環(huán)境水力學(xué)ch1課件

1、2022-1-311環(huán)境工程教研室 鄭天柱Tel:7979480E_mail: 2022-1-312第一章第一章 緒論緒論第一節(jié)第一節(jié) 環(huán)境水力學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容環(huán)境水力學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容 1 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念 2 2、污染物在水環(huán)境中發(fā)生的過程、污染物在水環(huán)境中發(fā)生的過程 3 3、從環(huán)境水力學(xué)的角度、從環(huán)境水力學(xué)的角度, ,對污染源進(jìn)行分類對污染源進(jìn)行分類 4 4、環(huán)境水力學(xué)的研究進(jìn)展、環(huán)境水力學(xué)的研究進(jìn)展第二節(jié)幾個(gè)概念和研究方法第二節(jié)幾個(gè)概念和研究方法 1 1、幾種假定、幾種假定 2 2、有關(guān)概念、有關(guān)概念 3 3、環(huán)境水力學(xué)主要研究方法、環(huán)境水力學(xué)主要研究方法2

2、022-1-313第一節(jié)第一節(jié)環(huán)境水力學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容環(huán)境水力學(xué)的任務(wù)和研究內(nèi)容2022-1-314產(chǎn)生背景產(chǎn)生背景工農(nóng)業(yè)發(fā)展使水體遭受嚴(yán)重污染，人類社會的進(jìn)一步發(fā)展受到制約。水環(huán)境保護(hù)和水資源的可持續(xù)利用已成為當(dāng)今世界面臨的主要任務(wù)之一。各種水環(huán)境問題的解決需要統(tǒng)籌考慮水量和水質(zhì)，而由于流體運(yùn)動所導(dǎo)致的污染物質(zhì)的擴(kuò)散、隨流輸移問題是基礎(chǔ)。環(huán)境水力學(xué)應(yīng)運(yùn)而生2022-1-3151 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念1 1）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容 環(huán)境水力學(xué)環(huán)境水力學(xué)主要研究地表及地下水域中主要研究地表及地下水域中物質(zhì)的物質(zhì)的輸移、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化規(guī)律輸移、擴(kuò)散和轉(zhuǎn)化

3、規(guī)律，建立其，建立其分析分析計(jì)算方法計(jì)算方法，確定物質(zhì)濃度的，確定物質(zhì)濃度的時(shí)空分布及其應(yīng)時(shí)空分布及其應(yīng)用用。2022-1-3161 1）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容 廣義地講，環(huán)境水力學(xué)是研究與環(huán)境有關(guān)的水力學(xué)廣義地講，環(huán)境水力學(xué)是研究與環(huán)境有關(guān)的水力學(xué)問題。除問題。除水污染問題水污染問題，還有許多其它方面的問題，還有許多其它方面的問題，如水土保持、河道沖淤、洪水破壞作用、水生態(tài)問如水土保持、河道沖淤、洪水破壞作用、水生態(tài)問題等等。題等等。 美國環(huán)境水力學(xué)技術(shù)委員會提出美國環(huán)境水力學(xué)技術(shù)委員會提出“環(huán)境水力學(xué)環(huán)境水力學(xué)特別特別著重于將著重于將物理因素物理因素（水動力學(xué)、泥砂

4、輸移和地形條（水動力學(xué)、泥砂輸移和地形條件）、件）、化學(xué)因素化學(xué)因素（保守與非保守物質(zhì)的傳輸、反應(yīng)（保守與非保守物質(zhì)的傳輸、反應(yīng)動力學(xué)和水質(zhì)）和動力學(xué)和水質(zhì)）和生物因素生物因素（生態(tài)學(xué)）作為一個(gè)系（生態(tài)學(xué)）作為一個(gè)系統(tǒng)來進(jìn)行研究統(tǒng)來進(jìn)行研究”。 1 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念2022-1-3171 1）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容 傳統(tǒng)水力學(xué)主要是研究水流自身運(yùn)動規(guī)律，如流速場。 環(huán)境水力學(xué)（污染水力學(xué)）則主要是研究水體中所含物質(zhì)的運(yùn)動規(guī)律，如濃度場。1 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念2022-1-3181 1）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容）環(huán)境水力學(xué)及

