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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Tsanis, I. K./ Wu, Jian, Dr./ Shen, Huihua, Dr./ Valeo, Caterina

出品人:

页数:368

译者:

出版时间:2007-4

价格:$ 197.75

装帧:HRD

isbn号码:9780444527127

丛书系列:

图书标签:

水力学
环境水力学
水文
河流动力学
水资源
水利工程
数值模拟
开放渠道流动
污染扩散
水质模型

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具体描述

Hydrodynamic and pollutant transport models are useful tools for evaluating remediation options for polluted water bodies. These models span the range from highly theoretical, fine resolution, physically-based designs to lumped, black-box representations of real world phenomena. This book examines the numerical approaches used in hydrodynamic and pollutant transport modeling. First, the theory and physical basis of transport and mixing in lakes and coastal waters are provided. Methodologies that use a three-dimensional (3D) approach to predicting the fate and transport of pollutants are presented and this is followed by a presentation of alternatives to 3D circulation modeling as well as new advances in the field. These alternatives offer near 3D accuracy but without the computational burden. Illustrations of the calibration and verification of these models using laboratory data, as well as, field data are also provided. The models are applied to a diverse array of study sites ranging from The Great Lakes in North America to the coastal areas of Northern Crete. This book presents the theory of hydrodynamic and pollutant transport modelling in lakes and coastal areas. It thoroughly examines the issues and limitations of the numerical approaches used in hydrodynamic and pollutant transport modelling, and demonstrates the calibration and verification of hydrodynamic and pollutant transport models using laboratory and field data.

城市水文与雨洪管理书籍概述：《城市水文与雨洪管理》是一部深入探讨现代城市水循环过程、雨洪形成机理、以及可持续雨洪管理策略的综合性专著。本书旨在为城市规划师、水利工程师、环境管理者以及相关领域的学者提供一个全面、系统且富有实践指导意义的知识框架。面对日益严峻的城市化挑战和气候变化带来的极端天气事件，传统的“快速排除”式排水系统已显露出其局限性。本书的核心理念转向“与水共存”，强调通过工程技术、生态修复和政策引导相结合的方式，构建具有韧性的城市水系统。第一部分：城市水文基础与演变本书首先系统梳理了城市化对自然水文过程的深刻影响。传统的流域水文模型主要基于自然土地覆盖条件，但在城市环境中，不透水面积的增加、地表形态的改变以及地下管网的快速发展，极大地改变了降雨的入渗、产流和汇流过程。 1.1 城市化对水文参数的影响：详细分析了不透水层比例、地表糙率变化（曼宁系数）对地表径流系数和峰值流量的影响。探讨了城市化导致的浅层地下水补给减少和地表水文循环加速现象。 1.2 城市水文模型：重点介绍了适用于城市尺度的水文模型，如SWMM（Storm Water Management Model）、Moussa-Lhachoumi模型等。内容涵盖了模型的结构、输入参数的确定、模型率定与验证的关键步骤。特别强调了城市化过程中，模型参数（如渗透系数、蓄水容积）的时空动态变化。 1.3 城市水循环的精细化描述：从降雨-产流-汇流-传输的全过程进行解析。深入探讨了城市地表径流的形成机制，包括“初期污染径流”（First Flush）现象及其对水质的影响。对城市地下管网水力学进行了详尽阐述，包括压力流与非均匀流的转换、管网节点处的溢流机制。第二部分：城市雨洪灾害风险评估与模拟本部分聚焦于如何量化和预测城市区域的雨洪风险，为防洪减灾提供科学依据。 2.1 极端降雨分析与设计暴雨：介绍了水文频率分析在城市排水设计中的应用，如“重现期”的概念。详细讲解了如何基于历史气象数据和气候变化预测，构建适应未来风险的设计暴雨强度-历时-频率（IDF）曲线。内容包括频率分布的选择（如Gumbel、Log-Pearson Type III）及其在城市尺度下的适用性。 2.2 城市内涝风险评估方法：内涝是城市水管理的核心挑战。本书提供了一套多尺度的风险评估框架。在小尺度上，利用二维（或三维）水动力学模型（如基于有限元或有限体积法）模拟地表积水过程，计算淹没深度、淹没范围和水流速度。在大尺度上，结合GIS空间分析技术，评估基础设施的脆弱性和社会经济系统的暴露度。 2.3 耦合模型在雨洪分析中的应用：强调了将水文模型与水力学模型、地理信息系统（GIS）进行有效耦合的重要性。通过耦合模型，可以实现对整个城市排水系统在极端事件下的动态响应进行全过程模拟，识别薄弱环节，并评估现有工程措施的冗余度。第三部分：可持续雨洪管理（LID与海绵城市）这是本书的重点和创新之处，转向以生态为基础的雨洪控制策略，即低影响开发（LID）和海绵城市理念的实践。 3.1 低影响开发（LID）技术体系：全面介绍了LID措施的类型、功能和设计标准。包括：下渗与渗透技术：渗沟、渗透井、透水铺装的设计与维护。重点讨论了土壤渗透性的原位测试方法及其在LID设计中的应用。滞留与储存技术：绿色屋顶（Green Roofs）、雨水花园（Rain Gardens）、生物滞留设施（Bioretention Cells）的水力性能分析。探讨了这些设施在削减峰值流量和提升水质方面的综合效益。蒸发与再利用：雨水收集与回用系统的设计规范，尤其是在非传统水源利用方面的探讨。 3.2 海绵城市建设的系统性框架：将LID技术嵌入到城市规划和管理的宏观层面。内容涉及：海绵城市指标体系的构建、存量地区的改造策略（如“灰绿结合”的改造路径）、以及流域尺度的水资源综合管理。强调了“源头减排、过程控制、系统治理”的理念。 3.3 生态水力学在雨洪管理中的作用：探讨了湿地、人工湿地等生态系统在雨洪调蓄和污染物净化中的耦合功能。分析了生态系统对水流阻力的影响（扩大曼宁粗糙度），以及如何利用植被的拦截作用来优化地表径流过程。第四部分：城市排水基础设施的韧性与现代化本书对既有排水系统的现代化改造和管理提出了具体方案。 4.1 城市排水管网的诊断与优化：介绍了管网的健康评估方法，包括基于水力学模拟的过载分析和基于传感器数据的实时监测。探讨了如何通过“清淤”、“衬砌修复”等措施提高现有管网的运行效率。 4.2 溢流控制与联合溢流污染（CSO）治理：针对现有合流制排水系统的污染问题，详细分析了干管储存、实时控制（Real-Time Control, RTC）技术在减少溢流次数和排放强度中的应用。讨论了分散式雨水处理设施（如雨水池）的选址优化。 4.3 城市水文信息化的发展：展望了基于物联网（IoT）、云计算和人工智能技术在城市水文监测预警中的应用。介绍了SCADA系统在城市排水管理中的集成应用，实现从被动响应到主动预防的转变。结论：《城市水文与雨洪管理》超越了单纯的工程计算，提供了一套面向未来、注重可持续发展的城市水安全管理哲学。本书的最终目标是引导读者跳出单一的排水视角，从人与自然的和谐共生角度，重塑城市的水文景观，确保城市在面对未来气候不确定性时，依然能够保持其功能与活力。