環(huán)境水力學(xué)

　　《環(huán)境水力學(xué)》的主要內(nèi)容：（1）對水力學(xué)的初學(xué)者來說，在學(xué)習(xí)過程中一般會(huì)遇到一些障礙，其中“連續(xù)體假設(shè)”“變形和應(yīng)力的線性假設(shè)”“基于歐拉法的偏微分方程”是比較困難的部分。這些概念對水力學(xué)的老師來說雖然是不言自明，但對學(xué)生來說卻難以在腦海中勾勒其“圖像”。因此，《環(huán)境水力學(xué)》在首部分中簡單地分析講解了日常生活中的“守恒定律的概念”和“連續(xù)體的概念”，并導(dǎo)出了通用的“輸送方程”，通過這種方法也許可以降低上述三個(gè)概念的難度。此外，輸送方程不僅適用于流體的運(yùn)動(dòng)，也適用于能量守恒定律，是環(huán)境學(xué)中非?；镜姆匠獭＃?）一般輸送方程用于水力學(xué)時(shí)，會(huì)加入水流所特有的條件。其中有幾個(gè)部分并沒有進(jìn)行詳細(xì)講解，隨著閱讀的深入，也許會(huì)有同學(xué)產(chǎn)生疑問，比如“為什么我們假定流體不可壓縮時(shí)，其密度還是會(huì)發(fā)生變化？”“我可以理解伯努利方程中含有動(dòng)能和勢能，但為什么壓力也是能量呢？”“為什么要假設(shè)水面上的水粒子一直在水面上呢？”等。編者在研究生時(shí)期也持有這些疑問。因此在第二部分中，承接首部分，對這些點(diǎn)進(jìn)行了說明。（3）環(huán)境學(xué)中的水力學(xué)的適用對象是二維或三維的現(xiàn)象，但不熟悉偏微分方程的同學(xué)在初次學(xué)習(xí)的時(shí)候總是會(huì)感到混亂。因此在第三部分，編者便從三個(gè)角度應(yīng)用了首部分、第二部分所講到的原理，來對一維明渠中的現(xiàn)象進(jìn)行了解釋說明，包括能量守恒、動(dòng)量守恒和波動(dòng)現(xiàn)象。雖然大多數(shù)的水力學(xué)教材中已經(jīng)包含了這幾部分，但《環(huán)境水力學(xué)》使用了編者自己編寫的例題，比較容易理解。此外，由于在環(huán)境學(xué)上并非必要，所以在工程學(xué)專業(yè)的教科書中詳細(xì)講解的管路流體在《環(huán)境水力學(xué)》中就不再贅述。（4）前面也已經(jīng)提到，環(huán)境科學(xué)專業(yè)的學(xué)生的研究對象（不是指實(shí)驗(yàn)室中的）在野外都是二維或三維現(xiàn)象。而這些在工程學(xué)專業(yè)也被納入擴(kuò)展或研究的范圍，只通過一個(gè)學(xué)期的講解來學(xué)習(xí)是比較困難的。但如果完全不涉及的話，也許會(huì)有同學(xué)覺得“那我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)水力學(xué)呢？”。因此，在第四部分，我們選取了水平二維及垂直二維的環(huán)境現(xiàn)象中非常基本的一些內(nèi)容，對其特征進(jìn)行講解。

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