5、其研究內(nèi)容 擴(kuò)散、輸移作用在排放口近區(qū)主要是射流運(yùn)動性質(zhì)，在遠(yuǎn)區(qū)則屬隨流擴(kuò)散性質(zhì)。近 區(qū)遠(yuǎn) 區(qū)排污口2022-1-3191 1）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容）環(huán)境水力學(xué)及其研究內(nèi)容 研究內(nèi)容研究內(nèi)容n 水流紊流混合的基本理論水流紊流混合的基本理論n 河流中污染物的混合與輸移規(guī)律河流中污染物的混合與輸移規(guī)律n 潮汐河口及沿海岸地帶污染物的混合與輸移規(guī)律潮汐河口及沿海岸地帶污染物的混合與輸移規(guī)律n 湖泊及水庫中污染物的混合與輸移規(guī)律湖泊及水庫中污染物的混合與輸移規(guī)律1.1.河流水質(zhì)模型河流水質(zhì)模型1 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念2022-1-31102）環(huán)境水力學(xué)的任務(wù) 研究環(huán)境污染問題，

6、人們最關(guān)心的是研究環(huán)境污染問題，人們最關(guān)心的是污染物污染物濃度在空間的分布規(guī)律濃度在空間的分布規(guī)律。 一般來說，污染危害程度取決于污染物的濃度。一般來說，污染危害程度取決于污染物的濃度。（有時(shí)也要考慮它的總量問題）（有時(shí)也要考慮它的總量問題） 環(huán)境水力學(xué)的環(huán)境水力學(xué)的主要任務(wù)主要任務(wù)，就是要研究污染物排入，就是要研究污染物排入水體以后，由于擴(kuò)散、輸移所造成的污染物濃度水體以后，由于擴(kuò)散、輸移所造成的污染物濃度隨隨空間空間和和時(shí)間時(shí)間的變化關(guān)系。的變化關(guān)系。1 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念2022-1-31113）環(huán)境水力學(xué)的應(yīng)用 污染物濃度在水體中的分布狀況，是進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)污染物

7、濃度在水體中的分布狀況，是進(jìn)行水質(zhì)評價(jià)的基本依據(jù)。的基本依據(jù)。 水作為資源，具有水作為資源，具有“量量”和和“質(zhì)質(zhì)”這兩個(gè)屬性。過去一這兩個(gè)屬性。過去一個(gè)時(shí)期，人們在研究水資源的開發(fā)利用時(shí)，僅著眼于對個(gè)時(shí)期，人們在研究水資源的開發(fā)利用時(shí)，僅著眼于對水的量作出預(yù)報(bào)和規(guī)劃。水的量作出預(yù)報(bào)和規(guī)劃。 環(huán)境水力學(xué)的成果廣泛應(yīng)用于環(huán)境水力學(xué)的成果廣泛應(yīng)用于水質(zhì)評價(jià)、水質(zhì)預(yù)報(bào)、水水質(zhì)評價(jià)、水質(zhì)預(yù)報(bào)、水質(zhì)規(guī)劃與管理以及水資源保護(hù)等方面質(zhì)規(guī)劃與管理以及水資源保護(hù)等方面。2022-1-31123）環(huán)境水力學(xué)的應(yīng)用 在環(huán)境工程中，如在環(huán)境工程中，如選擇排污口的位置、設(shè)計(jì)排污建筑物選擇排污口的位置、設(shè)計(jì)排污建筑物的型

