水文地质计算的数值方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国矿业大学出版社

作者:

出品人:

页数:239

译者:

出版时间:1995-06

价格:8.80元

装帧:平装

isbn号码:9787810403771

丛书系列:

图书标签:

• 水文地质学
• 数值方法
• 计算方法
• 地下水
• 模拟
• 模型
• 水资源
• 科学计算
• 工程应用
• 水文学

好的，以下是为您创作的图书简介，内容不涉及《水文地质计算的数值方法》一书的具体内容，并力求自然、详尽。 《地球深部过程与资源演化：多尺度耦合模拟的最新进展》 一、本书概览：探索地球系统的时空交织 本书聚焦于地球科学领域中极具挑战性与前沿性的课题——地球深部（地壳、地幔乃至地核）复杂物理化学过程的模拟与分析。我们正处于一个认识地球、理解其动力学机制的关键时期，传统的、基于单一尺度或单一物理过程的分析范式已无法完全捕捉地球系统的真实复杂性。本书旨在系统梳理并展示当前地球深部过程研究中，如何运用多尺度、多物理场耦合的数值模拟方法，来揭示从岩浆房的形成与迁移到板块构造驱动下的地幔对流、再到关键矿产资源在深部热液循环中的富集规律。 我们深知，地球系统是一个高度非线性的、跨越数十个数量级的时空尺度的连续体。岩石的蠕变、流体的对流、热量的传导、以及相变与化学反应的耦合，共同决定了深部圈层的行为。因此，本书的核心在于构建和应用能够有效桥接微观（晶体结构变化、孔隙尺度流体流动）与宏观（地幔柱的上升、大型沉积盆地的形成）尺度的计算框架。 二、理论基础与核心方法论 本书的理论篇章深入剖析了支撑复杂地球过程模拟的数学物理基础。我们不仅回顾了经典的连续介质力学、热力学、扩散理论在岩石圈中的应用，更着重探讨了如何将这些理论集成到统一的数值框架内。 1. 非线性本构关系与时空离散化： 详细介绍了岩石流变学中多种粘滞模型（如幂律、指数律、扩散蠕变）的数学表述，以及在处理强非线性问题时，有限差分法（FDM）、有限元法（FEM）和离散元法（DEM）的适用性与局限性。尤其关注于如何在高分辨率网格中稳定求解涉及剪切带和断层等几何突变的区域。 2. 多孔介质与反应输运耦合： 针对地壳中流体活动，本书阐述了达西定律的扩展形式，并讨论了扩散与对流耦合对深部热液系统演化的影响。其中一个关键章节专门讲解了如何将化学反应动力学（如矿物溶解与沉淀速率）无缝嵌入到流体输运方程中，以模拟热液矿床的形成机制。 3. 并行计算与高性能实现： 鉴于地球深部模拟任务的巨大计算负荷，本书强调了数值算法如何适应现代超级计算机架构。我们探讨了域分解技术、隐式与显式时间积分策略的选择，以及如何利用GPU加速特定计算密集型模块，从而实现对数百万年地质演化过程的有效模拟。 三、关键应用案例剖析 本书的实践价值体现在其对多个前沿地球科学问题的深入案例研究中。这些案例均依赖于上述多尺度耦合模拟方法： 1. 地幔对流与板块构造的驱动机制： 模拟地幔物质在高温高压下的复杂粘滞行为，探究热驱动的对流模式如何影响地表板块的运动速度和方向。案例展示了如何结合后验约束（如古地磁数据和地震层析成像结果）来校准模型参数。 2. 岩浆房动力学与火山活动的预测： 深入分析了岩浆在不同深度（从地幔源区到地壳浅层）的熔融、分离、迁移和结晶过程。重点讨论了如何使用非等温、非牛顿流体模型来捕捉岩浆房内部的对流混合和压力累积过程，为理解特大火山爆发的触发条件提供计算证据。 3. 深部碳循环与气候反馈： 审视了地幔脱气和俯冲带中含水矿物的分解过程对大气CO2浓度的长期影响。通过耦合地质构造演化与化学循环模型，本书量化了深部过程在地球长期气候稳定性中所扮演的角色。 4. 非常规油气储层系统的渗流特征： 虽然本书主体聚焦深部过程，但其中一章扩展讨论了页岩气和致密油储层中，微观裂缝网络与宏观压力梯度相互作用下的多相流体流动问题。这部分内容展示了如何将高压下的固-流耦合模型应用于资源勘探的工程优化。 四、面向未来：多尺度模拟的前瞻性挑战 本书在结论部分展望了地球系统模拟的未来方向。我们认为，下一步的关键挑战在于如何更精确地表征材料的“统计行为”，即如何有效地从微观尺度的分子动力学模拟结果中提取出宏观尺度的有效参数（均质化方法）。此外，如何将不确定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）技术更系统地融入到复杂的地球动力学模型中，以提供更可靠的预测区间，也是未来研究的重点。 《地球深部过程与资源演化：多尺度耦合模拟的最新进展》是一本面向地球物理学、地质学、资源科学及计算科学领域的高年级本科生、研究生以及科研人员的综合性参考书。它不仅提供了先进的计算工具箱，更引导读者建立起从原子到行星尺度的整体性、动态性地球观。通过本书，读者将掌握理解和模拟塑造我们脚下世界的复杂力量所需的定量思维和计算技能。

