環(huán)境水力學

　　《環(huán)境水力學》的主要內(nèi)容：（1）對水力學的初學者來說，在學習過程中一般會遇到一些障礙，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。這些概念對水力學的老師來說雖然是不言自明，但對學生來說卻難以在腦海中勾勒其“圖像”。因此，《環(huán)境水力學》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概念的難度。此外，輸送方程不僅適用于流體的運動，也適用于能量守恒定律，是環(huán)境學中非?；镜姆匠?。（2）一般輸送方程用于水力學時，會加入水流所特有的條件。其中有幾個部分并沒有進行詳細講解，隨著閱讀的深入，也許會有同學產(chǎn)生疑問，比如“為什么我們假定流體不可壓縮時，其密度還是會發(fā)生變化？”“我可以理解伯努利方程中含有動能和勢能，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，對這些點進行了說明。（3）環(huán)境學中的水力學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在初次學習的時候總是會感到混亂。因此在第三部分，編者便從三個角度應(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)象進行了解釋說明，包括能量守恒、動量守恒和波動現(xiàn)象。雖然大多數(shù)的水力學教材中已經(jīng)包含了這幾部分，但《環(huán)境水力學》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)境學上并非必要，所以在工程學專業(yè)的教科書中詳細講解的管路流體在《環(huán)境水力學》中就不再贅述。（4）前面也已經(jīng)提到，環(huán)境科學專業(yè)的學生的研究對象（不是指實驗室中的）在野外都是二維或三維現(xiàn)象。而這些在工程學專業(yè)也被納入擴展或研究的范圍，只通過一個學期的講解來學習是比較困難的。但如果完全不涉及的話，也許會有同學覺得“那我們?yōu)槭裁匆獙W習水力學呢？”。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?；镜囊恍﹥?nèi)容，對其特征進行講解。

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