地下水力學(xué)概論

第1章  自然水循環(huán)與地下水系統(tǒng)
  1.1  自然水循環(huán)
  1.2  地下水的賦存特征
    1.2.1  礦物水
    1.2.2  孔隙水
  1.3  地下水的分類與分區(qū)
  1.4  地下水與工程
第2章  流體力學(xué)基礎(chǔ)
  2.1  應(yīng)力分析——流體的壓強(qiáng)與剪應(yīng)力
    2.1.1  流體的壓強(qiáng)、壓強(qiáng)水頭和測(cè)壓管水頭
    2.1.2  黏性流體的剪應(yīng)力與動(dòng)壓強(qiáng)
  2.2  運(yùn)動(dòng)分析——流體的速度、加速度和物質(zhì)導(dǎo)數(shù)
    2.1.1  拉格朗日法
    2.2.2  歐拉法
    2.2.3  速度分解定理
    2.2.4  歐拉法質(zhì)點(diǎn)加速度
    2.2.5  物質(zhì)導(dǎo)數(shù)
  2.3  流體密度與狀態(tài)方程
  2.4  流體黏度、黏性定律和本構(gòu)方程
  2.5  流動(dòng)的分類
  2.6  守恒原理與雷諾運(yùn)移定理
  2.7  流體力學(xué)控制微分方程
    2.7.1  質(zhì)量守恒微分方程
    2.7.2  動(dòng)量守恒原理與流體運(yùn)動(dòng)微分方程
  2.8  流體運(yùn)動(dòng)微分方程的伯努利積分
    2.8.1  理想流體運(yùn)動(dòng)微分方程的伯努利積分
    2.8.2  黏性流體元流的伯努利方程
第3章  孔隙流動(dòng)
  3.1  表征單元概念模型
  3.2  巖土的孔隙度與壓縮系數(shù)
  3.3  孔隙水流動(dòng)的狀態(tài)變量
    3.3.1  孔隙水的飽和度
    3.3.2  孔隙水的流動(dòng)速度
    3.3.3  孔隙水的壓強(qiáng)和水頭
  3.4  達(dá)西實(shí)驗(yàn)定律與達(dá)西方程
    3.4.1  達(dá)西實(shí)驗(yàn)定律與分析
    3.4.2  飽和孔隙水流動(dòng)的達(dá)西方程
    3.4.3  非飽和孔隙水流動(dòng)的達(dá)西方程
    3.4.4  非飽和孔隙水流動(dòng)的水力特征函數(shù)和相對(duì)滲透率函數(shù)
  3.5  孔隙水流動(dòng)的控制微分方程與定解條件
    3.5.1  飽和孔隙水流動(dòng)的控制微分方程與儲(chǔ)水率
    3.5.2  非飽和孔隙水流動(dòng)的控制微分方程與容水度
    3.5.3  初始條件與邊界條件
第4章  含水層流動(dòng)
  4.1  承壓水層-完整井點(diǎn)流動(dòng)
  4.2  潛水層-井點(diǎn)流動(dòng)
    4.2.1  杜伊特假設(shè)與潛水井流的近似公式
    4.2.2  潛水井流的紐曼模型與解析解
  4.3  群井流與影像法
    4.3.1  群井流
    4.3.2  影像法
  4.4  含水層組-井點(diǎn)流動(dòng)
    4.4.1  越流
    4.4.2  弱透水層的流動(dòng)特征
    4.4.3  有越流的承壓含水層-完整井點(diǎn)流動(dòng)
    4.4.4  含水層組-井點(diǎn)流動(dòng)的控制微分方程組
  4.5  水下地層（或高位潛水層）-隧洞排水流動(dòng)
    4.5.1  等水頭隧洞邊界
    4.5.2  等水壓隧洞邊界
    4.5.3  隧洞襯砌結(jié)構(gòu)外水壓強(qiáng)
  4.6  非飽和帶地表水入滲
第5章  裂隙流動(dòng)
  5.1  巖體裂隙的幾何特征與滲流性質(zhì)
    5.1.1  單個(gè)裂隙的幾何特征參數(shù)
    5.1.2  巖體裂隙的網(wǎng)絡(luò)特征參數(shù)與滲流性質(zhì)
  5.2  裂隙水流動(dòng)的力學(xué)模型
    5.2.1  光滑平行壁面裂隙水的飽和流動(dòng)公式
    5.2.2  平行粗糙壁面裂隙水的飽和流動(dòng)公式
    5.2.3  非飽和裂隙水的毛細(xì)縫模型