8、式的型式等，都要應(yīng)用環(huán)境水力學(xué)的有關(guān)理論。等，都要應(yīng)用環(huán)境水力學(xué)的有關(guān)理論。 在水環(huán)境整治中，有關(guān)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，都必須熟悉在水環(huán)境整治中，有關(guān)工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)，都必須熟悉和應(yīng)用和應(yīng)用環(huán)境水力學(xué)環(huán)境水力學(xué)的知識。的知識。1 1、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念、環(huán)境水力學(xué)有關(guān)概念圖圖1 排放口示意圖排放口示意圖 Fig.1 Schematic diagram of the outfall 2022-1-31134 4）學(xué)習(xí)本課程目的）學(xué)習(xí)本課程目的 了解污染物在河流中混合輸移規(guī)律了解污染物在河流中混合輸移規(guī)律 掌握基本原理和實(shí)用的估算方法掌握基本原理和實(shí)用的估算方法 為后繼課程和今后工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)為后繼

9、課程和今后工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)要求：上課要主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究將上課時(shí)的多媒體教案從教師手中轉(zhuǎn)化為自己的認(rèn)知工具 ，主動參與、發(fā)現(xiàn)、探究。獨(dú)立完成作業(yè)同學(xué)之間相互交流，一起討論，但一定要獨(dú)立完成作業(yè)。2022-1-31142 2、污染物在、污染物在水環(huán)境水環(huán)境中發(fā)生的過程中發(fā)生的過程水環(huán)境是指一切影響水的水環(huán)境是指一切影響水的貯存、循環(huán)、分布以及其化貯存、循環(huán)、分布以及其化學(xué)和物理特性的各種自然因?qū)W和物理特性的各種自然因素的總體。素的總體。它是一個(gè)與水、水它是一個(gè)與水、水生生物和污染等有生生物和污染等有關(guān)的綜合體。關(guān)的綜合體。2022-1-31152 2、污染物在水環(huán)境中發(fā)生的過程、污染物在水

10、環(huán)境中發(fā)生的過程污染源污染源轉(zhuǎn) 化稀釋擴(kuò)散遷移傳遞分子擴(kuò)散分子擴(kuò)散紊動擴(kuò)散紊動擴(kuò)散剪切離散剪切離散吸收與解吸吸收與解吸凝聚與分散凝聚與分散沉降與再懸浮沉降與再懸浮化學(xué)轉(zhuǎn)化化學(xué)轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化生物轉(zhuǎn)化物理轉(zhuǎn)化物理轉(zhuǎn)化2022-1-3116對上述過程分析可知：對上述過程分析可知： 環(huán)境水力學(xué)是研究污染物進(jìn)入環(huán)境水體后的稀環(huán)境水力學(xué)是研究污染物進(jìn)入環(huán)境水體后的稀釋擴(kuò)散規(guī)律的，屬于釋擴(kuò)散規(guī)律的，屬于物理過程物理過程。 污染物在水環(huán)境中的動力學(xué)過程，其能量來源污染物在水環(huán)境中的動力學(xué)過程，其能量來源有動能、化學(xué)能和生物能，但歸根結(jié)底來自于有動能、化學(xué)能和生物能，但歸根結(jié)底來自于太陽能。太陽能。2022-1-

11、3117動力學(xué)過程水體水體流動流動所產(chǎn)生的所產(chǎn)生的動能動能是污染物在水體中稀釋擴(kuò)是污染物在水體中稀釋擴(kuò)散過程的主要?jiǎng)恿?。散過程的主要?jiǎng)恿ΑＳ袡C(jī)污染物在水環(huán)境中有機(jī)污染物在水環(huán)境中轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化的動力則主要源自的動力則主要源自化化學(xué)能學(xué)能和和生物能生物能。 因此，因此，污染物在水環(huán)境中所發(fā)生的動力學(xué)過污染物在水環(huán)境中所發(fā)生的動力學(xué)過程就是各種不同形式程就是各種不同形式能量傳遞和轉(zhuǎn)化能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過程。的過程。 2022-1-31183 3、污染源的分類、污染源的分類主要從環(huán)境水力學(xué)的角度進(jìn)行分類。主要從環(huán)境水力學(xué)的角度進(jìn)行分類。2022-1-31193 3、污染源的分類、污染源的分類1 1）從源進(jìn)入

