Modeling Groundwater Flow and Contaminant Transport (Theory and Applications of Transport in Porous pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Jacob Bear

出品人:

页数:860

译者:

出版时间:2010-02-18

价格:USD 99.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9781402066818

丛书系列:

图书标签:

地下水建模
污染物输运
多孔介质
数值方法
水文地质
环境科学
水资源
模拟
理论
应用

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具体描述

In many parts of the world, groundwater resources are under increasing threat from growing demands, wasteful use, and contamination. To face the challenge, good planning and management practices are needed. A key to the management of groundwater is the ability to model the movement of fluids and contaminants in the subsurface. The purpose of this book is to construct conceptual and mathematical models that can provide the information required for making decisions associated with the management of groundwater resources, and the remediation of contaminated aquifers. The basic approach of this book is to accurately describe the underlying physics of groundwater flow and solute transport in heterogeneous porous media, starting at the microscopic level, and to rigorously derive their mathematical representation at the macroscopic levels. The well-posed, macroscopic mathematical models are formulated for saturated, single phase flow, as well as for unsaturated and multiphase flow, and for the transport of single and multiple chemical species. Numerical models are presented and computer codes are reviewed, as tools for solving the models. The problem of seawater intrusion into coastal aquifers is examined and modeled. The issues of uncertainty in model input data and output are addressed. The book concludes with a chapter on the management of groundwater resources. Although one of the main objectives of this book is to construct mathematical models, the amount of mathematics required is kept minimal.

理论物理的基石：经典力学导论 (Classical Mechanics: An Introduction) 作者： [虚构作者姓名，例如：阿瑟·潘德尔顿] 出版社： [虚构出版社名称，例如：环球学术出版社] 内容概要：《理论物理的基石：经典力学导论》是一部深入浅出、结构严谨的教材，旨在为物理学、工程学及相关领域的本科生和研究生提供一套坚实而全面的经典力学基础。本书超越了传统牛顿力学教科书的简单描述，将叙述的重点放在力学原理的普适性、数学形式的严谨性，以及它们在解决复杂物理问题中的强大应用能力上。本书的撰写目标是培养读者从现象观察到抽象建模，再到解析求解的完整思维链条。本书的结构设计遵循“从具体到抽象，再回归应用”的逻辑路径。开篇（第一部分）以牛顿运动定律为起点，但迅速引入了矢量分析、运动学和动力学的基础概念。在这里，我们不满足于二维平面运动的讨论，而是立即将框架扩展至三维空间，详尽阐述了角动量、刚体运动的欧拉角描述以及惯量张量的概念。特别值得一提的是，我们用相当的篇幅讨论了变质量系统（如火箭运动）和约束系统（如拉格朗日乘子法在处理等时约束时的应用），为后续的变分原理打下必要的数学准备。第二部分的核心是拉格朗日力学。这是本书从“求解”向“原理”过渡的关键阶段。我们详细推导了达朗贝尔原理，并以此为基础构建了拉格朗日方程。重点讲解了广义坐标的选择、约束力的消除，以及能量守恒的内在机制。本部分包含多章专门用于应用拉格朗日形式的实例，从简单的单摆、双摆（作为混沌现象的初步引入），到复杂的耦合振子系统。我们还深入探讨了保守系统中的相空间概念以及泊松括号在构建守恒量中的核心作用。第三部分则将读者引入哈密顿力学的殿堂。哈密顿力学不仅是经典力学的最精炼形式，也是通往量子力学和统计力学不可或缺的桥梁。本书从勒让德变换出发，严谨推导了哈密顿正则方程。在介绍泊松括号和正则变换后，我们引入了生成函数理论，详细解释了如何通过正则变换简化系统的动力学方程，并明确了正则坐标和动量之间的基本关系。本部分的高潮在于对哈密顿-雅可比方程的阐述，该方程展示了经典力学中时间演化和空间结构之间的深刻联系，并为理解相空间中的流线提供了强大的分析工具。第四部分是摄动理论与非保守系统的专题探讨。在现实世界中，精确求解往往是不可能的。因此，本部分集中于处理那些偏离理想系统的近可积系统。我们详细介绍了时间无关和时间依赖的正则摄动理论，包括如何处理简并和非简并的能级，以及周期性驱动系统中的共振现象。此外，我们还覆盖了耗散系统（如阻尼振子）的相空间分析，并引入了耗散力在拉格朗日和哈密顿框架下进行处理的尝试性方法，尽管这些方法在标准框架下存在固有困难，但它们为理解更宏观的系统提供了必要的视角。本书的特色和创新之处： 1. 数学工具的同步强化：本书将复杂的数学工具（如张量分析、变分微积分基础、勒让德变换）融入到物理概念的引入过程中，而非将其孤立于附录，确保读者能够同步掌握所需的分析能力。 2. 强调守恒律的结构性角色：我们将诺特定理作为贯穿全书的中心主题之一，清晰展示了系统的对称性（时间平移、空间平移、旋转）如何直接导出动量、能量和角动量守恒，从而将守恒律提升到基础原理的地位。 3. 丰富的现代物理关联：虽然专注于经典力学，但每一章节末尾都包含“通向现代物理”的思考题和导读，明确指出这些经典框架如何自然地过渡到狭义相对论中的洛伦兹变换（通过拉格朗日密度）和量子力学中的对易关系（通过泊松括号的量子化）。 4. 案例研究的深度挖掘：我们选取了如天体力学中的二体问题精确解、陀螺仪在均匀引力场中的章动与进动，以及非线性振动中的李亚普诺夫稳定性分析等案例，用以展示理论工具的实际效能。适用读者：本书适合作为物理学、航空航天工程、应用数学专业的高年级本科生和初级研究生课程教材。读者应具备微积分、线性代数和基础微分方程的知识。对于希望深入理解物理学底层数学结构，并为学习场论、量子力学或高级流体力学做准备的自学者而言，本书亦是不可多得的参考资料。通过对本书内容的系统学习，读者将能够熟练运用分析力学的强大工具来解析各种复杂物理系统的运动规律。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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**第五段评价：** 这本书的参考文献列表非常全面，显示了作者对该领域经典文献的掌握程度。然而，在介绍污染物迁移机制时，对于新兴的纳米颗粒或新兴污染物（如微塑料或特定药物残留）的迁移特性，几乎没有提及。这使得这本书在面对当下环境科学快速发展的趋势时，显得有些滞后。理论部分固然重要，但紧跟前沿研究的案例分析同样不可或缺。例如，在描述粘土矿物表面对重金属离子的吸附动力学时，书中给出的Langmuir或 Freundlich 模型虽然经典，但对于现代高分辨率TEM观察到的复杂表面反应，模型的局限性未能得到充分讨论。我期待未来修订版能够纳入更多关于“智能”监测技术在数据采集中的应用，以及如何利用机器学习辅助参数校正，以克服传统模型在处理高维、非线性系统时的固有难题。

