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第一章 概论1

1.1 水质模型的主要问题和分类2

1.1.1 问题2

1.1.2 分类3

1.2 水质数学模型建立的一般步骤4

1.3 水质模型的发展过程5

1.4 水质模拟技术7

2.1 对流与扩散15

2.2 质量迁移15

第二章 污染物在水体中的迁移15

2.3 物理化学过程动力学19

2.3.1 溶液平衡19

2.3.2 均相系统21

2.3.3 异相体系25

2.4 微生物生长动力学27

2.5 其他过程29

2.5.1 挥发过程29

2.5.2 水解过程29

2.5.3 光解过程30

3.1 零维方程31

第三章 水力学模型31

3.2 一维方程32

3.2.1 水量平衡连续方程32

3.2.2 污染物迁移方程33

3.3 二维(三维)方程39

3.4 方程中的水力学参数39

3.5 弥散系数D的估计方法41

3.5.1 示踪剂法41

3.5.2 Elder公式41

3.6 纵向离散系数的估算42

3.5.2 Ficher法42

第四章 河流温度模型49

4.1 水表面与大气间的热平衡49

4.1.1 辐射热49

4.1.2 蒸发热50

4.1.3 对流热50

4.2 非线性温度模型51

4.3 线性温度模型52

4.4 河流温度模型实例53

第五章 河流水质模型55

5.1 Streeter--Phelps模型的基本形式55

5.1.1 Steeter--Phelps模型的修正形式56

5.1.2 Steeter--Phelps修正式的基本解58

5.1.3 Steeter--Phelps方程的基本解59

5.2 生化耗氧模型62

5.3 溶解氧模型66

5.3.1 河流中的主要耗氧过程66

5.3.2 影响溶解氧的主要因素67

5.4 BOD-DO多重线性模型74

5.5 氮污染模型77

5.5.1 硝化过程的基本理论79

5.5.2 硝化过程的数学模型82

5.5.3 影响硝化作用的主要因素86

5.5.4 O’Conner模型89

5.5.5 氮循环模型93

5.6 细菌生长模型96

5.6.1 细菌生长模型96

5.6.2 计算实例97

5.7 河网水质模型98

5.7.1 河网模型的结构98

5.7.2 河网模型的基本形式102

5.7.3 河网模型的计算方法104

5.7.4 河网模型计算实例106

5.8 QUAL-Ⅱ模型108

5.8.2 QUAL-Ⅱ模型方程109

5.8.1 河流体系概念化109

5.8.3 QUAL-Ⅱ模型的反应式111

5.9 水质模型中参数估算115

5.9.1 非线性参数的估计116

5.9.2 河流水质模型的弥散系数121

5.9.3 BOD衰变系数K1的确定124

5.9.4 最速下降法求K1、K2、KN129

5.9.5 大气夏氧系数K2131

5.9.6 硝化参数估计134

6.1 概述138

第六章 湖泊(水库)温度模型138

6.2 湖泊(水库)温度分布139

6.3 湖泊(水库)温度预测模型142

6.3.1 质量守恒142

6.3.2 热能守恒142

6.3.3 单元热预算144

6.3.4 热能预算144

6.3.5 边界扩散热147

6.4 隐式有限差分解一维方程149

6.5 MIT温度模型150

6.5.1 主要假设150

6.5.2 数值计算方法152

7.1 概述163

7.2 化学模型163

第七章 湖泊(水库)富营养变化模型163

7.3 生物模型166

7.3.1 藻类生长166

7.3.2 呼吸作用168

7.3.3 沉降与沉淀168

7.4 湖泊的磷预算模型169

7.4.1 模型169

7.3.5 氧平衡169

7.3.4 营养物循环169

7.4.2 湖泊中磷分布计算170

7.5 Baca--Arnett模型173

7.6 湖泊(水库)的氮循环模型181

7.6.1 硝化与反硝化模型181

7.6.2 硝化模型计算实例186

7.6.3 湖泊氮循环模型188

7.6.4 N--P--C模型193

第八章 湖泊(水库)生态模型197

8.1 一维生态模型197

8.2 有限元模型201

8.3.1 营养物磷的预算模型204

8.3 生态模型204

8.3.2 多组份模型208

第九章 河口及潮汐河流模型219

9.1 河口模型及分类219

9.1.1 河口模型219

9.1.2 河口模型分类220

9.2 一维迁移方程222

9.3 二维迁移方程223

9.4 BOD--DO模型225

9.4.1 有限段模型226

9.4.2 河口稳态与非稳态模型227

9.4.3 稳成DO模型在管理中的应用230

9.5 河口弥散系数D的确定232

9.5.1 实测法233

9.5.2 平均潮汐弥散系数234

9.5.3 经验公式235

第十章 水质模型的基本解237

10.1 基本方程的分析解237

10.1.1 基本方程的稳态解237

10.1.2 特征线法求浓度分布241

10.1.3 具有简单边界条件的一维方程解243

10.1.4 污染物浓度纵剖面245

10.1.5 示踪物浓度分布和弥散系数D计算实例248

10.2 有限差分法250

10.2.1 显式差分体系251

10.2.2 隐式(混合)差分体系255

10.2.3 微分方程的扩展261

10.3 有限元法263

10.3.1 有限元法的基本原理263

10.3.2 有限元方程的计算公式266

11.1 水质管理问题简述270

11.1.1 简述270

第十一章 模型在水质管理中的应用270

11.1.2 河流水质管理问题271

11.1.3 河口水质管理问题280

11.2 线性规划在水质管理中的应用284

11.2.1 线性规划实例285

11.2.2 线性规划法的应用287

11.3 线性规划中的单纯算法297

11.3.1 线性规划问题的标准型297

11.3.2 单纯型算法的计算原理298

11.3.3 单纯型算法的计算步骤300

11.3.4 单纯型算法应用举例301

11.4.1 动态规划问题的实例305

11.4 动态规划法305

11.4.2 动态规划的应用309

11.5 模型在水质预报中的应用320

11.5.1 漓江水质的估算321

11.5.2 沱江氮污染容量的估算322

第十二章 水质模型的计算机流程图及其程序327

12.1 水力学参数328

12.2 纵向弥散系数330

12.3 河流线性化温度模型332

12.4 BOD--DO多重线性模型335

12.5 细菌生长模型337

12.6 BOD衰变系数和初始浓度339

12.7 Thomas法估算BOD参数342

12.8 最速下降法344

12.9 综合DO模型347

12.10 示踪物浓度分布350

12.11 示踪试验估计351

12.12 显式差分法计算浓度分布353

12.13 隐式差分法计算浓度分布356

12.14 氧亏下垂曲线求BOD速率常数358

12.15 单纯型算法359