本书简明扼要地阐述了地下水流动、传热和溶质运移的基本理论、数值解法、参数估计方法和参数不确定性分析方法。正文分10章，依次阐述了地下水系统与工程关系，流体力学理论基础，孔隙水流动理论，不同含水层系统地下水因外部作用而流动的一些理论模型和解析解，裂隙水流动理论，地下水流动-传热理论和一些解析解或半解析解，地下水溶质运移理论和一些解析解，数值解法要点及有限差分法、有限单元法、积分有限差分法和边界单元法理论，参量模型及参数估计的逆分析法、普通统计法和地质统计法，参数的概率模型及不确定性分析的随机微分方程模型、可靠度模型、随机抽样法和近似极限状态法。附录包含7个部分，分别阐述了张量与积分定理、矢量恒等式与积分定理、泰斯公式的3种推导过程、二维稳态流动的复变势函数理论与水下地层（或高位潜水层）——隧洞排水流动解析解的推导、单裂隙岩体流动——传热解析解的推导、一维溶质运移方程——常量与瞬态第一类溶质源边界条件问题解析解的推导和格林函数。
本书可以用作岩土工程、地质工程、环境工程、水文地质与地下水资源等学科的研究生教学参考书，也可以供相关领域的研究人员和工程技术人员参考。
样章试读
目录
- 前言
主要变量与参数的符号定义
第1章 自然水循环与地下水系统
1.1 自然水循环
1.2 地下水的赋存特征
1.2.1 矿物水
1.2.2 孔隙水
1.3 地下水的分类与分区
1.4 地下水与工程
第2章 流体力学基础
2.1 应力分析——流体的压强与剪应力
2.1.1 流体的压强、压强水头和测压管水头
2.1.2 黏性流体的剪应力与动压强
2.2 运动分析——流体的速度、加速度和物质导数
2.1.1 拉格朗日法
2.2.2 欧拉法
2.2.3 速度分解定理
2.2.4 欧拉法质点加速度
2.2.5 物质导数
2.3 流体密度与状态方程
2.4 流体黏度、黏性定律和本构方程
2.5 流动的分类
2.6 守恒原理与雷诺运移定理
2.7 流体力学控制微分方程
2.7.1 质量守恒微分方程
2.7.2 动量守恒原理与流体运动微分方程
2.8 流体运动微分方程的伯努利积分
2.8.1 理想流体运动微分方程的伯努利积分
2.8.2 黏性流体元流的伯努利方程
第3章 孔隙流动
3.1 表征单元概念模型
3.2 岩土的孔隙度与压缩系数
3.3 孔隙水流动的状态变量
3.3.1 孔隙水的饱和度
3.3.2 孔隙水的流动速度
3.3.3 孔隙水的压强和水头
3.4 达西实验定律与达西方程
3.4.1 达西实验定律与分析
3.4.2 饱和孔隙水流动的达西方程
3.4.3 非饱和孔隙水流动的达西方程
3.4.4 非饱和孔隙水流动的水力特征函数和相对渗透率函数
3.5 孔隙水流动的控制微分方程与定解条件
3.5.1 饱和孔隙水流动的控制微分方程与储水率
3.5.2 非饱和孔隙水流动的控制微分方程与容水度
3.5.3 初始条件与边界条件
第4章 含水层流动
4.1 承压水层-完整井点流动
4.2 潜水层-井点流动
4.2.1 杜伊特假设与潜水井流的近似公式
4.2.2 潜水井流的纽曼模型与解析解
4.3 群井流与影像法
4.3.1 群井流
4.3.2 影像法
4.4 含水层组-井点流动
4.4.1 越流
4.4.2 弱透水层的流动特征
4.4.3 有越流的承压含水层-完整井点流动
4.4.4 含水层组-井点流动的控制微分方程组
4.5 水下地层(或高位潜水层)-隧洞排水流动
4.5.1 等水头隧洞边界
4.5.2 等水压隧洞边界
4.5.3 隧洞衬砌结构外水压强
4.6 非饱和带地表水入渗
第5章 裂隙流动
5.1 岩体裂隙的几何特征与渗流性质
5.1.1 单个裂隙的几何特征参数
5.1.2 岩体裂隙的网络特征参数与渗流性质
5.2 裂隙水流动的力学模型
5.2.1 光滑平行壁面裂隙水的饱和流动公式
5.2.2 平行粗糙壁面裂隙水的饱和流动公式
5.2.3 非饱和裂隙水的毛细缝模型
5.3 裂隙岩体地下水流动概念模型的分类
5.3.1 裂隙网络模型
5.3.2 连续介质模型
5.4 裂隙岩体地下水流动的等效连续体模型
5.4.1 饱和流动的等效连续体模型
5.4.2 非饱和流动的等效连续体模型
5.5 裂隙岩体地下水流动的双渗透率模型
5.6 裂隙岩体地下水流动的裂隙网络模型
5.6.1 确定裂隙网络模型
5.6.2 随机裂隙网络模型
第6章 传热
6.1 热力学基本概念
6.1.1 温度与热
6.1.2 显热
6.1.3 相变与潜热
6.1.4 焓
6.1.5 熵
6.1.6 热力学定律