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阅读这本书的过程，就像是与一位经验丰富、沉稳细致的导师进行了一次深入的学术对话。它的深度不是那种为了炫耀数学功底而堆砌的晦涩难懂，而是真正服务于解决水文地质计算中的“硬骨头”。书中对于非线性问题的处理，特别是牛顿迭代法在水力梯度方程中的应用，讲解得尤为透彻，它不仅告诉我们如何迭代，更深入地探讨了如何选择合适的初值以保证收敛，以及在遇到阻尼或震荡时应采取的策略。这种对工程实际中“陷阱”的预判和指导，是教科书往往会忽略的宝贵经验。通过学习，我开始重新审视自己过去在处理复杂渗透系数变化区域时的简化假设，意识到很多时候，计算精度的瓶颈并不在于模型本身的复杂性，而在于对数值稳定性的掌控不足。这本书极大地提升了我对数值模拟结果的批判性解读能力。

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这本书的封面设计着实吸引人，那种深沉的蓝与灰的搭配，仿佛就预示着内容的严谨与厚重。我是在偶然的机会下翻到它的，当时我对水利工程领域的一些复杂计算问题感到十分困惑，尤其是涉及到地下水流动的模拟与预测。这本书的标题虽然直白，但“数值方法”这四个字立刻让我看到了希望的曙光。我期待着它能提供一套系统、清晰的框架，将那些抽象的偏微分方程转化为计算机可以处理的具体步骤。初翻目录，章节安排得井井有条，从基础的有限差分法到更高级的有限元方法，似乎涵盖了从理论到实践的完整链条。我尤其关注其中关于边界条件处理和网格划分的部分，这些往往是实际应用中最容易出偏差的关键环节。希望作者能在这些实践性的细节上给予足够的指导，而不是仅仅停留在教科书式的理论推导上。总的来说，这本书给我的第一印象是专业、扎实，是那种可以放在案头，随时翻阅参考的工具书，而不是昙花一现的快餐读物。

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这本书的排版和装帧质量给我留下了深刻的印象。在如今这个快节奏的时代，能看到一本纸质书在细节上如此考究，实属难得。字体选择清晰易读，图表绘制规范，无论是二维网格的展示还是三维流场的可视化示意图，都保持了高度的专业水准，没有出现常见的印刷模糊或图注脱节的问题。这对于一本需要反复查阅公式和图示的专业书籍来说，是保证阅读体验的基础。更难能可贵的是，书中的参考文献列表详实而权威，涉及了从经典的达西定律到最新的时间尺度耦合模型，显示了作者深厚的学术积累和广阔的视野。它不仅仅是一本操作手册，更像是一部浓缩的领域发展史，引导读者去探索更前沿的研究方向。对于任何严肃对待水文地质数值计算的专业人士而言，这本书都绝对是值得收入书架、并时常翻阅的必备良器。

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拿到这本书后，我立刻开始尝试阅读其中关于不稳定渗流问题的章节。坦白说，我对这方面的数学基础虽然有所了解，但将其应用于实际工程中的离散化过程，常常感到吃力。这本书的叙述方式非常注重逻辑的连贯性，它没有一上来就抛出复杂的公式，而是循序渐进地解释了问题的物理背景和数学模型的建立过程。特别值得称道的是，作者在推导过程中，对每一步的假设和每项参数的物理意义都做了细致的阐述，这极大地帮助我理解了“为什么”要这么做，而不是仅仅停留在“怎么做”的层面。相比我过去阅读的一些国外引进的译著，这本书的本土化语言更贴合国内工程师的思维习惯，很多案例的背景设定也更贴近我们国内的水文地质条件，这让我在学习和理解上减少了很多隔阂感。如果后续的章节能在算法的收敛性分析和误差估计方面，加入更多的图形化解释，那就更加完美了。

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我是一个对编程实现非常看重的读者，对于理论书籍来说，能否提供清晰的算法伪代码或至少是实现思路的指引至关重要。这本书在这方面做得相当不错，尤其是在介绍有限元刚度矩阵的集成和求解线性方程组的迭代方法时，作者清晰地勾勒出了计算流程图。我尝试根据书中的描述，用自己熟悉的编程语言复现了几个简单的二维渗流算例，结果令人满意，模型的建立和计算结果的稳定性都比我过去自己摸索时要高效得多。不过，我个人觉得，如果能在附录中增加一个基于Python或MATLAB的简化算例源码库，哪怕只是核心模块的实现，对于那些希望快速上手应用的研究生和初级工程师来说，将是一个巨大的加分项。毕竟，理论知识只有通过实际的代码运行和结果对比，才能真正内化为解决问题的能力。这本书的理论深度毋庸置疑，期待更多实践工具的补充。

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