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第1章 绪论1

1.1 环境介质的特点1

1.1.1 多介质迁移与转化特点2

1.1.2 多界面迁移的非线性特点2

1.1.3 多组分迁移特征2

1.1.4 多过程迁移特征2

1.1.5 多相流迁移特征2

1.1.6 多尺度转化特征3

1.1.7 多场耦合特征3

1.2 土壤、含水层与地下水4

1.2.1 基本概念4

1.2.2 土壤与地下水污染9

1.2.3 污染土壤与地下水修复10

1.3 多孔介质10

1.3.1 多孔介质的定义10

1.3.2 多孔介质的基本性质11

1.4 连续介质方法12

1.4.1 流体连续介质12

1.4.2 多孔连续介质14

1.5 有关渗流物理量的定义15

1.6 本书涉及的范围17

习题18

第2章 多孔介质渗流基本定律20

2.1 达西定律20

2.1.1 达西实验及其公式20

2.1.2 达西实验定律的适用范围23

2.2 达西定律的扩展23

2.2.1 均质各向同性多孔介质三维渗流定律23

2.2.2 非均质各向同性多孔介质渗流定律24

2.2.3 各向异性多孔介质渗流定律27

2.2.4 均匀可压缩流体的渗流定律28

2.2.5 多孔介质体系中固-液两相流动问题达西定律推广29

2.3 渗透系数29

2.4 二维潜水含水层地下水运动的裘布依假设31

2.5 二维承压含水层的导水系数33

习题34

第3章 多孔介质饱和渗流模型36

3.1 多孔介质体系的物理状态方程式36

3.1.1 均质等温流体密度的状态方程式36

3.1.2 多孔介质骨架的物理状态方程式38

3.2 多孔介质饱和渗流连续性方程式38

3.3 多孔介质饱和渗流基本微分方程式40

3.4 多孔介质饱和渗流基本微分方程式的另一种形式44

3.5 多孔介质渗流基本微分方程的扩展46

3.5.1 均质各向同性多孔介质46

3.5.2 多孔介质饱和稳定渗流方程式46

3.5.3 非均质各向异性多孔介质饱和渗流方程式47

3.5.4 存在源或汇的多孔介质饱和渗流方程式47

3.5.5 各向同性多孔介质的平面（xOy）二维渗流47

3.5.6 具有自由面的平面（xOy）二维渗流49

3.6 多孔介质饱和渗流积分方程式49

3.7 定解条件50

3.7.1 初始条件50

3.7.2 边界条件51

3.8 多孔介质饱和渗流数学模型57

3.9 河间地块内的地下水稳定渗流问题60

习题62

第4章 多孔介质非饱和渗流模型64

4.1 多孔介质非饱和渗流的基本概念64

4.1.1 含水量和饱和度64

4.1.2 毛细压力和测压水头64

4.1.3 给水度和持水度65

4.2 多孔介质非饱和渗流基本方程66

4.2.1 多孔介质非饱和渗流定律66

4.2.2 连续性方程69

4.2.3 非饱和渗流基本微分方程69

4.2.4 以含水量θ为变量的多孔介质非饱和渗流微分方程69

4.2.5 以毛细压力水头hc为变量的多孔介质非饱和渗流微分方程70

4.2.6 以水压强Pw为变量的多孔介质非饱和渗流微分方程71

4.2.7 考虑水和多孔介质压缩性的非饱和渗流方程72

4.2.8 多孔介质非饱和渗透系数的确定74

4.2.9 变饱和多孔介质中湿润相流体渗流方程75

4.2.10 变饱和多孔介质中非湿润相气体渗流方程75

4.3 定解条件76

4.3.1 初始条件76

4.3.2 边界条件77

4.4 多孔介质非饱和渗流数学模型78

4.4.1 垂直方向土柱的一维非饱和渗流问题78

4.4.2 水平方向土柱的一维非饱和渗流问题78

4.4.3 铅直方向土柱的一维饱和-非饱和渗流问题79

4.4.4 多孔介质三维饱和-非饱和渗流问题79

习题80

第5章 多孔介质污染物迁移模型81

5.1 多孔介质中污染物迁移机理81