  5.3  裂隙巖體地下水流動(dòng)概念模型的分類
    5.3.1  裂隙網(wǎng)絡(luò)模型
    5.3.2  連續(xù)介質(zhì)模型
  5.4  裂隙巖體地下水流動(dòng)的等效連續(xù)體模型
    5.4.1  飽和流動(dòng)的等效連續(xù)體模型
    5.4.2  非飽和流動(dòng)的等效連續(xù)體模型
    5.5  裂隙巖體地下水流動(dòng)的雙滲透率模型
  5.6  裂隙巖體地下水流動(dòng)的裂隙網(wǎng)絡(luò)模型
    5.6.1  確定裂隙網(wǎng)絡(luò)模型
    5.6.2  隨機(jī)裂隙網(wǎng)絡(luò)模型
第6章  傳熱
  6.1  熱力學(xué)基本概念
    6.1.1  溫度與熱
    6.1.2  顯熱
    6.1.3  相變與潛熱
    6.1.4  焓
    6.1.5  熵
    6.1.6  熱力學(xué)定律
  6.2  流體傳熱的控制微分方程
    6.2.1  拉格朗日法推導(dǎo)流體傳熱的控制微分方程
    6.2.2  歐拉法推導(dǎo)流體傳熱的控制微分方程
  6.3  地下水流動(dòng)-傳熱機(jī)制
  6.4  地下水流動(dòng)-傳熱的控制微分方程與定解條件
    6.4.1  控制微分方程
    6.4.2  初始條件與邊界條件
    6.4.3  求解過(guò)程
  6.5  單裂隙巖體地下水流動(dòng)-傳熱的解析解
    6.5.1  有填充單裂隙巖體地下水流動(dòng)-傳熱
    6.5.2  無(wú)填充單裂隙巖體地下水流動(dòng)-傳熱
  6.6  稀疏裂隙巖體地下水流動(dòng)-傳熱的拉普拉斯變換-格林函數(shù)法半解析解
    6.6.1  單裂隙巖體地下水流動(dòng)-傳熱
    6.6.2  分布熱源作用下稀疏裂隙巖體地下水流動(dòng)-傳熱
  6.7  水-氣兩相流動(dòng)與傳熱耦合的控制積分方程
第7章  溶質(zhì)運(yùn)移
  7.1  地下水溶質(zhì)運(yùn)移的物理機(jī)制
    7.1.1  流移
    7.1.2  分子擴(kuò)散
    7.1.3  流散
  7.2  地下水溶質(zhì)運(yùn)移的控制微分方程與定解條件
    7.2.1  控制微分方程
    7.2.2  初始條件與邊界條件
    7.3  巖土的溶質(zhì)流散系數(shù)張量與流散率
  7.4  化學(xué)反應(yīng)對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移的影響
    7.4.1  影響方式
    7.4.2  平衡態(tài)吸附/解吸附對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移的影響
    7.4.3  一階化學(xué)反應(yīng)——衰變對(duì)溶質(zhì)運(yùn)移的影響
  7.5  孔隙水穩(wěn)態(tài)均勻流動(dòng)-溶質(zhì)運(yùn)移的解析解
    7.5.1  一維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)—彌散
    7.5.2  穩(wěn)態(tài)均勻流—二維彌散（瞬時(shí)面域溶質(zhì)源）
    7.5.3  穩(wěn)態(tài)均勻流—三維彌散（瞬時(shí)體域溶質(zhì)源）
  7.6  裂隙水穩(wěn)態(tài)均勻流動(dòng)—溶質(zhì)運(yùn)移的解析解
第8章  數(shù)值解法
  8.1  數(shù)值離散與數(shù)值解法要點(diǎn)
  8.2  有限差分法
    8.2.1  差分的定義
    8.2.2  差分格式與計(jì)算穩(wěn)定性
    8.2.3  數(shù)值彌散
  8.3  有限單元法
    8.3.1  有限元方程的建立過(guò)程（伽遼金法）
    8.3.2  飽和孔隙水流動(dòng)的有限元方程
    8.3.3  非飽和孔隙水流動(dòng)的有限元方程
    8.3.4  溶質(zhì)運(yùn)移的有限元方程
