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第1章 绪论1

1.1 水环境系统概述1

1.1.1 水环境系统的概念1

1.1.2 水环境系统模拟的目的与任务1

1.1.3 水环境系统模拟的主要内容2

1.1.4 我国水环境系统的时空特性2

1.2 水环境系统模拟及风险分析研究的需求3

1.2.1 水环境系统的实践需求3

1.2.2 水环境系统风险分析的科学问题7

1.3 水环境系统模拟与风险分析研究的现状8

1.3.1 水动力与水质模型发展回顾8

1.3.2 水环境数值模拟研究现状13

1.3.3 水环境风险研究现状17

1.4 水环境系统研究存在的问题及发展趋势19

1.4.1 研究存在的问题19

1.4.2 研究的发展趋势20

1.5 小结21

参考文献21

第2章 河网水动力水质模拟方法研究28

2.1 河网水动力数值模拟28

2.1.1 圣维南方程组推导28

2.1.2 Preissmann隐式格式及方程组离散29

2.1.3 河网三级解法求解32

2.1.4 回代求解所有河道非线性方程组36

2.2 河网水质数值模拟40

2.2.1 离散方程推导40

2.2.2 边界条件处理43

2.2.3 汊点水质模拟46

2.2.4 模型方程47

2.2.5 模型系数48

2.3 模型验证49

2.4 小结49

参考文献50

第3章 浅水湖泊水环境模拟方法研究52

3.1 浅水水环境数学模型52

3.1.1 沿水深平均的平面二维流动基本方程组52

3.1.2 平面二维水质模型基本方程55

3.2 平面二维浅水方程的求解56

3.2.1 有限差分法57

3.2.2 有限元法57

3.2.3 有限体积法58

3.3 模型有限元分析及其步骤58

3.3.1 离散研究域与构造试探解58

3.3.2 建立基函数59

3.3.3 等效积分弱形式62

3.3.4 形成有限元方程65

3.3.5 有限元方程组的求解68

3.4 边界处理68

3.4.1 内边界68

3.4.2 动边界68

3.5 一二维模型联接处理68

3.5.1 联接守恒68

3.5.2 联接假定69

3.6 小结70

参考文献70

第4章 南水北调东线工程水环境系统数值模拟72

4.1 东线工程概况与资料72

4.1.1 东线工程概述72

4.1.2 研究区概况74

4.1.3 基础资料77

4.2 河网水系水环境模拟82

4.2.1 东线河渠概化及其调度过程分析82

4.2.2 水动力模拟结果87

4.2.3 水质模拟结果90

4.2.4 结果分析95

4.3 南四湖水环境模拟96

4.3.1 水动力模拟结果96

4.3.2 水质模拟结果98

4.3.3 结果分析102

4.4 小结102

参考文献103

第5章 水环境系统风险分析理论与方法104

5.1 概述104

5.1.1 水环境风险分析的作用104

5.1.2 水环境风险分析内涵及趋势106

5.1.3 水环境风险分析的流程109

5.2 水环境风险识别111

5.2.1 水环境风险定义111

5.2.2 风险识别及方法113

5.2.3 水环境系统风险识别116

5.3 水环境系统风险评估119

5.3.1 系统风险标准119

5.3.2 系统失效概率120

5.3.3 系统失效后果分析121

5.4 水环境风险区划原则与方法122

5.4.1 水环境风险区划的基本原则122

5.4.2 水环境风险区划方法123

5.5 水环境风险管理与控制124

5.5.1 水环境风险管理体系124

5.5.2 风险管理与评估125

5.5.3 风险管理与控制126

5.5.4 水环境风险管理辅助系统128

5.6 风险交流131

5.7 小结132

参考文献132

第6章 南水北调东线工程运行水环境系统风险分析136

6.1 东线工程运行水环境风险概述136

6.1.1 输水干渠概况136

6.1.2 各渠段水环境概况137

6.1.3 湖泊水环境概况139

6.2 东线水环境风险识别及机理分析140

6.2.1 东线工程水环境风险辨识140

6.2.2 非突发性水环境风险识别141

6.2.3 突发性水环境风险识别144

6.2.4 非突发性水环境风险作用机理分析147

6.2.5 突发性水环境风险作用机理分析150

6.3 东线工程水环境风险评估154

6.3.1 非突发性环境风险评估指标体系154

6.3.2 非突发性环境风险评估156

6.3.3 突发性环境风险评估177

6.4 东线工程水环境风险区划183

6.4.1 东线水环境风险区划的方法183

6.4.2 东线水环境风险区划186

6.5 东线水环境风险控制与管理190

6.5.1 河网水环境风险控制方案分析190

6.5.2 湖泊水环境风险控制方案分析191

6.5.3 风险交流192

6.6 小结193

参考文献194