6.2 流体传热的控制微分方程
6.2.1 拉格朗日法推导流体传热的控制微分方程
6.2.2 欧拉法推导流体传热的控制微分方程
6.3 地下水流动-传热机制
6.4 地下水流动-传热的控制微分方程与定解条件
6.4.1 控制微分方程
6.4.2 初始条件与边界条件
6.4.3 求解过程
6.5 单裂隙岩体地下水流动-传热的解析解
6.5.1 有填充单裂隙岩体地下水流动-传热
6.5.2 无填充单裂隙岩体地下水流动-传热
6.6 稀疏裂隙岩体地下水流动-传热的拉普拉斯变换-格林函数法半解析解
6.6.1 单裂隙岩体地下水流动-传热
6.6.2 分布热源作用下稀疏裂隙岩体地下水流动-传热
6.7 水-气两相流动与传热耦合的控制积分方程
第7章 溶质运移
7.1 地下水溶质运移的物理机制
7.1.1 流移
7.1.2 分子扩散
7.1.3 流散
7.2 地下水溶质运移的控制微分方程与定解条件
7.2.1 控制微分方程
7.2.2 初始条件与边界条件
7.3 岩土的溶质流散系数张量与流散率
7.4 化学反应对溶质运移的影响
7.4.1 影响方式
7.4.2 平衡态吸附/解吸附对溶质运移的影响
7.4.3 一阶化学反应——衰变对溶质运移的影响
7.5 孔隙水稳态均匀流动-溶质运移的解析解
7.5.1 一维稳态流动—弥散
7.5.2 稳态均匀流—二维弥散(瞬时面域溶质源)
7.5.3 稳态均匀流—三维弥散(瞬时体域溶质源)
7.6 裂隙水稳态均匀流动—溶质运移的解析解
第8章 数值解法
8.1 数值离散与数值解法要点
8.2 有限差分法
8.2.1 差分的定义
8.2.2 差分格式与计算稳定性
8.2.3 数值弥散
8.3 有限单元法
8.3.1 有限元方程的建立过程(伽辽金法)
8.3.2 饱和孔隙水流动的有限元方程
8.3.3 非饱和孔隙水流动的有限元方程
8.3.4 溶质运移的有限元方程
8.3.5 单元矩阵的计算方法
8.4 积分方程的有限差分法
8.5 边界单元法
8.5.1 边界单元法的特点与求解过程
8.5.2 瞬态问题的处理方法
8.5.3 均质各向异性问题的处理方法
8.5.4 非均质问题的处理方法
第9章 参数估计方法
9.1 岩土物理力学参数的分类
9.2 参量模型
9.2.1 参量模型的分类
9.2.2 随机场的定义
9.2.3 遍历型随机场
9.2.4 平稳型随机场
9.3 参数的平均值
9.3.1 参数平均值的类型与特点
9.3.2 复合地层的平均渗透系数
9.4 参数估计方法的分类
9.5 参数估计的逆分析法
9.6 参量估计的普通统计法
9.6.1 表征单元概率模型的普通统计法
9.6.2 随机场模型的普通统计法
9.7 参量估计的地质统计法
9.7.1 地质统计法——Kriging的一般格式
9.7.2 二阶平稳随机场的Kriging估计
9.7.3 本征随机场的Kriging估计
9.7.4 半变差函数的确定方法与基本特征
9.7.5 Kriging估计的特征
第10章 参数不确定性分析方法
10.1 参数的概率模型
10.2 随机微分方程模型与求解方法
10.2.1 谱方法求解
10.2.2 摄动法求解
10.3 可靠度模型
10.4 随机抽样法
10.4.1 参数模型与随机参数生成方法
10.4.2 蒙特卡罗法及其变种
10.5 近似极限状态法
10.5.1 一阶二次矩法
10.5.2 一阶可靠度法
附录
附录A 张量与积分定理
A.1 指标符号约定与张量的定义
A.2 张量代数
A.3 张量的梯度、散度和旋度
A.4 各向同性张量
A.5 二阶对称张量的特征向量与特征值
A.6 积分定理——张量形式
附录B 向量恒等式与积分定理
B.1 向量恒等式
B.2 积分定理——向量形式
附录C 泰斯公式的推导
附录D 二维稳态流动的复变势函数理论与水下地层(或高位潜水层)——隧洞排水流动解析解的推导
D.1 二维稳态流动的复变势函数理论
D.2 水下地层(或高位潜水层)——隧洞排水流动解析解的推导
附录E 单裂隙岩体流动——传热解析解的推导
附录F 一维溶质运移方程——第一类溶质源边界条件问题解析解的推导
附录G 格林函数
G.1 基本概念
G.2 二维拉普拉斯算子的格林函数
G.3 三维拉普拉斯算子的格林函数
G.4 二维变型亥姆霍兹算子的格林函数
G.5 三维变型海姆霍兹算子的格林函数
G.6 扩散方程的格林函数
参考书目
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