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出版者:

作者:Laurence, Chery (EDT)/ Marsily, Ghislain De (EDT)

出品人:

页数:596

译者:

出版时间:2007-12

价格:$ 271.14

装帧:

isbn号码:9780415443555

丛书系列:

图书标签:

• 水文地质学
• 地下水
• 水资源管理
• 含水层
• 水资源
• 环境科学
• 可持续发展
• 水文模型
• 地下水流动
• 水质

《现代水文地质工程：理论与实践前沿》 内容提要 本书深入探讨了现代水文地质工程领域的最新理论进展、先进技术应用以及复杂的实际工程案例分析。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的地下水流动力学、水化学过程到尖端的数值模拟方法、污染物迁移预测与修复技术等多个核心模块。本书旨在为地质、环境、水利及土木工程领域的专业人士、研究生以及研究人员提供一本兼具理论深度与实践指导意义的参考著作。 --- 第一部分：水文地质基础理论的深化与拓展 本部分着重回顾并深化了传统水文地质学的核心概念，并引入了当前研究热点的前沿理论。 第一章：非均质介质中的地下水流理论 详细阐述了多孔介质、裂隙介质和岩溶介质中流体运动的控制方程。重点剖析了随机介质理论在描述地下水流复杂性中的应用，包括尺度效应和有效参数的确定。讨论了基于分形几何和多尺度分析方法对渗透性空间变异性的刻画。引入了非线性渗流理论，尤其是在高梯度流速和粘滞流体条件下的适用性分析。 第二章：地下水化学过程与地球化学模型 本章聚焦于地下水与围岩间的物质交换过程。详细介绍了离子交换、溶解沉淀、氧化还原反应在水岩相互作用中的作用机制。深入探讨了水化学平衡计算方法，特别是温度、压力变化对溶解度的影响。通过案例研究，阐释了水化学指纹技术在地下水补给来源识别和水质评价中的应用。 第三章：地下水资源系统的动态响应与演化 探讨了区域尺度上地下水系统的宏观响应，包括气候变化、人类活动（如超采和回灌）对水位、储量和水质的长期影响。引入了系统动力学方法来模拟和预测水资源系统的非线性反馈机制。对可持续水资源管理中的“临界阈值”概念进行了深入的理论建模与实证分析。 --- 第二部分：先进水文地质调查与监测技术 本部分系统介绍了在地质勘探、环境监测和工程评价中使用的现代地球物理与水文测量技术。 第四章：高精度地球物理勘探方法在水文地质中的应用 重点介绍了电磁法（如瞬变电磁、高密度电阻率层析成像）和地震波法（如折射、反射和面波分析）在识别地下岩性界面、断裂构造和含水层边界中的应用。探讨了多源地球物理数据融合技术，以提高地下结构成像的分辨率和可靠性。详细分析了傅里叶域和时域反演算法的优缺点及适用条件。 第五章：原位水文地球化学监测网络设计 讨论了构建高效、低成本地下水监测网络的设计原则，包括信息熵理论在采样点优化中的应用。详细介绍了先进的传感器技术，如光纤分布式温度传感（DTS）在监测地下水流向和热异常方面的潜力。阐述了同位素示踪技术（稳定同位素、放射性同位素）在确定水龄和补给机制中的定量应用。 第六章：地下水流场实时反演与数据同化 介绍了利用卡尔曼滤波（Kalman Filtering）、伴随模型方法（Adjoint Modeling）等数据同化技术，将现场观测数据融入地下水流模型，以实时校正模型参数和状态变量。探讨了机器学习算法在处理大规模、高频监测数据，识别地下水动态模式方面的应用前景。 --- 第三部分：地下水数值模拟与工程应用 本部分聚焦于解决实际工程问题所需的高级数值模拟工具及其在复杂环境工程中的部署。 第七章：复杂含水层系统的多物理场耦合模拟 超越单一的地下水流模拟，本书详细阐述了热-溶质-水流（Thermo-Hydro-Solute, THS）耦合模型的构建与求解。重点分析了在油气开采、地热能开发和地下水污染修复工程中，热量和溶质迁移对渗透性场和流场产生的反馈作用。介绍了有限元法、有限差分法及有限体积法在处理复杂边界条件和非线性渗流问题时的数值稳定性与精度控制。 第八章：区域地下水资源的可持续性评估与管理 以流域尺度为例，构建综合性的水资源平衡模型，考虑地表水-地下水相互作用（SWI）。详细介绍了如何利用模型预测气候变化和灌溉模式改变对区域地下水储量的长期影响。探讨了基于模型的多目标优化方法，用于确定采水速率、环境用水需求之间的最优平衡点。 第九章：地下水污染迁移预测与修复工程技术 本章是实践指导的核心。深入分析了不同类型污染物（如挥发性有机物、重金属、新兴污染物）在地下水中的迁移转化机制。详细评估了主流的修复技术： 1. 源区控制技术： 深入剖析了固化/稳定化（S/S）技术在粘土和高渗透层中的适用性。 2. 污染羽的阻遏与去除： 详细介绍了化学氧化/还原技术（ISCO/ISCR）的反应动力学和现场操作规程。 3. 生物修复： 探讨了微生物强化技术（如生物刺激和生物强化）在降低污染物终点浓度方面的潜力。 第十章：非常规地下水工程：地热与地下储能 探讨了将地下水系统作为能源存储介质的前沿应用。详细介绍了地热梯度利用系统的热力学原理、换热器设计及长期运行中的堵塞风险评估。讨论了季节性地下水储能（ATES）系统的水文地质要求、循环效率优化以及热力羽的精确模拟，为能源基础设施建设提供科学依据。 --- 结语 本书的价值在于将前沿的理论研究成果与复杂工程实践紧密结合，强调了跨学科思维在解决现代水文地质挑战中的关键作用。通过对理论模型的深入解析和对实际工程案例的透彻剖析，为读者提供了系统化、前瞻性的知识体系，以应对未来水资源管理与环境工程中的复杂挑战。