12、水環(huán)境的時(shí)間過程來分）從源進(jìn)入水環(huán)境的時(shí)間過程來分n 瞬時(shí)源瞬時(shí)源 污染物在很短時(shí)間內(nèi)泄入水體n 時(shí)間連續(xù)源時(shí)間連續(xù)源 污染物持續(xù)泄入水體 2022-1-31203 3、污染源的分類、污染源的分類2 2）從源進(jìn)入水環(huán)境的空間關(guān)系來分）從源進(jìn)入水環(huán)境的空間關(guān)系來分n點(diǎn)源點(diǎn)源 源占有的空間尺度源占有的空間尺度相對很小相對很小，作為點(diǎn)，作為點(diǎn)考慮不影響計(jì)算精度。考慮不影響計(jì)算精度。n線源線源 源在空間上占有一定長度。源在空間上占有一定長度。n面源面源 源均勻分布在平面上。源均勻分布在平面上。i.i.體源體源 實(shí)際污染源占有一定的空間體積。實(shí)際污染源占有一定的空間體積。2022-1-31213 3、污

13、染源的分類、污染源的分類3 3）以污染物進(jìn)入水體的運(yùn)動性狀來分）以污染物進(jìn)入水體的運(yùn)動性狀來分n射流射流 污水相對于環(huán)境水體具有附加動量n羽流羽流 污水密度小于環(huán)境水體的密度，因而具有浮力。n浮射流浮射流 污水同時(shí)具有動量和浮力。i.i. 隨流隨流 沒有附加動量和浮力，污染物進(jìn)入水環(huán)境后就隨同水流一起作遷移運(yùn)動。2022-1-31224、環(huán)境水力學(xué)研究進(jìn)展我國從50年代起，就已對火電廠的冷卻水問題、河口的鹽水入侵問題和地下水的溶質(zhì)運(yùn)移問題等進(jìn)行了研究。 70年代之后，隨著水環(huán)境問題研究的深入和相關(guān)學(xué)科及應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境水力學(xué)已逐步成為水力學(xué)的一個(gè)重要學(xué)科分支。2022-1-31234、環(huán)境

14、水力學(xué)研究進(jìn)展1、環(huán)境水力學(xué)中已展開深入研究的領(lǐng)域 對靜止和動水環(huán)境中射流的一些基本原理、基本規(guī)律研究 對管道及明渠中異質(zhì)混合的理論研究 對一些特殊的水體環(huán)境，如河口、海灣（有密度分層、潮汐作用等）、湖泊、水庫（有溫度分層等）中污染物質(zhì)輸移擴(kuò)散的基本原理的研究 對平原河網(wǎng)水污染控制模型的研究 對水環(huán)境中石油污染、有機(jī)污染、重金屬遷移轉(zhuǎn)化等的數(shù)學(xué)模型研究 地下水中的溶質(zhì)運(yùn)移模型研究等2022-1-31244、環(huán)境水力學(xué)研究進(jìn)展2、近年來環(huán)境水力學(xué)研究的主要進(jìn)展(1)遠(yuǎn)區(qū)紊動擴(kuò)散與離散的研究從對規(guī)則邊界中的恒定流動向復(fù)雜流動和非恒定流動發(fā)展。如天然河流、山區(qū)河流、分汊河段、交匯河段、潮汐河段、尾流

15、、分層流等。 (2)與污染近區(qū)有關(guān)的射流理論由規(guī)則邊界中靜止環(huán)境內(nèi)的平面與單孔射流向復(fù)雜流動中的復(fù)雜射流發(fā)展。如橫流、分層流、淺水域射流，潮汐流中的多孔射流、表面射流、旋動射流等。 2022-1-31254、環(huán)境水力學(xué)研究進(jìn)展射流理論在水污染問題中的一個(gè)重要應(yīng)用是分析計(jì)算排污混合區(qū)。美國環(huán)境保護(hù)局推薦的模型 1985年美國環(huán)境保護(hù)局推薦了5個(gè)污水排海稀釋度計(jì)算模型（UPLUME，UOUTPLM，UMERGE，UDKHDEN和ULINE） 1992年推出了RSB和UM兩個(gè)計(jì)算模型 1995年將RSB和UM兩個(gè)模型并入含有遠(yuǎn)區(qū)稀釋度計(jì)算的PLUMES軟件，從而使PLUMES模型能進(jìn)行近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)的稀

