环境生态水力学(新世纪高等学校教材)/环境生态工程系列

环境生态水力学是水力学与环境科学、生态学及工程科学的交叉学科，它主要研究污染物质在水体中的扩散、输移、混合规律和水中生命体的生态水力学特性，揭示水动力、水环境之间的相互关系，以及水动力、水环境条件改变对水生态系统平衡和生物多样性的影响规律。本书系统地介绍了环境生态水力学的基本理论、技术和应用。

王烜,北京师范大学教授、博士生导师。1994年毕业于四川大学水利工程系，获工学学士学位；1997年毕业于四川大学水利工程系，获工学硕士学位；2000年毕业于北京师范大学环境科学研究所，获理学博士学位。长期从事水环境精细模拟、流域水资源安全评价管理和湿地生态需水等教学和科研工作。 科研方面：近年来主持和参与完成了国家科技支撑计划课题、国家水专项、国家自然科学基金项目等20余项，在国内外学术期刊上发表论文100余篇，其中SCI收录40余篇，参编专著1部，授权国家发明专利4项。作为主要完成人，获国家科技进步奖二等奖（2008年）、教育部科技进步一等奖（2005年）、教育部科技进步二等奖（2003年）等。教学方面：自2000年留校任教以来，一直讲授研究生专业课《环境水力学》和本科生学位基础课《工程流体力学》，主编《环境水力学》教材（2006年），《环境数值模拟》教材（2010年），参编《环境科学概论》教材（2004、2010年），获北京师范大学优秀教学成果奖（2008年）、励耘奖学助学基金优秀青年教师（2012年）、优秀研究生教学奖（2009、2011、2012年）、校级优质课程（2015年）等。

第1章 绪论 1.1 水生态系统失衡问题 1.1.1 水量短缺与水质污染交织 1.1.2 水生态系统退化 1.2 环境生态水力学的学科发展历程 1.3 环境生态水力学的概念和研究任务 1.4 环境生态水力学的研究方法 第2章 液体运动的基本原理 2.1 描述液体运动的一些基本概念 2.1.1 流线、流管、微小流束、总流 2.1.2 流量、断面平均流速 2.1.3 恒定流、非恒定流 2.1.4 均匀流、非均匀流 2.2 液体运动的基本理论 2.2.1 总流理论 2.2.2 流场理论 2.3 液体运动的基本方程 2.3.1 连续性方程 2.3.2 动量方程 2.3.3 能量方程 2.4 紊流的基本概念和模拟方法 第3章 水环境中物质传输的基本理论 3.1 分子扩散理论 3.2 静水中的扩散方程求解 3.2.1 无边界情况下扩散模型的解 3.2.2 有边界情况下扩散模型的解 3.3 层流移流扩散方程求解 3.3.1 移流扩散方程的基本形式 3.3.2 移流扩散方程的解 3.4 紊动扩散方程求解 3.4.1 紊动扩散的拉格朗日法 3.4.2 紊动扩散的欧拉法 3.4.3 雷诺比拟 3.4.4 若干定解条件下紊动扩散方程的解 3.5 剪切离散方程求解 3.5.1 一维纵向离散方程 3.5.2 二维规则明渠流动中的离散 第4章 天然水体中的输移扩散 4.1 河流中的输移扩散 4.1.1 扩散质与河流水体的混合过程 4.1.2 紊动扩散系数与离散系数的计算 4.1.3 污染带的计算 4.1.4 河流水环境模拟实例——南水北调中线工程输水构筑物中的输移扩散 4.2 湖泊水库中的输移扩散 4.2.1 扩散质与湖泊水库水体的混合过程 4.2.2 扩散系数的计算 4.2.3 水温和扩散的计算 4.2.4 水库水环境模拟实例——丹江口水库汉江、丹江支流氰化物泄漏事故模拟 4.3 近海区域中的输移扩散 4.3.1 扩散质与近海区域水体的混合过程 4.3.2 紊动扩散系数与离散系数的计算 4.3.3 河口离散分析 4.3.4 近海区域水环境模拟实例——莱州湾海域抗生素的输移扩散模拟 第5章 射流理论及其在废水排放工程中的应用 5.1 射流的概念及分类 5.2 紊动射流 5.2.1 紊动射流的形成和结构 5.2.2 紊动射流相关计算 5.3 羽流 5.4 浮射流 5.5 近区和远区的混合过程 5.5.1 近区过程 5.5.2 远区过程 5.6 废水排放口的设计原理 5.6.1 废水排海系统 5.6.2 废水排放口设计 第6章 环境生态水力学物理模型及应用 6.1 环境生态水力学物理模型实验原理 6.1.1 水流相似条件 6.1.2 泥沙相似条件 6.1.3 有机体相似条件 6.2 植被与水流相互作用的物理模型实验原理 6.2.1 植被对水流流动的影响 6.2.2 水流影响下的植物形态分类 6.2.3 作用于植被的拖曳力 6.2.4 植物与水流相互作用下重要的植物特征 6.3 过鱼设施的原理与设计 6.3.1 过鱼设施的功能 6.3.2 过鱼设施的分类 6.3.3 过鱼设施的设计 6.4 溶解氧过饱和对鱼类的影响实验及分析 6.4.1 溶解气体过饱和的概念 6.4.2 溶解性气体过饱和对鱼类的影响机制 6.4.3 实验及分析方法案例 第7章 环境生态水力学数值模型及应用 7.1 环境生态水力学数值模拟原理 7.2 环境生态水力学模型的起源及基本概念 7.2.1 环境生态水力学模型的起源 7.2.2 河道内流量增量法 7.3 典型的生境适宜度评价方法 7.3.1 基于专家经验的评价方法 7.3.2 基于数学统计的评价方法 7.4 栖息地模型的应用案例——四大家鱼栖息地模拟 7.4.1 栖息地适宜度指数 7.4.2 一维水动力学模型 7.4.3 模型验证 7.4.4 模拟结果与结论 第8章 基于环境生态水力学的生态修复工程 8.1 水生态系统承受的生态压力 8.1.1 产生水生态压力的原因分析 8.1.2 生态修复方法的优选 8.2 面向栖息地恢复的河道内结构设计 8.2.1 折流结构 8.2.2 堰坝 8.2.3 底质改善 8.2.4 提供覆盖的设施 8.2.5 工程性圆木阻塞体 8.2.6 河道恢复 8.2.7 河流生态修复方案设计 8.3 流域和滨河植被恢复 8.3.1 基本原理 8.3.2 植被恢复实例 8.4 围填海区域生态修复 8.4.1 基本原理 8.4.2 生态修复实例——黄河三角洲生态补水工程实施的生态效应 第9章 基于生态水力模拟的生态需水核算和配置 9.1 生态需水的概念及特性 9.2 影响生态需水的水力学指标 9.3 基于生态水力模拟的生态需水核算 9.3.1 生态水力模拟法的基本原理 9.3.2 生态需水核算实例——锦屏二级水电站减水河段枯水期最小生态需水量计算 9.4 生态需水配置 9.4.1 生态需水配置的原理和方法 9.4.2 生态需水配置实例——大