環(huán)境水力學(xué)-張書(shū)農(nóng).docx

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1、1.Wednesday,September14,2011擴(kuò)散是環(huán)境水力學(xué)的核心部分。天然河流多為紊流，紊動(dòng)擴(kuò)散的作用很大。擴(kuò)散系數(shù)D為常數(shù)，量綱為[L2/T]；一般用E來(lái)表示紊動(dòng)擴(kuò)散系數(shù)。費(fèi)克第一擴(kuò)散定律：F=-D?C?x費(fèi)克第二擴(kuò)散定律：F=-D?C?=??x+??y+??z從費(fèi)克定律可以看出，只要存在濃度梯度，必然產(chǎn)生物質(zhì)的擴(kuò)散。分子擴(kuò)散系數(shù)D的大小，不僅與介質(zhì)及物質(zhì)本身的特性有關(guān)，還受到溫度、壓力的影響。單純擴(kuò)散：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，有?C?t=?Fx?x+?Fy?y+?Fz?z將費(fèi)克第一擴(kuò)散定律代入，得?C?t=D?2C=-??F存在的問(wèn)題：在一些情況下

2、D可能是變量，如D=f（x,y,z,C,t）時(shí)。的推導(dǎo)公式。。。對(duì)流擴(kuò)散：假設(shè)：擴(kuò)散輸送在運(yùn)動(dòng)的流體中的情形與在靜止的水中相同?？傒斠坡剩ɑ蚍Q通量），即為對(duì)流通量與擴(kuò)散通量的和：Fx=uC+(-D?C?x)推導(dǎo)。。（以一維情況為例）.?C?t=-??F=-?Fx?x=-??xuC+D?2C?x2?C?t+??xuC=D?2C?x2又可寫為：?C?t+?uC=D?2C?uC=C??u+u??C根據(jù)流體容積守恒方程，即流體連續(xù)性。??u=0故有：?C?t+u??C=D?2C表達(dá)成三坐標(biāo)形式為：?C?t+u?C?x+v?C?y+w?C?z=D(?2C?x2+?2C?

3、y2+?2C?z2)上式即為對(duì)流擴(kuò)散方程。。。加入源（或匯）項(xiàng)的對(duì)流擴(kuò)散方程：在輸送過(guò)程中，加入某些質(zhì)量稱為源，取出某些質(zhì)量稱為匯。。S↓↑河流中的某些污染物質(zhì)的沿程降解，在方程中表示為匯。即S'=-KC?C?t+u?C?x=D?2C?x2+?2C?y2+?2C?z2-KC一般在河流中，縱向流速僅考慮X向的。Y、Z向的往往忽略。即v?C?y,w?C?z可以省略。根據(jù)河道的概化情況，污染源可以分為：一元瞬時(shí)平面源、二元及三元瞬時(shí)點(diǎn)源、二元及三元面源。1.Thursday,September15,2011