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第一节 系统与系统工程1

一、系统1

第一章 环境系统与数学模型概论1

二、系统工程4

三、系统模型5

第二节 环境系统工程8

一、环境系统概述8

二、环境系统的分类与环境要素9

三、环境系统工程11

第三节 数学模型概论12

一、数学模型的定义和特征12

二、数学模型的分类12

第四节 环境系统数学模型14

一、环境系统数学模14

三、数学模型建立的要求14

二、环境系统的模型化过程15

第五节 环境系统数学建模方法16

一、图解建模法16

二、状态空间法（质量平衡法）16

三、量纲分析法17

四、概率统计法17

五、模糊数学法18

六、灰色系统建模法19

第二章 污染物质浓度场基本模型及解析解21

第一节 污染物质浓度场的运动特征21

一、介质的迁移运动——推流迁移21

二、污染物的分散运动21

三、污染物的衰减与转化23

第二节 污染物质浓度场基本模型24

一、零维模型24

二、一维模型25

三、二维模型26

四、三维模型26

第三节 污染物质浓度场基本模型解析27

一、零维模型27

二、一维模型27

三、二维模型31

四、三维模型35

第三章 环境系统优化模型38

第一节 环境系统优化模型概论38

第二节 线性规划及其应用40

一、线性规划的基本概念40

二、图解法44

三、单纯形法44

五、对偶问题52

四、人造基52

第三节 整数规划及其应用53

一、概述53

二、圆整法54

三、割平面法56

第四节 非线性规划及其应用56

一、基本概念56

二、下降迭代算法60

三、一维搜索61

四、无约束最优化法的解法65

五、有约束非线性规划69

第五节 动态规划及其应用74

一、动态规划的基本方法74

二、动态规划方法的应用80

第六节 环境系统优化模型研究进展83

二、水质模型过程分析88

一、水质模型参数的选择88

第一节 水质模型及模型参数概论88

第四章 地表水水质模型及其应用88

第二节 河流水质模型94

一、单一河段水质模型95

二、一维多河段水质模型99

三、二维多河段河流水质模型103

四、河流中重金属迁移转化的一维确定性数学模型107

第三节 河口水质模型112

一、河口的水文特征113

二、河口的冲洗时间114

三、河口水质模型基本方程115

四、河口有限段模型117

第四节 海口水质模型120

一、二维流体动力学模型120

第五节 湖泊与水库水质模型121

二、潮流混合模型121

一、湖库的水文、水质特征分析122

二、湖泊与水库的箱式水质模型123

三、非完全混合水质模型126

四、狭长湖库移流衰减模型128

五、湖库环流二维稳态混合衰减模型129

第六节 地表水水质管理模型129

一、水污染控制系统规划130

二、排放口处理最优规划模型137

三、最优化均化处理140

四、区域处理最优规划模型140

第七节 地表水模型研究进展141

第五章 地下水水质模型及其应用148

第一节 地下水污染概论148

一、地下水基础知识148

二、地下水污染含义与污染途径150

三、污染物在地下水含水层中迁移与转化151

四、地下水污染系统的模拟156

第二节 地下水污染物质迁移扩散模型158

一、污染物质在地下水中迁移的数学模型158

二、弥散方程的解析解162

第三节 地下水污染预测173

一、地下水污染预测概述173

二、近似解析法174

三、数理统计法176

四、灰色预测法182

第四节 地下水质量评价187

一、地下水质量评价概述187

二、污染源调查、预测与评价188

三、地下水污染评价194

四、地下水环境质量评价198

一、各类地下水质模型201

第五节 地下水质模型研究进展201

二、地下水多组分反应溶质迁移模型的研究进展203

三、地下水与河水相互作用的研究进展206

第六章 大气环境质量模型及其应用211

第一节 大气污染特征及预测模型概论211

一、大气污染的特征分析211

二、大气污染物预测模型的分类216

三、大气预测模型的选择217

一、高斯模式218

第二节 大气环境质量扩散模型218

二、几个常用的大气扩散模式221

三、非点源扩散模式224

第三节 大气环境质量规划模型232

一、大气污染控制系统规划模型概述232

二、比例下降规划模型233

三、地面浓度控制规划模型234

一、高斯模式及其变形模式236

第四节 大气模式研究进展236

二、统计模式237

三、大气压扩散相似模式238

四、K模式238

五、ADMS模型239

六、ATDL模型240

七、应用中应该注意的几个问题240