16、釋計(jì)算。 1993年美國康乃爾大學(xué)Jirka等建立了一個(gè)基于長度尺度的CORMIX模型，它實(shí)際上是一個(gè)含有大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的專家系統(tǒng)，適用于對可能的初始混合情況進(jìn)行篩選。 自20世紀(jì)80年代后期以來，我國污水排江排海工程有了很大的發(fā)展，在總結(jié)國內(nèi)外污染混合區(qū)計(jì)算的基礎(chǔ)上，我國學(xué)者編著了排污混合區(qū)分析計(jì)算指南、污水排海工程導(dǎo)論 等。2022-1-31264、環(huán)境水力學(xué)研究進(jìn)展(3)使時(shí)均流場與物質(zhì)濃度場控制方程封閉的紊流模型由簡單模型向精細(xì)模型發(fā)展，如 k-雙方程紊流模型，雷諾應(yīng)力傳輸方程模型及大渦模擬等。 20世紀(jì)90年代以來，基于多種紊流模型的計(jì)算軟件已走向商業(yè)化，例如FLUENT，Star-C

17、D，Phoenix及CFX等軟件。2022-1-31274、環(huán)境水力學(xué)研究進(jìn)展(4)水流水質(zhì)計(jì)算模型由零維、一維穩(wěn)態(tài)模型向二維、三維動態(tài)模型發(fā)展；被模擬的狀態(tài)變量不斷增多，由開始的幾個(gè)增加到二三十個(gè)，模擬的變量由非生命物質(zhì)如“三氧”（溶解氧、生化需氧及化學(xué)需氧）、“三氮”（氨氮、亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮）等等向細(xì)菌、藻類、浮游動物、底棲動物等水生生物發(fā)展；2022-1-31284、環(huán)境水力學(xué)研究進(jìn)展目前國內(nèi)外常用的河流水質(zhì)模型： 美國環(huán)境保護(hù)局研制的QUAL2，WASP5及BASINS 美國陸軍工程兵團(tuán)研制的CE-QUAL-RI，CE-QUAL-RIV1，CE-QUAL-W2及WQRRS 美國地質(zhì)

18、調(diào)查局研制的GENSCN和MMS 丹麥水力研究所研制的MIKE11，MIKE21，MIDE3及MIKE SHE等。2022-1-3129小結(jié)： 遠(yuǎn)區(qū)紊動擴(kuò)散的研究從規(guī)則邊界條件下恒定流動遠(yuǎn)區(qū)紊動擴(kuò)散的研究從規(guī)則邊界條件下恒定流動向復(fù)雜流動和非恒定流動發(fā)展向復(fù)雜流動和非恒定流動發(fā)展。 與污染近區(qū)有關(guān)的，由規(guī)則邊界靜止環(huán)境內(nèi)的平與污染近區(qū)有關(guān)的，由規(guī)則邊界靜止環(huán)境內(nèi)的平面與單孔射流向復(fù)雜流動中的射流發(fā)展。面與單孔射流向復(fù)雜流動中的射流發(fā)展。 紊流模型由簡單模型向精細(xì)模型發(fā)展紊流模型由簡單模型向精細(xì)模型發(fā)展。 水流水質(zhì)計(jì)算模型由零維、一維穩(wěn)態(tài)模型向二水流水質(zhì)計(jì)算模型由零維、一維穩(wěn)態(tài)模型向二維、三維動

