学模型
6.3.2混合元一特征差分程序
6.3.3格式Ⅰ的误差估计
6.3.4格式Ⅱ的误差估计
第7章 地层硫酸盐结垢数值模拟
7.1基本原理和数值计算方法
7.1.1溶度积方程
7.1.2Pitzer方程
7.1.3溶解度关系方程
7.1.4预测模型
7.1.5共沉淀数值计算方法
7.1.6软件系统（SDCQPC）的功能与特点
7.1.7SDCQPC系统使用说明
7.2测试分析
7.3长庆油田油井结垢趋势预测结果
索引
《信息与计算科学丛书》已出版书目

内容提要

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　　《信息与计算科学丛书62：环境科学数值模拟的理论和实际应用》前五章内容是作者1992年1月-1995年12月主持承担国家“八五”攻关项目-《防治海水入侵主要工程后效及调控模式研究》（编号85-806-06-04）的部分理论成果，主要内容：海水入侵数值模拟概论，数值模拟和数值分析，防治工程后效预测，线性规划和调控应用模式。其应用成果获1997年国家水利部科技进步三等奖，并已在山东莱州湾防治工程中实际采用。在此基础上，科研梯队又进一步深入研究海水入侵数值模拟的有限元方法及其数值分析理论，潜水面问题和水质污染自由边界问题的分裂-隐处理方法，得到了系统、深刻的国际领先水平的成果。

文摘

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　　第1章海水入侵的数值模拟概论
　　海水入侵是沿海地区自然水环境条件改变和社会环境条件影响下造成的海水向沿海地区储水层的侵入，自20世纪70年代以来，我国陆续出现零星的海水入侵，进入80年代中期以后，入侵范围逐渐扩大，情况日益严重，特别是环渤海经济区的山东、河北、辽宁等沿岸尤为突出，而山东省莱州湾沿海地区成为海水入侵的典型区域，海水入侵给该地区的经济发展和人民生活带来极大的危害。深入研究莱州湾地区海水入侵的成因、机理、规律，有的放矢地提出综合防治方案，采取各种切实可行的综合治理措施，尽快制止海水入侵的发展，缓解海水入侵带来的灾害，促进资源与环境的良性循环，是一项十分重要的科研和工程任务。
　　随着科学技术的飞速发展，电子计算机作为强化人的思维和智能的工具也像望远镜、显微镜带动天文学、生物学和医学的发展一样，正影响着一切科学技术领域，使科学与工程计算方法成为继Galileo和Newton开创的实验与理论两大科学方法之后的第三类科学研究方法。海水入侵这种复杂的地下运动，具有危害大、隐蔽性强、动态变化多、难以治理等特点。利用计算机的高速计算能力，在渗流力学、水文地质科学基础上，考虑地理环境、地质结构等复杂条件的影响，建立合理适用的数学模型，进而在计算机上定量描述海水入侵过程，对认识、掌握海水入侵问题的机理和规律，预测海水入侵的发展趋势，是切实可行、行之有效的方法。防治海水入侵的工程要花费巨大的投资，要在长时间内发挥巨大作用，因此，依靠科学与工程计算的方法，采用计算机对工程的后效进行数值模拟，对工程的作用给出定量预测，是很有必要的，对提出工程的调控应用模式具有更现实的意义。
　　海水入侵定量研究是一个较新的学科领域。国外关于海水入侵研究始于20世纪中期，自70年代以来，随着海水入侵的危害的日益加剧，对海水入侵的研究也逐步深入。如以色列、美国、墨西哥、荷兰、澳大利亚、日本等国家都针对各自沿海地区的海水入侵问题进行了不同程度的研究，1985年国际水文地区工作者协会（IAH）第13届大会上，集中讨论了海水入侵的研究问题，把这一方面的研究推向高潮。我国海水入侵的研究起步较晚，80年代后期许多专家、学者也开始研究秦皇岛北戴河区和大连市、山东莱州湾、江苏射阳、海南海口、广西北海、浙江舟山等地的海水入侵问题，做了大量的调查研究，取得了一些阶段性的成果，
　　对海水入侵问题的模型与算法通常有两类：一类是认为海水和淡水是互不相溶的液体，两者之间存在一个严格的突变界面；另一类则认为两者是可混溶液体，由于水动力弥散作用它们之间有一个从淡水密度变到海水密度的过渡带。
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作者介绍

