环境水力学

第一章 绪论 1

1-1环境水力学的任务以及与其他学科的关系 1

1-1-1环境水力学形成的背景 1

1-1-2环境水力学的形成与发展 3

1-1-3目的和任务 3

1-1-4研究方法 6

1-2环境水力学的基本概念 7

1-2-1浓度与水域中的污染物 7

1-2-2稀释度、密度与密度分层水体 9

1-3物质在水体内迁移的主要方式 10

1-4环境水力学研究的主要领域及发展趋势 11

1-4-1研究的主要领域 11

1-4-2发展趋势 12

习题 12

第二章 分子扩散 13

2-1物质的传递与扩散现象 13

2-2分子扩散的费克定律 13

2-3扩散方程——费克第二定律 16

2-3-1静止水体中的扩散方程 16

2-3-2层流运动水体中的扩散方程 18

2-4静止水体中瞬时平面源一维扩散方程 19

2-4-1静止水体中一维扩散方程求解 19

2-4-2静止水体中一维扩散方程求解结果的分析 24

2-5静止水体中瞬时点源在二维及三维空间的扩散 27

2-6静止水体中瞬时分布源的扩散 28

2-6-1一维起始无限分布源的扩散 28

2-6-2一维起始有限分布源的扩散 30

2-6-3二维起始有限分布源的扩散 31

2-6-4三维起始有限分布源的扩散 32

2-7静止水体中时间连续源的扩散 32

2-7-1时间连续点源的一维扩散（等强度连续点源的一维扩散） 32

2-7-2时间连续点源的三维扩散 35

2-7-3变强度连续点源的一维扩散 36

2-7-4变强度分布连续源的一维扩散 37

2-8层流水体中移流扩散方程的解 37

2-8-1瞬时点源的移流扩散 37

2-8-2时间连续点源的移流扩散 39

2-9有边界反射情况下的扩散 42

2-9-1一侧有边界的一维扩散 42

2-9-2两侧有边界的一维扩散 43

2-10应用 44

2-11用随机游动（Random Walk）来分析分子扩散现象 46

习题 48

附录2 51

附录2-1关于误差函数的基本知识 51

附录2-2瞬时点源一维扩散方程的推导 52

附录2-3浓度分布特性 55

附录2-4时间连续源扩散方程解的推导 57

第三章 紊动扩散 59

3-1紊流的时间平均与统计平均 59

3-2紊流的脉动强度及相关系数 60

3-2-1欧拉空间相关和紊流尺度 60

3-2-2拉格朗日时间相关和紊流尺度 61

3-3紊动扩散的泰勒理论——拉格朗日法 62

3-4紊动扩散的欧拉法 66

3-5河流中的紊流扩散系数 68

习题 70

第四章 剪切流的离散 72

4-1剪切流的离散方程 73

4-2圆断面管流中的离散 76

4-2-1圆管层流中的离散 76

4-2-2圆管紊流中的离散 80

4-3二维明渠中的离散 82

4-4河流中的纵向离散系数 86

习题 94

附录4 95

附录4-1柱坐标系下圆管层流的方程推导 95

附录4-2圆管层流中扩散物质流量推导过程 96

附录4-3圆管紊流中断面平均流速推导过程 96

附录4-4圆管紊流中纵向离散系数E的推导 97

附录4-5圆管紊流中纵向离散方程的推导 97

第五章 污染物质在河流中的扩散与混合 98

5-1污染带计算 99

5-1-1污染带浓度分布 99

5-1-2污染带宽度的确定 102

5-1-3达到全断面均匀混合的距离 102

5-2用累积流量坐标计算天然河流中二维扩散 106

5-2-1用累积流量坐标表达的二维扩散方程 107

5-2-2关于横向扩散因素K及无量纲累积坐标p的计算 108

习题 109

第六章 射流、羽流及浮射流 112

6-1概述 112

6-1-1射流的一般概念 112

6-1-2紊动射流的特性 114

6-1-3射流问题的分析途径 115

6-2平面淹没紊动射流 116

6-3圆形淹没紊动射流 121

6-4静止液体中的浮力羽流 127

6-5静止均质（无密度分层）及线性密度分层环境中的圆形浮射流 135

6-6静止均质（无密度分层）及线性密度分层环境中的二维（长方孔）浮射流 151

习题 157

附录6 159

附录6-1静止均质环境中圆形浮射流轨迹及射流厚度求解图 159

附录6-2静止均质环境中圆形浮射流稀释度求解图 161

参考文献 163