《水环境数学模型及其应用》课程说明书(精)

《水环境数学模型及其应用》课程说明书一、主讲教师信息姓名刘志彦性别女学历博士职称讲师研究方向环境科学工作单位环境与规划学院讲授课程水环境数学模型及其应用联系电话、电子信箱liuzhiyan＠ 二、课程信息课程名称中文水环境数学模型及其应用先修课程环境生态学，环境经济学英文The Application of AquaticEnvironmental MathematicalModel课程性质专业方向课学时 /学分40/2 授课范围环境科学专业2006级本科6班授课时间和地点周一、周三、周五：4B号教学楼 206室人数限制42课程简介本课程主要以仿真、逼近客观实际为目标，以地面水环境为重点，以完善的理论和方法，突出实际应用为特点，给出了多种因素影响的水体和多孔介质中流体和污染质迁移方程，求解的近代数值方法，解析解法和应用实例；深入论证了定解条件和定解问题的提法；系统严格的推导了水环境污染介质迁移规律的数学模型。

三、教学资源指定教材彭泽周、杨天行、梁秀娟、古照升等. 水环境数学模型及其应用，北京：化学工业出版社，2007，1.参考文献汪家权、钱家忠. 水环境系统模拟.合肥工业大学出版社,2006，1.教学网站[1][2]四、教学信息教学目标通过本课程的学习和实验，让学生了解水环境模型，尤其是地表水环境模型的构建方法，并能够熟练应用于实践。

教学进度（以周为单位）课堂讲授实验、实习、作业、课外阅读及参考文献等教学内容摘要（章节名称、讲述的内容提要，课堂讨论的题目等）内容及时间、地点第1周第一章环境数学模型概述1.1 数学模型在环境问题中的应用1.2 建立数学模型的步骤1.3 水环境数学模型的分类与水质模型1.4 建立数学模型的一个实例第二章污染物在水体中迁移模型的建立和应用范围2.1 流体运动的某些概念2.2 水流连续方程2.3 污染物在水体内迁移的主要方式2.4 分子扩散方程2.5 污染物在水体中的随流扩散方程2.6 紊流扩散方程2.7 剪切流扩散方程第2周第三章污染物迁移模型的解析及应用3.1 一维污染物迁移问题的解析解3.2 二维和三维污染物迁移问题的解析解3.3 污染物有连续点源注入情况下的扩散3.4 有边界影响的扩散3.5 河流一维随流具有降解污染物的弥散方程的解析解及其应用3.6 河流二维降解污染物质具有边界影响的扩散规律及其应用3.7 确定扩散系数的解析方法3.8 河流水力学参数估计第3周第四章水体的温度模型4.1 水与大气之间的热交换4.2 河流水温模型4.3 湖泊、水库的水温迁移模型第五章有机污染物的数学模型及其预测5.1 有机污染物的分类及危害5.2 水体的耗氧和复氧5.3 有机污染的衰减变化5.4 河流BOD-DO模型及其预测5.5 QUAL-II河流水质综合模型5.6 河口BOD-DO模型及模拟预测5.7 混合型水库湖泊分层BOD-DO模型及模拟预测第4周第六章水库（湖泊）富营养化的数学模型及其模拟预测6.1 磷元素在水体中迁移转化的数学模型6.2 混合型水库、湖泊总磷数学模型及其分析解6.3 浮游植物质量平衡模型及其分析解6.4 总磷浓度与富营养化状态的统计相关模型6.5 罗伦珍模型6.6 氮迁移转化的数学模型6.7 在氧化条件下三氮迁移转化的数学模型6.8 应用实例分析第5周第七章重金属“三态”数学模型及其模拟预测7.1 重金属在水库（湖泊）和河流中的迁移转化形式7.2 重金属三态迁移转化的微分方程和数学模型7.3 一维流场中重金属随水悬浮物迁移转化方程的解析解及其应用7.4 一维流场中重金属迁移转化方程的解析解及其应用7.5 重金属随底泥迁移转化的一维模型7.6 应用实例分析第6周第八章地下水运动数学模型8.1 地下水模型概述8.2 地下水流方程逆问题提法第九章多孔介质中污染物迁移预测9.1 多孔介质中溶质运移的机制9.2 溶液中一种组分的质量与对流扩散方程9.3 多孔介质中的溶质运移微分方程9.4 地表水地下水污染质运移转化的耦合数学模型9.5 海水入侵的对流——弥散数学模型及其模拟9.6 含水层中热量迁移的数学模型9.7 应用实例——山东济宁市水质预测第7周复习本课程教学方法与手段通过教材进行基本内容讲解，理论联系实际，并辅以多媒体辅助教学手段。

江西理工大学题目 学模型在水环境中的应用姓名：XXX专业班级：XXX班学号：XXXX指导教师XXX老师日期：XXX年XXX月 XXX 日数学模型在水环境中的应用摘要：水环境数学模型是十分重要的科学工具与技术手段。

在水资源保护科研、评价与监测分析中应用，不但增加理论色彩，还可以提高成果水平。

本文对常用各类数学模型进行了深入系统的理论解读与技术应用研究，明确指出，“模型”是十分有用的，但不是万能的，每种模型都有自己的使用范围与针对性，因此，选准模型，正确使用，至关重要。