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这本书简直是水文学爱好者的福音，我一拿到手就迫不及待地翻阅起来。它以一种极其清晰且富有条理的方式，深入探讨了地下水系统的复杂运作机制。作者显然在这一领域有着深厚的积累，书中的每一个章节都充满了真知灼见。特别是关于含水层动态平衡的论述，不仅理论扎实，还辅以大量实际案例进行佐证，让我对地下水补给和径流的理解提升到了一个新的高度。阅读过程中，我惊喜地发现，书中对不同地质构造下含水层的特性差异描述得非常到位，这对于我们进行区域性的水资源评估工作具有极大的指导意义。更不用说那些精美的图表和模型，它们将原本抽象的地下水流动过程可视化，使得即便是初学者也能轻松把握核心概念。这本书的价值远超一本教科书，它更像是一份详尽的操作手册，指导着如何科学、可持续地管理我们宝贵的地下水资源。我非常推荐给所有从事水资源管理、环境工程以及地球科学的专业人士，相信它能为你们的工作带来深刻的启发。

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这本书的深度和广度都超出了我的预期。我原本以为它会偏向于纯粹的工程技术层面，但惊喜地发现，它对水资源管理的政策制定和法律框架也有着深刻的见解。作者非常强调跨学科合作的重要性，指出有效的地下水管理绝非单一学科能够解决的难题，必须整合地质学、水文学、经济学乃至社会学等多方视角。书中对国际上一些成功的（和失败的）跨境地下水管理案例的分析尤为精彩，揭示了政治博弈和利益协调在资源分配中的关键作用。这种将自然科学的严谨性与人文社科的复杂性相结合的叙事方式，使得全书的论述更加立体和丰满。读完之后，我深刻认识到，管理地下水系统，本质上是在管理一种动态的、受多方影响的公共资源，技术只是手段，而智慧的管理理念才是核心。这本书无疑为我们提供了理解这种复杂动态平衡的绝佳视角。

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坦白说，这本书在某些章节的处理上展现出一种近乎诗意的精确感。它并非那种枯燥的、只有公式和数据堆砌的参考书，而是充满了对“水”这种生命之源的敬畏。作者在描述地下水流经岩层、跨越时间尺度的过程时，文字极富画面感，让人仿佛能感受到亿万年前沉积下来的岩石正在默默地承载着现代人类的用水需求。特别是在讨论“安全水位”的界定那一章，作者并未给出一个僵硬的数值答案，而是引导读者去思考，在不同的气候情景和社会经济条件下，什么是真正的“可持续”水位。这种哲学层面的思辨，让这本书的层次一下子拔高了。它不仅提供了科学方法，更提供了一种对待自然资源应有的审慎态度和长远眼光。对于那些渴望从根本上理解地下水系统，而非仅仅停留在操作层面的读者来说，这本书的启发性是无价的。

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读完这本专著，我的第一感觉是作者对水文循环的理解已经达到了炉火纯青的地步，特别是对人类活动如何干扰地下水生态系统的剖析，着实令人深思。它不像那些晦涩难懂的学术论文，语言流畅，逻辑严密，读起来有一种抽丝剥茧的快感。书中对水资源可持续开发的伦理和经济学角度的探讨，更是拓宽了我的视野。我特别欣赏作者在论证过程中展现出的那种平衡的视角，既不完全否定人类利用地下水的需求，也毫不留情地指出了过度开采可能带来的不可逆转的生态灾难。书中的风险评估模型构建得极为精妙，结合了统计学和概率论，为制定前瞻性的管理策略提供了坚实的数学基础。我甚至在阅读时，会不自觉地对照我所在地区的实际情况进行反思，从中汲取了不少改进当前管理弊端的灵感。总而言之，这是一本充满洞察力、且极具实践指导意义的力作，让人读后意犹未尽，迫不及待想动手实践书中的理念。

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我对这本书的结构安排感到非常满意，它从宏观的区域水文背景切入，逐步聚焦到微观的含水层具体特征，整个阅读体验如行云流水般顺畅。作者在介绍地下水污染迁移与修复技术的部分，简直是教科书级别的示范。他们没有停留在理论的阐述，而是深入分析了不同污染物在多孔介质中的迁移机制，并详细对比了各种修复技术的优缺点和适用条件，这种细致入微的处理方式，极大地提升了本书的实用价值。我发现很多市面上同类书籍往往对“治理”环节一带而过，但这本书却给予了足够的篇幅和深度，这对于我们这些一线工作者来说，无疑是最大的亮点。它不仅教会你如何“看懂”地下水系统，更重要的是，它教会你如何“介入”并“修复”受损的系统。即便是涉及复杂的地球化学反应部分，作者也巧妙地运用了类比和简化，使得非化学背景的读者也能轻松理解，这点非常难得。

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