19、態(tài)模型發(fā)展維、三維動態(tài)模型發(fā)展。 數(shù)字圖像處理技術(shù)在環(huán)境水力學(xué)試驗(yàn)中的應(yīng)用數(shù)字圖像處理技術(shù)在環(huán)境水力學(xué)試驗(yàn)中的應(yīng)用。2022-1-3130環(huán)境水力學(xué)的發(fā)展趨勢 1 1）研究對象由無生命組分向有生命組分，環(huán)境水）研究對象由無生命組分向有生命組分，環(huán)境水力學(xué)向生態(tài)水力學(xué)發(fā)展力學(xué)向生態(tài)水力學(xué)發(fā)展 。 20世紀(jì)世紀(jì)60年代以前，環(huán)境水力學(xué)僅限于研究水域中非生年代以前，環(huán)境水力學(xué)僅限于研究水域中非生命物質(zhì)的擴(kuò)散、輸移與轉(zhuǎn)化規(guī)律，命物質(zhì)的擴(kuò)散、輸移與轉(zhuǎn)化規(guī)律，70年代以來，隨著水年代以來，隨著水體富營養(yǎng)化等生態(tài)問題的突出，其研究對象擴(kuò)展到藻類、體富營養(yǎng)化等生態(tài)問題的突出，其研究對象擴(kuò)展到藻類、浮游動物、魚

20、類、底棲動物等水生生物。浮游動物、魚類、底棲動物等水生生物。水流條件、邊界條件、非生物組分與生物組分間的相互水流條件、邊界條件、非生物組分與生物組分間的相互作用以及水生物組分間的食物鏈關(guān)系成為環(huán)境水力學(xué)研作用以及水生物組分間的食物鏈關(guān)系成為環(huán)境水力學(xué)研究的重要內(nèi)容，污染動力學(xué)與生物生長動力學(xué)結(jié)合使環(huán)究的重要內(nèi)容，污染動力學(xué)與生物生長動力學(xué)結(jié)合使環(huán)境水力學(xué)向著生態(tài)水力學(xué)發(fā)展。境水力學(xué)向著生態(tài)水力學(xué)發(fā)展。 2022-1-3131環(huán)境水力學(xué)的發(fā)展趨勢 2 2）與）與“3S”3S”（地理信息系統(tǒng)地理信息系統(tǒng)GISGIS、遙感系統(tǒng)、遙感系統(tǒng)RSRS、全、全球定位系統(tǒng)球定位系統(tǒng)GPSGPS）結(jié)合，水流）結(jié)

21、合，水流水質(zhì)模型的研究范水質(zhì)模型的研究范圍由單一的局部水域向流域級的綜合水域發(fā)展圍由單一的局部水域向流域級的綜合水域發(fā)展 。 近期發(fā)展的一些模型（如BASINS，MIKE SHE，GENSCN，MMS等）可適用于包括支流、干流、閘壩等工程形成的湖泊水庫，具有非恒定流動特性的感潮河段與河口等的流域性水域。 模型計(jì)算還要求有大量的地形、水文、水質(zhì)、點(diǎn)污染源和面污染源等實(shí)際資料，并能快速進(jìn)行處理，這就促使這些計(jì)算模型與“3S”結(jié)合。2022-1-3132主要參考書目環(huán)境水力學(xué)環(huán)境水力學(xué) 張書農(nóng)張書農(nóng) 河海大學(xué)環(huán)水所（河海大學(xué)環(huán)水所（19841984）環(huán)境水力學(xué)環(huán)境水力學(xué) 趙文謙趙文謙 成都科技大學(xué)出

22、版社成都科技大學(xué)出版社環(huán)境水力學(xué)環(huán)境水力學(xué) 徐孝平徐孝平 水利電力出版社水利電力出版社污水排放工程水力學(xué)污水排放工程水力學(xué) 科學(xué)出版社（科學(xué)出版社（20012001）河流水質(zhì)模型河流水質(zhì)模型 中國環(huán)境科學(xué)出版社（中國環(huán)境科學(xué)出版社（19931993）6. 余常昭等余常昭等. 水環(huán)境中污染物擴(kuò)散輸移原理與水質(zhì)模型水環(huán)境中污染物擴(kuò)散輸移原理與水質(zhì)模型. 中國環(huán)境科學(xué)出版社，中國環(huán)境科學(xué)出版社，1989.7. 李煒李煒. 環(huán)境水力學(xué)進(jìn)展環(huán)境水力學(xué)進(jìn)展.武漢水利電力大學(xué)出版社武漢水利電力大學(xué)出版社,1999.8. Vijay P. Singh and Willi H. Hager. Environme