关键词：水环境；数学模型；概述；理论解析水环境数学模型可以描述水环境中物质混合、输移和转化的规律。

它是在分析水环境中发生的物理、化学及生物现象基础上，依据质量、能量和动量守恒的基本原理，应用数学方法建立起来的模型。

通过模型求解计算可以预报水文、水质在时间与空间上的变化，为水资源管理、规划、评价与控制服务。

1水环境数学模型概述1.1水动力学模型在1950年以前，数学模拟的基本理论已经建立，并运用这些理论解决过一些简单的工程问题。

1952—1954年Isaacson和Twesch首次建立了俄亥俄河和密西西比河的部分河段数学模型，并进行了实际洪水过程的模拟。

到20世纪中期，水动力学模型再次得到重视，随着计算机技术的发展，模型功能也在增加，可以对整个流域、洪泛区、已建或规划中的水利工程进行系统模拟。

1.2水质模型Streefer和Phelps于1925年开发的，用于分析生活污水排入河流后对水中溶解氧的影响，即BOD/DO模型。

O’connor在此基础上又开发了港湾的稳态BOD/DO模型及适用于河流的动态BOD/DO模型。

Thomann采用有限差分法离散求解模型方程，使水质模型更好地反映河底高程及纵断面变化等水质特征。

20世纪70年代早期开发出水体富营养化模型，80年代以来，专家们又研究开发了反应毒性物质在水体中迁移转化的模型。

1.3数学模型分类1）按解的过程可以分为确定性模型和随机模型。

数学模型课程设计捕鱼一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握数学模型中的捕鱼问题，包括问题的背景、模型的建立和求解方法。

具体目标如下：1.知识目标：（1）了解捕鱼问题的背景和意义；（2）掌握捕鱼问题的数学模型及其求解方法；（3）理解数学模型在实际问题中的应用。

2.技能目标：（1）能够运用捕鱼问题的模型解决类似问题；（2）培养学生的逻辑思维能力和数学表达能力；（3）提高学生运用数学知识解决实际问题的能力。

3.情感态度价值观目标：（1）培养学生对数学模型的兴趣和好奇心；（2）培养学生团队协作和交流分享的良好品质；（3）引导学生认识数学模型在生活中的重要作用，培养学生的责任感和使命感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下三个方面：1.捕鱼问题的背景和意义：介绍捕鱼问题的实际背景，让学生了解数学模型在解决实际问题中的应用价值。

2.捕鱼问题的数学模型：引导学生学习捕鱼问题的数学模型，包括模型的建立、求解和分析。

3.数学模型在实际问题中的应用：通过案例分析，让学生了解数学模型在其他领域中的应用，培养学生的应用意识。

三、教学方法为了提高教学效果，本节课采用以下教学方法：1.讲授法：教师讲解捕鱼问题的背景、数学模型的建立和求解方法。

2.案例分析法：分析实际问题中的数学模型，让学生了解数学模型的应用。

3.讨论法：分组讨论，让学生分享自己的想法和解决问题的方法，培养学生的团队协作和沟通能力。

4.实验法：通过模拟实验，让学生亲身参与模型的求解过程，提高学生的实践能力。

四、教学资源为了支持本节课的教学，准备以下教学资源：1.教材：提供相关章节，让学生预习和复习；2.参考书：为学生提供更多的学习资料，拓展知识面；3.多媒体资料：制作课件，生动展示捕鱼问题的模型和应用；4.实验设备：准备模拟实验所需的器材，让学生亲身体验模型的求解过程。

五、教学评估本节课的教学评估将采用多种方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。

评估方式包括：1.平时表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答和小组讨论的表现，以了解学生的学习态度和理解程度。

水文学模型及其应用研究一、引言水文学模型是近年来水文学研究的重点和热点之一，它在解决水文问题、水资源管理、水灾害防治和水环境保护等方面具有重要的应用价值。

因此，本文将从水文学模型的定义、主要分类、建模方法和应用等方面进行详细解析。

二、水文学模型定义水文学模型是指利用数学、物理和统计方法，描述地表水和地下水的一系列变化和过程，以预测水资源的供需、洪水预报和水质状况等问题的一种数学模型。

水文学模型的核心在于描述水文过程及其参数的关系，从而推断出未来的水文变化趋势。

三、水文学模型分类水文学模型可以根据其研究对象的不同，分为以下几类：1. 基于降水的模型：以降水为入渗源，描述地表径流和地下水补给水的入渗和排泄过程。

2. 基于蒸发和蒸散发的模型：以蒸发和蒸散发为主要变量，描述土壤含水量和蒸发蒸散发的变化及其对地下水和地表水的影响。

3. 基于水文循环的模型：以水文循环为主要研究对象，包括降水、蒸散发、径流和水库蓄水等各种水文过程，从而预测未来水文变化的趋势。

4. 基于水力学的模型：以水力学原理为基础，描述水流的运动和地下水潜流的变化，从而确定水文过程的动力学规律。

四、水文学模型建模方法水文学模型建模是将实际水文过程抽象为数学公式和模型组成的数学模型，以便于计算机程序运算和结果预测。

目前，常见的水文学模型建模方法包括以下几个步骤：1. 数据处理：对水文观测数据进行筛选、转换和统计，例如清理、平滑、定时和区间等处理。

2. 变量选择：根据对水文过程的了解、实验和经验，从各个影响因素中确定关键变量。

3. 模型选择：根据研究目标和数据特点，选择适当的模型类型和参数，确定模型结构和方程形式。

4. 参数校准：利用实际数据，通过调整和拟合模型参数，使得模型输入数据与输出结果之间的误差最小化。

5. 模型检验：利用另外一组数据进行验证和检验，评估模型的预测能力和泛化能力。

6. 参数敏感性分析：分析模型输入参数对输出结果的敏感程度，确定关键因素和决策变量。