地表水环境数值模拟与预测——EFDC建模技术及案例实训
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作者李一平,龚然,(美)保罗·克雷格
出版社科学出版社
ISBN9787030611031
出版时间2019-06
装帧平装
开本16开
定价259元
货号1201902591
上书时间2024-12-03
商品详情
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目录
序
前言
1绪论1
1.1引言1
1.2地表水环境数学模型简述2
1.2.1水动力学模型2
1.2.2水质模型3
1.2.3水生态模型3
1.3地表水环境数学模型研究热点和发展趋势4
1.3.1模型参数敏感性和不确定性4
1.3.2模型模拟的精度影响因素6
1.3.3模型应用范围的扩展7
1.3.4模型综合化、平台化和法规化8
1.3.5模型与新兴技术的结合8
1.4常用地表水环境数学模型功能对比及EFDC模型简介9
1.4.1常用地表水环境数学模型功能对比9
1.4.2环境流体动力学模型（EFDC）及EFDC_Explorer简介10
参考文献18
2环境流体动力学模型（EFDC）基本理论22
2.1水动力模块22
2.1.1水平和垂向坐标系统22
2.1.2水动力基本方程23
2.1.3垂向紊流闭合24
2.1.4EFDC模型垂向分层选项26
2.2物质输运模块28
2.2.1对流-扩散传输的基本方程28
2.2.2染料/水龄28
2.3温度和传热模块29
2.3.1热传递的基本方程29
2.3.2水体表面热交换29
2.3.3沉积床温度模块32
2.3.4冰封模块33
2.4泥沙输运模块34
2.4.1悬浮泥沙输运的基本方程35
2.4.2原有的EFDC模型泥沙输运模块35
2.4.3新的泥沙输运解决方案（SEDZLJ模型）41
2.5水质与富营养化模块49
2.5.1概述49
2.5.2水柱富营养化控制方程51
2.5.3水生植物和附生植物64
2.5.4大型藻类/底栖藻类70
2.5.5沉积成岩与内源释放71
2.6有毒物质污染与运移模块75
2.6.1基本方程76
2.6.2有毒物质损失项77
2.7拉格朗日粒子追踪模块78
2.7.1基本方程和随机游动78
2.7.2溢油模型79
参考文献79
3地表水环境模型构建程序与EFDC_Explorer基本功能82
3.1地表水环境模型构建程序及方法82
3.1.1问题分析和对象识别82
3.1.2模型的选择85
3.1.3研究区域的确定和网格划分87
3.1.4边界条件与初始条件的确定89
3.1.5模型参数不确定性和敏感性分析91
3.1.6模型的率定和验证95
3.1.7模拟结果展现与分析96
3.2EFDC_Explorer（EE）基本概述100
3.2.1Windows系统环境协议100
3.2.2提示工具和Operator函数100
3.2.3单位和术语101
3.2.4EE文件101
3.3EE8.3主要工具栏103
3.3.1EFDC模型目标文件管理103
3.3.2Julian日期与公历日期的转换器105
3.3.3常用工具包106
3.3.4网格工具和实用程序106
3.3.5文本编辑107
3.3.6运行模型107
3.3.7运行时间108
3.3.8平面视图查看器109
3.3.9剖面视图查看器109
3.3.10生成新模型110
3.4前处理操作界面111
3.4.1地图选项卡111
3.4.2描述选项卡112
3.4.3区域选项卡112
3.4.4激活模块选项卡121
3.4.5时间/链接选项卡122
3.4.6水动力选项卡123
3.4.7波浪选项卡130
3.4.8盐度选项卡130
3.4.9温度选项卡131
3.4.10染料/水龄选项卡133
3.4.11泥沙选项卡135
3.4.12水质选项卡141
3.4.13拉格朗日粒子追踪（LPT）选项卡147
3.5后处理操作界面150
3.5.1模型率定150
3.5.2模型比较158
3.6ViewPlan（2D）平面视图159
3.6.1模拟结果加载161
3.6.2ViewPlan视窗162
3.6.3ViewPlan显示选项171
3.6.4常规预处理功能175
3.6.5常用后处理功能176
3.6.6ViewPlan主要视图选项177
3.7ViewProfile（2D）剖面视图193
3.7.1切面/剖面194
3.7.2主要显示选项194
3.7.3功能键196
参考文献197
4河流水动力模拟案例实训198
4.1项目概况198
4.2河流CVLGrid曲线正交网格绘制199
4.2.1网格构建199
4.2.2网格文件导入EE8.3及时间步长确定208
4.3边界条件设置212
4.3.1设置水位边界条件时间序列212
4.3.2设置排污口流量边界条件时间序列214
4.3.3设置燃料浓度边界条件215
4.3.4模型边界位置及类型设置215
4.4初始条件设置220
4.4.1水位数据导入220
4.4.2Dye模块激活220
4.5模型率定验证223
4.5.1模型率定验证步骤223
4.5.2率定验证结果225
4.5.3模拟结果分析225