23、ntal Hydraulics. Kluwer Academic Publishers, 1996.2022-1-3133第二節(jié)幾個(gè)概念和研究方法2、2022-1-31341、 1 1）中和性物質(zhì)）中和性物質(zhì)污染物密度、粘滯性與水十分接近，能與環(huán)污染物密度、粘滯性與水十分接近，能與環(huán)境水體混合的擴(kuò)散物質(zhì)。境水體混合的擴(kuò)散物質(zhì)。 這種污染物的存在不會引起流場特性的改變。這種污染物的存在不會引起流場特性的改變。2022-1-31351、 2 2）保守物質(zhì)）保守物質(zhì) Conservative Substances 指指擴(kuò)散過程中污染物本身既不增生，也不衰減。擴(kuò)散過程中污染物本身既不增生，也不衰減。環(huán)

24、境水力學(xué)中又稱為示蹤物質(zhì)環(huán)境水力學(xué)中又稱為示蹤物質(zhì)（Tracer），即不考慮，即不考慮化學(xué)和生化因素而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化和降解作用，有關(guān)化學(xué)化學(xué)和生化因素而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化和降解作用，有關(guān)化學(xué)和生化降解問題是水質(zhì)動力學(xué)研究的重點(diǎn)。和生化降解問題是水質(zhì)動力學(xué)研究的重點(diǎn)。 非保守物質(zhì)非保守物質(zhì) Nonconservative Substances2022-1-31361、 3 3）不可壓縮性）不可壓縮性 指帶有污染物質(zhì)的流體指帶有污染物質(zhì)的流體質(zhì)點(diǎn)總體積在擴(kuò)散過程中保持不變。質(zhì)點(diǎn)總體積在擴(kuò)散過程中保持不變。2022-1-31372、 濃度 濃度場 稀釋度2022-1-3138濃度濃度（Concentration

25、) 定義定義 ： 單位體積的水中含有的污染物單位體積的水中含有的污染物質(zhì)量質(zhì)量(干物質(zhì)質(zhì)量干物質(zhì)質(zhì)量)。 單位：單位：mg/LVMCVVlim1式中：式中：M是微小體積是微小體積V內(nèi)的污染物質(zhì)量；內(nèi)的污染物質(zhì)量； V1是一個(gè)尺寸充分小但包含足夠多是一個(gè)尺寸充分小但包含足夠多分子的特征體積。分子的特征體積。2022-1-3139濃度場水環(huán)境中，某時(shí)刻污染物在水體中的分布可能是均勻的，也可能是不均勻的；這一時(shí)刻污染物在水體中的分布和另一時(shí)刻污染物在水體中的分布可以相同，也可以不同。 即存在一個(gè)濃度的時(shí)間空間分布，稱為濃度即存在一個(gè)濃度的時(shí)間空間分布，稱為濃度場。場。 CC(x,y,z，t)2022-1-3140基本概念基本概念環(huán)境水力學(xué)的核心，是尋求水環(huán)境中污染物混環(huán)境水力學(xué)的核心，是尋求水環(huán)境中污染物混合稀釋過程的濃度時(shí)空分布規(guī)律。合稀釋過程的濃度時(shí)空分布規(guī)律。這里有兩個(gè)這里有兩個(gè)與濃度相關(guān)的概念：與濃度相關(guān)的概念：n 時(shí)間平均濃度：時(shí)間平均濃度：1.1. 空間平均濃度空間平均濃度：VVTtttdVtzyccVtzyxcdttzyxcTtzyxc),(1),(),(1),(00式中