第七章 垃圾填埋场数学模型及其应用243

第一节 固体废物处理处置概述243

一、固体废物来源与分类243

二、固体废物处理与处置技术244

三、垃圾填埋场功能244

第二节 垃圾填埋场选址评价方法245

一、垃圾填埋场选址特点245

二、基于AHP法定权的多层复杂系统模糊集评价方法245

三、卫生填埋场选址的影响因素分析248

四、垃圾填埋场址选择的适宜性评价实例250

第三节 垃圾填埋场沉降模型252

一、垃圾填埋场沉降原理252

二、沉降分析和计算252

三、灰色模型测预254

第四节 垃圾填埋场中气体运移模型255

一、垃圾填埋场气体概况255

二、填埋场释放气体运移数学模型255

三、填埋场释放气体运移数值模型257

第五节 垃圾填埋场中水分运移模型258

一、概念模型259

二、数学模型260

第六节 垃圾填埋场封盖坡体稳定性分析模型262

一、降雨条件下非饱和渗流规律262

二、控制模型及Galerkin有限元数值模型262

三、降雨条件下的边坡稳定分析实例264

第七节 垃圾填埋场模型化研究进展265

第八章 核废料地质处置法安全性分析的THM耦合模型268

第一节 引言268

第二节 组织机构270

第三节 第一阶段研究的问题与方法270

一、远场的THM模型——BMT1270

二、多裂隙模型（BMT2）272

三、应力—流动耦合模型（TC1）273

第四节 耦合数学模型的描述274

一、程序THAMES的THM耦合数学模型274

二、程序MOTIF和THM耦合数学模型277

三、程序CASTEM2000的THM耦合数学模型278

四、程序ROCMAS的THM耦合数学模型280

五、程序UDEC的THM耦合数学模型281

六、线性和非线性分析程序的THM耦合数学模型282

第五节 DECOVALEX项目研究进展284

第九章 环境系统数学模型常用数值方法287

第一节 概述287

一、数值方法原理287

二、数值模拟特点287

第二节 有限差分法288

一、导数的差分近似288

二、一维弥散方程的差分格式290

三、二维弥散方程的差分格式295

第三节 有限单元法296

一、有限元的基本概念297

二、有限元法中常用的基函数299

三、一维弥散方程的有限单元法306

四、二维弥散方程的有限单元法309

第四节 边界元法313

第五节 数值方法研究进展315

第十章 环境系统模型参数识别318

第一节 水文参数的识别318

第二节 水力弥散系数的识别319

一、河流纵向弥散系数Ex估算319

二、河口纵向弥散系数Ex320

第三节 水质模型生化参数的识别321

一、耗氧系数k1的估值321

二、复氧系数k2的估值324

三、硝化系数kN的估值327

第四节 水质模型多参数的同时识别328

一、梯度法329

二、梯度法基本原理329

三、模拟退火算法331

四、遗传算法333

五、最速下降法334

六、阻尼最小二乘法337

七、HSY算法338

第五节 环境系统模型参数的反分析339

一、反分析概述339

二、反分析主要方法340

第六节 参数识别研究进展341

第十一章 环境系统工程数值模拟及其应用343

第一节 环境系统工程数值模拟软件概述343

一、环境系统工程数值模拟343

二、地表水质模型数值模拟软件发展概况345

三、地下水质模型数值模拟研究概况345

四、非点源污染模型研究概况346

五、以水质为中心的流域管理模型347

一、城市生态规划概况348

二、农业生态环境质量评价指标体系构建348

第二节 城市生态规划模型及其应用348

三、农业生态环境质量评价349

第三节 平原河网水污染预测数值模拟354

一、平原河网水质模型发展354

二、平原河网水质模型354

三、水质模型的检验358

四、水质模型的应用359

第四节 黄浦江上游河口水质预测数值模拟360

一、概述360

二、模型选择360

三、参数估值363

四、模型的检验365

第五节 地下水污染预测数值模拟367

一、济宁市地下水污染概况367

二、水文地质模型的建立367

三、数学模型的建立368

四、模型的校正和验证369

五、地下水水质预报369

第六节 城市大气气溶胶数值模拟370

一、气溶胶特性与污染源处理370

二、模式系统介绍370

三、模式模拟处理375

四、模式模拟结果376

第七节 填埋场气体迁移数值模拟380

一、填埋气体渗流的滑脱机制380

二、填埋气体迁移的滑逸耦合模型381

三、滑逸耦合数值模型的应用383

第八节 热—水—应力耦合弹塑性数值模拟385

一、引言385

二、THM耦合模型控制方程386

三、建立有限元格式388

四、算例390