评分☆☆☆☆☆

**第一段评价：** 我最近翻阅了一本关于地下水流动的书籍，虽然书名和内容都聚焦于理论与实际应用，但我发现它在对非饱和带水流过程的探讨上显得有些蜻蜓点水。例如，对于毛细管力驱动下的水分迁移，书中的公式推导虽然严谨，但缺乏对不同土壤类型下滞后效应和迟滞现象的深入剖析。我期望能看到更多关于土壤孔隙结构如何影响水分向上迁移的案例分析，特别是对于地表蒸发强烈的半干旱地区，这种机制至关重要。书中对达西定律的复述占了相当大的篇幅，但对于在复杂地质构造中，如何修正或应用这些经典模型以更好地模拟实际流场，着墨不多。作为一名侧重于水文地质工程实践的读者，我更看重的是如何将这些基础理论转化为可靠的预测工具，而不是仅仅停留在理论的完善上。这本书的深度似乎更倾向于基础物理化学的视角，而对实际工程中常遇到的边界条件复杂性和参数反演的不确定性讨论相对不足，这使得它在应用于实际场地修复项目时，指导性略显不足。

评分☆☆☆☆☆

**第三段评价：** 从作者的行文风格来看，这本书无疑凝聚了作者多年的学术积累，其对地下水动力学的基本原理的阐述无可挑剔，每一个定义和假设都追溯到了其历史源头，显示出极强的学术功底。但坦白讲，对于初次接触该领域的专业人士来说，开篇的数学强度可能会构成一个不小的门槛。章节之间的衔接有时略显生硬，像是将多篇独立的研究论文整合在一起，而非一条流畅的知识链条。特别是当讨论到多孔介质中的层流与湍流转换这一关键的非线性问题时，作者似乎更倾向于保留经典的线性模型框架，对雷诺数在地下水流中的实际意义和判断标准探讨不够深入。在我看来，如果能增加一些基于实际监测数据的“反向工程”案例，展示如何从实测水位和水质数据中反演出合理的渗透率场和源项特征，这本书的实用价值会大大提升。

评分☆☆☆☆☆

**第二段评价：** 这本书的排版和插图质量令人印象深刻，图表清晰、逻辑性强，这对于理解复杂的偏微分方程和数值模拟结果非常有帮助。然而，在污染物迁移方面，我感到有些遗憾，它更多地关注于对流-弥散方程的数学形式，而对生物地球化学过程的耦合描述较为薄弱。现代地下水污染治理越来越强调微生物降解、吸附解吸等非物理过程的控制作用，但这本书对此的介绍似乎停留在较为基础的示踪剂运移阶段。例如，对于有机污染物的多相流行为（油气水三相共存），书中几乎没有涉及，这在许多工业场地调查中是必须考虑的因素。此外，虽然提到了数值方法，但对于常用的有限元或有限差分软件（如MODFLOW或FEFLOW）在处理高度非均质介质时的具体应用技巧和常见错误分析，介绍得不够详尽，更像是一本学术性的教材，而非一本能直接指导高级应用计算的参考手册。

评分☆☆☆☆☆

**第四段评价：** 我对书中关于地下水与地表水相互作用的部分抱有很高的期待，因为这直接关系到河岸带的水资源管理和生态保护。然而，这方面的论述略显保守。书中主要还是围绕经典的静水力平衡和渗透率梯度展开，对于湿地环境中根系吸水对局部水力梯度的影响，或者潮汐作用下河岸带水流的周期性变化，缺乏动态的模拟框架。我希望能看到更多关于耦合地表水模型（如MIKE 11或HEC-RAS）与地下水模型（如MODFLOW）的实例，以模拟区域尺度的水文响应。目前的内容更侧重于单一含水层的均质性分析，这在处理复杂河流廊道时，其预测的准确性会大打折扣。总的来说，这本书为我们打下了坚实的理论基础，但要将其延伸至气候变化背景下的复杂水文情景模拟，还需要补充大量的应用模块。

评分☆☆☆☆☆