    8.3.5  單元矩陣的計(jì)算方法
  8.4  積分方程的有限差分法
  8.5  邊界單元法
    8.5.1  邊界單元法的特點(diǎn)與求解過(guò)程
    8.5.2  瞬態(tài)問(wèn)題的處理方法
    8.5.3  均質(zhì)各向異性問(wèn)題的處理方法
    8.5.4  非均質(zhì)問(wèn)題的處理方法
第9章  參數(shù)估計(jì)方法
  9.1  巖土物理力學(xué)參數(shù)的分類
  9.2  參量模型
    9.2.1  參量模型的分類
    9.2.2  隨機(jī)場(chǎng)的定義
    9.2.3  遍歷型隨機(jī)場(chǎng)
    9.2.4  平穩(wěn)型隨機(jī)場(chǎng)
  9.3  參數(shù)的平均值
    9.3.1  參數(shù)平均值的類型與特點(diǎn)
    9.3.2  復(fù)合地層的平均滲透系數(shù)
  9.4  參數(shù)估計(jì)方法的分類
  9.5  參數(shù)估計(jì)的逆分析法
  9.6  參量估計(jì)的普通統(tǒng)計(jì)法
    9.6.1  表征單元概率模型的普通統(tǒng)計(jì)法
    9.6.2  隨機(jī)場(chǎng)模型的普通統(tǒng)計(jì)法
  9.7  參量估計(jì)的地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法
    9.7.1  地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法——Kriging的一般格式
    9.7.2  二階平穩(wěn)隨機(jī)場(chǎng)的Kriging估計(jì)
    9.7.3  本征隨機(jī)場(chǎng)的Kriging估計(jì)
    9.7.4  半變差函數(shù)的確定方法與基本特征
    9.7.5  Kriging估計(jì)的特征
第10章  參數(shù)不確定性分析方法
  10.1  參數(shù)的概率模型
  10.2  隨機(jī)微分方程模型與求解方法
    10.2.1  譜方法求解
    10.2.2  攝動(dòng)法求解
  10.3  可靠度模型
  10.4  隨機(jī)抽樣法
    10.4.1  參數(shù)模型與隨機(jī)參數(shù)生成方法
    10.4.2  蒙特卡羅法及其變種
  10.5  近似極限狀態(tài)法
    10.5.1  一階二次矩法
    10.5.2  一階可靠度法
附錄
  附錄A  張量與積分定理
    A.1  指標(biāo)符號(hào)約定與張量的定義
    A.2  張量代數(shù)
    A.3  張量的梯度、散度和旋度
    A.4  各向同性張量
    A.5  二階對(duì)稱張量的特征向量與特征值
    A.6  積分定理——張量形式
  附錄B  向量恒等式與積分定理
    B.1  向量恒等式
    B.2  積分定理——向量形式
  附錄C  泰斯公式的推導(dǎo)
  附錄D  二維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的復(fù)變勢(shì)函數(shù)理論與水下地層（或高位潛水層）——隧洞排水流動(dòng)解析解的推導(dǎo)
    D.1  二維穩(wěn)態(tài)流動(dòng)的復(fù)變勢(shì)函數(shù)理論
    D.2  水下地層（或高位潛水層）——隧洞排水流動(dòng)解析解的推導(dǎo)
  附錄E  單裂隙巖體流動(dòng)——傳熱解析解的推導(dǎo)
  附錄F  一維溶質(zhì)運(yùn)移方程——第一類溶質(zhì)源邊界條件問(wèn)題解析解的推導(dǎo)
  附錄G  格林函數(shù)
    G.1  基本概念
    G.2  二維拉普拉斯算子的格林函數(shù)
    G.3  三維拉普拉斯算子的格林函數(shù)
    G.4  二維變型亥姆霍茲算子的格林函數(shù)
    G.5  三維變型海姆霍茲算子的格林函數(shù)
    G.6  擴(kuò)散方程的格林函數(shù)
參考書目