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目录
《信息与计算科学丛书》序
前言
第1章 海水入侵的鼓值模拟概论 1
1.1 海水入侵的现状及特点 3
1.1.1 海水入侵的现状及危害 3
1.1.2 海水入侵的原因 5
1.1.3 海水入侵区的地质结构特点 6
1.1.4 海水入侵区的水质变化特征 7
1.1.5 综合防治，减轻灾害 9
1.1.6 防治工程 10
1.1.7 加强海水入侵综合防治示范区建设 12
1.2 海水入侵问题的三维数学模型 12
1.2.1 关于水头方程 13
1.2.2 关于盐分浓度方程 15
1.2.3 关于初边值条件 17
1.2.4 问题的特点及难点 18
1.3 数值模拟方法及计算过程 19
1.3.1 水头方程的算子分裂法 19
1.3.2 盐分浓度方程的迎风加权分裂算法 23
1.3.3 数值模拟过程及框图 25
参考文献 27
第2章 数值模拟结果比较和数值分析 30
2.1 数值模拟结果的比较和分析 30
2.1.1 模拟区域 30
2.1.2 各种数据资料 31
2.1.3 计算与结果比较 32
2.1.4 结果分析 37
2.2 海水入侵的迎风分数步差分格式 39
2.2.1 数学模型 40
2.2.2 修正迎风分数步差分格式 41
2.2.3 收敛性分析 43
2.3 海水入侵数值模拟的特征差分方法 57
2.3.1 数学模型 57
2.3.2 特征差分格式 60
2.3.3 收敛性分析 63
参考文献 67
第3章 防治海水入侵主要工程的后效预测 69
3.1 节水工程和预测 69
3.1.1 节水工程 69
3.1.2 后效预测 69
3.2 引黄调水工程 74
3.2.1 工程概述 74
3.2.2 后效预测 77
3.3 拦蓄补源和人工增雨工程 81
3.3.1 拦蓄补源工程 81
3.3.2 人工增雨工程 82
3.3.3 后效预测 82
3.4 综合工程后效预测 69
3.5 地下坝、防潮堤工程后效预测 92
3.5.1 地下坝、地下水库 92
3.5.2 防潮堤 93
3.5.3 后效预测 93
3.5.4 结论 109
参考文献 109
第4章 线性规划与工程调控应用模式 111
4.1 线性规划问题 111
4.1.1 线性规划简介 111
4.1.2 单纯形法 115
4.2 有限差分法与线性规划的结合 119
4.2.1 一维稳定流问题 120
4.2.2 二维稳定流问题 122
4.2.3 一维非稳定流问题 123
4.3 工程调控应用模式研究 126
4.3.1 数值方法与线性规划的结合 126
4.3.2 调控应用模式计算 129
4.3.3 结论 129
4.4 结束语 130
参考文献 131
第5章 海水入侵数值模拟的有限元方法与潜水面问题 133
5.1 有限元内插函数 133
5.1.1 一维单元 133
5.1.2 二维单一型一次单元 135
5.1.3 三维单一型单元 136
5.1.4 等参数单元 138
5.2 海水入侵数值模拟的有限元程序 143
5.2.1 数学模型 143
5.2.2 有限元方法程序 145
5.3 特征有限元方法的数值分析 148
5.3.1 特征有限元格式 148
5.3.2 收敛性分析 150
5.4 带自由潜水面地下清流分裂隐处理方法 159
5.4.1 数学模型 160
5.4.2 分裂隐处理方法 161
5.4.3 隐处理有限元格式 163
5.4.4 一维隐处理格式的理论分析 165
5.5 水质污染自由边界问题的数值方法 165
5.5.1 问题的数学模型 165
5.5.2 问题的分裂方法 168
5.5.3 隐处理有限元方法 170
5.5.4 格式分析 173
5.6 间断有限元方法求解海水入侵问题 173
5.6.1 水头方程的混合元弱形式 173
5.6.2 浓度方程的间断弱形式 174
5.6.3 半离散格式 175
5.6.4 半离散格式的误差估计 176
参考文献 176
第6章 模废料污染问题的数值模拟方法 178
6.1 不可压缩核废料污染问题的有限元方法 178
6.1.1 引言 178
6.1.2 半离散有限元程序 179
6.1.3 有限元方法的数值分析 182
6.1.4 全离散混合元方法 188
6.1.5 全离散混合元方法的数值分析 190
6.2 可压缩核废料污染问题的特征混合元有限元方法 195
6.2.1 数学模型 195
6.2.2 特征混舍元有限元格式 196
6.2.3 收敛性分析 197
6.3 可压缩核废料污染问题的特征混合元一差分方法 204
6.3.1 数学模型 204
6.3.2 混合元-特征差分程序 207
6.3.3 格式I的误差估计 210
6.3.4 格式II的误差估计 218
参考文献 219
第7章 地层硫酸盐结垢数值模拟 221
7.1 基本原理和数值计算方法 222
7.1.1 溶度积方程 222
7.1.2 Pitzer 方程 222
7.1.3 溶解度关系方程 223
7.1.4 预测模型 224
7.1.5 共沉淀数值计算方法 225
7.1.6 软件系统（SDCQPC）的功能与特点 227
7.1.7 SDCQPC系统使用说明 227
7.2 测试分析 228
7.3 长庆油田油井结垢趋势预测结果 235
参考文献 241
索引 242
《信息与计算科学丛书》已出版书目 246

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