环境水力学-张书农.docx

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1、1.Wednesday,September14,2011扩散是环境水力学的核心部分。天然河流多为紊流，紊动扩散的作用很大。扩散系数D为常数，量纲为[L2/T]；一般用E来表示紊动扩散系数。费克第一扩散定律：F=-D∂C∂x费克第二扩散定律：F=-D∇C∇=∂∂x+∂∂y+∂∂z从费克定律可以看出，只要存在浓度梯度，必然产生物质的扩散。分子扩散系数D的大小，不仅与介质及物质本身的特性有关，还受到温度、压力的影响。单纯扩散：根据质量守恒定律，有∂C∂t=∂Fx∂x+∂Fy∂y+∂Fz∂z将费克第一扩散定律代入，得∂C∂t=D∇2C=-∇∙F存在的问题：在一些情况下

2、D可能是变量，如D=f（x,y,z,C,t）时。的推导公式。。。对流扩散：假设：扩散输送在运动的流体中的情形与在静止的水中相同。总输移率（或称通量），即为对流通量与扩散通量的和：Fx=uC+(-D∂C∂x)推导。。（以一维情况为例）.∂C∂t=-∇∙F=-∂Fx∂x=-∂∂xuC+D∂2C∂x2∂C∂t+∂∂xuC=D∂2C∂x2又可写为：∂C∂t+∇uC=D∇2C∇uC=C∙∇u+u∙∇C根据流体容积守恒方程，即流体连续性。∇∙u=0故有：∂C∂t+u∙∇C=D∇2C表达成三坐标形式为：∂C∂t+u∂C∂x+v∂C∂y+w∂C∂z=D(∂2C∂x2+∂2C∂

3、y2+∂2C∂z2)上式即为对流扩散方程。。。加入源（或汇）项的对流扩散方程：在输送过程中，加入某些质量称为源，取出某些质量称为汇。。S↓↑河流中的某些污染物质的沿程降解，在方程中表示为汇。即S'=-KC∂C∂t+u∂C∂x=D∂2C∂x2+∂2C∂y2+∂2C∂z2-KC一般在河流中，纵向流速仅考虑X向的。Y、Z向的往往忽略。即v∂C∂y,w∂C∂z可以省略。根据河道的概化情况，污染源可以分为：一元瞬时平面源、二元及三元瞬时点源、二元及三元面源。1.Thursday,September15,2011