5.1.1 污染物在多孔介质中的对流作用81

5.1.2 污染物在多孔介质中的分子扩散作用82

5.1.3 污染物在多孔介质中的机械弥散作用83

5.2 多孔介质中污染物迁移的对流-弥散方程86

5.3 污染物在多孔介质中的吸附与解吸附作用90

5.3.1 等温线性吸附91

5.3.2 等温非线性Langmuir吸附92

5.3.3 等温非线性Freundlich吸附92

5.3.4 动力学吸附（慢的、非平衡吸附）93

5.4 污染物在多孔介质中的衰减和转化作用93

5.4.1 发生在固体相中的源或汇项94

5.4.2 发生在液体相中的源或汇项94

5.4.3 存在点源污染时的点源或汇项99

5.4.4 多孔介质中的非移动水效应100

5.4.5 固-液相互作用发生链式衰减时的多孔介质污染物迁移方程101

5.5 多孔介质多相多组分污染物迁移的一般方程101

5.6 多孔介质中流体密度变化时的污染物迁移方程102

5.7 污染物在多孔介质中迁移规律概述103

5.8 定解条件104

5.8.1 初始条件104

5.8.2 边界条件104

5.9 多孔介质中污染物迁移的数学模型108

5.9.1 一维半无限域含水层污染物迁移模型的解析解法（非平衡吸附-对流-弥散-衰减方程）108

5.9.2 一维半无限域含水层污染物迁移模型的解析解法（平衡吸附-对流-弥散-连续链式衰减方程）109

习题110

第6章 多孔介质污染物迁移数学模型的解析解法112

6.1 多孔介质污染物迁移一维数学模型的解析解法112

6.1.1 半无限长柱状多孔介质污染物迁移一维数学模型的解析解法（对流-弥散方程）112

6.1.2 纵向弥散系数DL的反演计算117

6.1.3 无限域含水层污染物迁移一维数学模型的解析解法（吸附-对流-弥散方程）121

6.1.4 多孔介质含水层污染物迁移一维稳态数学模型的解析解法（考虑对流-弥散-化学反应衰减作用）123

6.2 多孔介质污染物迁移二维数学模型的解析解法124

6.2.1 多孔介质含水层的二维弥散问题124

6.2.2 多孔介质含水层的一维对流二维弥散问题127

6.2.3 水平面内的二维渗流二维弥散问题128

6.2.4 水平面内的一维渗流二维弥散问题（对流-弥散-吸附-衰减）131

6.2.5 二维稳态问题132

6.3 多孔介质污染物迁移三维数学模型的解析解法134

习题135

第7章 多孔介质传热过程及数学模型（选学内容）136

7.1 多孔介质热量传输的基本定理136

7.2 多孔介质体系的热量传输方程138

7.2.1 连续方程138

7.2.2 稳定渗流的热传输方程140

7.2.3 运动坐标系下的热量传输方程140

7.3 多孔介质内流体的热量传输方程140

7.3.1 对流作用引起水的热通量的变化量141

7.3.2 热传导与热弥散作用引起水的热通量的变化量141

7.3.3 固相与水相热交换作用引起水的热通量的变化量141

7.3.4 多孔介质中水相的热传输方程141

7.4 多孔介质内固相的热传输方程142

7.5 多孔介质热传输数学模型143

7.5.1 初始条件143

7.5.2 边界条件143

7.5.3 多孔介质传热问题的数学模型及其解析解143

习题144

第8章 滨海地区多孔介质含水层中的海水入侵动力学模型（选学内容）145

8.1 海水入侵的基本概念与危害145

8.2 海水入侵的突变面模型146

8.2.1 海水入侵的突变面模型的一般表述146

8.2.2 Ghyben-Herzberg近似解149

8.2.3 海水入侵的垂向剖面稳态突变面模型150

8.3 海水入侵的对流-弥散模型151

8.3.1 海水入侵过程的变密度渗流方程151

8.3.2 海水入侵过程的盐分迁移方程152

8.3.3 海水入侵过程的定解条件153

习题153

参考文献155