4.6模型使用小结227
参考文献228
5浅水湖泊水动力和富营养化模拟案例实训229
5.1水动力模拟案例229
5.1.1项目概况229
5.1.2网格划分及时间步长确定230
5.1.3边界条件设置235
5.1.4初始条件设置243
5.1.5模型参数不确定性和敏感性分析244
5.1.6模型的率定和验证253
5.1.7情景模拟方案256
5.1.8模拟结果与讨论257
5.1.9水动力模型使用小结259
5.2水质富营养化模拟案例260
5.2.1项目概况260
5.2.2边界条件设置261
5.2.3初始条件和参数设置266
5.2.4模型参数不确定性和敏感性分析271
5.2.5模型率定和验证281
5.2.6情景模拟方案285
5.2.7模拟结果与讨论285
5.2.8水质富营养化模型使用小结289
5.3沉积物成岩模拟案例289
5.3.1项目概况289
5.3.2网格划分292
5.3.3边界条件设置292
5.3.4初始条件设置294
5.3.5不确定性和敏感性分析295
5.3.6模型率定验证298
5.3.7沉积物成岩模型关键参数设置300
5.3.8模拟结果与讨论304
5.3.9沉积成岩模型使用小结309
参考文献309
6深水水库水动力及水温数值模拟案例实训312
6.1项目概况312
6.1.1项目背景与研究目标312
6.1.2项目区域概况313
6.2网格划分和时间步长设置314
6.2.1网格划分314
6.2.2时间步长设置316
6.3边界条件设置317
6.3.1流量数据318
6.3.2水温数据320
6.3.3风场数据321
6.3.4大气数据322
6.4初始条件设置323
6.5模型率定验证325
6.5.1模型的校验325
6.5.2模型关键参数设置326
6.6情景模拟方案327
6.6.1研究水位下降对水动力过程的影响327
6.6.2σ坐标水平压力梯度误差降低方法327
6.6.3SGZ混合坐标下水平压力梯度误差降低方法329
6.7模拟结果与讨论330
6.7.1探究水位下降对水动力过程的影响330
6.7.2σ坐标下水平压力梯度误差降低方法334
6.7.3SGZ混合坐标下水平压力梯度误差降低方法335
6.8模型使用小结339
参考文献340
7河口泥沙输移及盐水入侵模拟案例实训342
7.1项目概况342
7.2网格划分及相关设置343
7.2.1网格划分类型343
7.2.2网格划分344
7.2.3地形高程设置347
7.2.4时间步长设置348
7.3边界条件设置349
7.3.1流量数据349
7.3.2示踪剂数据351
7.3.3盐度数据353
7.3.4潮汐调和数据353
7.3.5泥沙数据354
7.3.6边界条件设置步骤356
7.4初始条件设置359
7.5模型关键参数设置361
7.5.1模块确定361
7.5.2水动力参数362
7.5.3泥沙参数363
7.6模型率定验证366
7.7模拟结果与讨论368
7.7.1流场分布368
7.7.2盐水入侵模拟分析371
7.7.3泥沙输移模拟分析373
7.8模型使用小结376
参考文献377
8EFDC_Explorer常见问题及处理方法378
8.1模型代码结构378
8.1.1EFDC程序及功能简介378
8.1.2模型的输入文件381
8.2水动力模块常见问题解析384
8.2.1网格与坐标系统384
8.2.2常见运行错误386
8.2.3干湿边界问题387
8.2.4Jetplume和Nearfield模型388
8.2.5垂向黏滞系数和扩散系数388
8.2.6风场设置392
8.2.7气象数据设置（ASER.INP）394
8.2.8水动力模块率定验证参数396
8.2.9时间步长设置396
8.2.10风浪模块397
8.2.11热启动397
8.2.12其他问题399
8.3运输模块常见问题解析399
8.3.1染料（dye）399
8.3.2水龄（waterage）400
8.4温度和热传输模块常见问题解析401
8.5泥沙模块常见问题解析402
8.6有毒物质模块常见问题解析406
8.7水质模块常见问题解析406
8.7.1水质边界设置406
8.7.2TSS406
8.7.3藻类406
8.7.4水质指标408
……
内容摘要
本书为介绍环境流体动力学模型（EnvironmentalFluidDynamicsCode,EFDC）理论及使用方法的专门著作。EFDC模型是EPA推荐使用的地表水模型，可模拟三维的水动力、泥沙输运、物质输移、水质、沉水植物以及底泥沉积成岩等过程，最早由美国弗吉尼亚海洋研究所JohnM.Hamrick博士于1988年开始开发，现型已经成功应用于100个以上的水体，涉及河流、湖泊、水库、湿地、河口、海湾和海岸带等，用以解决水环境预测与评价、工程项目方案决策、发展Ls计划等问题。自1998年以来，DSI公司（DynamicSolutions-International,LLC）为EFDC模型程序提供改进，包括增添许多新的功能和特性，现称为EFDC+模型，并开发用户界面EFDC-Explorer（EE）。
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