Water-Quality Engineering in Natural Systems

Water-Quality Engineering in Natural Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:John Wiley & Sons Inc
作者:Chin, David A.
出品人:
页数:626
译者:
出版时间:2006-4
价格:1378.00元
装帧:HRD
isbn号码:9780471718307
丛书系列:
图书标签:
  • Water Quality
  • Environmental Engineering
  • Natural Systems
  • Water Resources
  • Wastewater Treatment
  • Hydrology
  • Ecology
  • Environmental Science
  • Civil Engineering
  • Pollution Control
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具体描述

FOCUSING ON CONTAMINANT FATE AND TRANSPORT, DESIGN OF ENVIRONMENTAL-CONTROL SYSTEMS, AND REGULATORY CONSTRAINTS

This textbook details the fundamental equations that describe the fate and transport of contaminantsin the water environment. The application of these fundamental equations to the design of environmental-control systems and methodologies for assessing the impact of contaminant discharges into rivers, lakes, wetlands, ground water, and oceans are all covered. Readers learn to assess how much waste can be safely assimilatedinto a water body by developing a solid understanding of the relationship between the type of pollutant discharged, the characteristics of the receiving water, and physical, chemical, and biological impacts. In cases of surface runoff from urban and agricultural watersheds, quantitative relationships between the quality of surface runoff and the characteristics of contaminant sources located within the watersheds are presented.

Some of the text's distinguishing features include its emphasis on the engineering design of systems that control the fate and transport of contaminants in the water environment, the design of remediation systems, and regulatory constraints. Particular attention is given to use-attainability analyses and the estimation of total maximum daily loads, both of which are essential components of water-quality control in natural systems. Readers are provided with a thorough explanation of the complex set of laws and regulations governing water-quality control in the United States.

Proven as an effective textbook in several offerings of the author's class "Water Quality Control in Natural Systems," the flow of the text is carefully structured to facilitate learning. Moreover, a number of practical pedagogical tools are offered:

* Practical examples used throughout the text illustrate the effects of controlling the quality, quantity, timing, and distribution of contaminant discharges into the environment

* End-of-chapter problems, and an accompanying solutions manual, help readers assess their grasp of each topic as they progress through the text

* Several appendices with useful reference material are provided, including current U.S. Water Quality Standards

* Detailed bibliography guides readers to additional resources to explore particular topics in greater depth

With its emphasis on contaminant fate and transport and design of environmental-control systems, this text is ideal for upper-level undergraduates and graduate students in environmental and civil engineering programs.Environmental scientists and practicing environmental/civil engineers will also find the text relevant and useful.

好的,以下是一份关于不包含《Water-Quality Engineering in Natural Systems》一书内容的图书简介,内容将围绕水质工程在特定自然系统中的应用展开,力求详尽且具有专业性。 --- 《河流生态系统水动力学与污染物迁移》 作者: [虚构作者姓名 A. B. Chen & C. D. Miller] 出版社: [虚构出版社名称: GeoHydrology Press] ISBN: [虚构ISBN: 978-1-945678-01-2] 内容概要 本书深入探讨了河流生态系统中复杂的水动力过程与污染物在其中的迁移、转化和归宿。本书聚焦于理解和量化自然河流系统(包括蜿蜒河流、辫状河道以及受人类活动影响的河口区域)中水流运动的精细结构,以及这些结构如何直接影响溶解性、悬浮性和底栖污染物(如营养盐、重金属、有机微污染物及病原体)的生态毒理学效应和长期环境风险。 本书的独特之处在于,它不再将河流视为简单的输水通道,而是将其视为一个动态耦合的“水-泥沙-生物”复杂系统。我们采用最新的三维数值模拟技术(如基于场模型的耦合模型)来解析水流边界层、湍流涡结构、以及污染物在不同水文情景(如低流量、洪水脉冲)下的瞬时与累积效应。 全书结构严谨,从基础的水文-动力学原理出发,逐步过渡到复杂的生物地球化学反应和生态风险评估。旨在为环境工程师、水文学家、河流生态学家以及政策制定者提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的参考框架。 --- 详细章节内容 第一部分:河流系统水动力学基础与量测 第1章:自然河流的水流结构与边界层效应 本章详细阐述了自然河流中水流速度剖面的非线性特征,重点分析了河床粗糙度、河岸植被和横向坡度对主流和近岸区水动力结构的影响。我们引入了关于湍流脉动和剪切应力的现代分析方法,特别是强调了在浅水和复杂河道几何形状中,水流分离点和回流区的形成机制。详细讨论了污染物在水-气界面、水-底质界面形成的薄弱边界层中的交换过程及其对整体水质衰减速率的决定性作用。 第2章:悬浮物、泥沙运动与污染物吸附-解吸 本章聚焦于河流中泥沙颗粒的输运过程。内容涵盖了泥沙起动条件、床面输沙的机制(铺移、爬升),以及悬浮泥沙在水柱中的沉降动力学。重点剖析了悬浮颗粒物(SS)作为疏水性有机污染物(POPs)和重金属主要载体的角色。通过动力学模型,我们量化了在不同流速下,污染物在泥沙颗粒表面的吸附和随泥沙在河流中迁移的速率,以及在沉积区发生的长期释放机制。 第3章:水文情景对传输过程的控制 本章探讨了河流流量变化(从基流到百年一遇洪水)如何重塑水动力和污染物传输路径。详细分析了洪水事件中污染物“团块式”传输(Plume Migration)的特征,以及低流量期间污染物在滞水区(如侧滩、回水区)的富集与二次污染风险。引入了瞬态传输方程,用于模拟快速变化水文条件下的污染物峰值浓度预测。 --- 第二部分:自然系统中的污染物迁移与转化 第4章:营养盐的生物地球化学循环与富营养化风险 本章专注于氮(N)和磷(P)在河流生态系统中的复杂转化路径。详细描述了活性有机质(POM/BOM)的降解,硝化、反硝化、同化与矿化过程在河床与水柱中的耦合关系。本章提供了先进的模型来区分外源输入和内源再生对河流富营养化状态的贡献比例,特别关注了底泥内源释放对夏季藻华爆发的驱动作用。 第5章:微污染物(PPCPs和内分泌干扰物)的降解途径 本章专门针对新兴污染物(如药物、个人护理品、工业化学品)在自然河流系统中的命运进行研究。内容包括光解、水解以及微生物降解(生物转化)的速率常数和主要代谢产物。通过案例研究,展示了污染物在河流连续流场中不同停留时间下的浓度衰减曲线,并讨论了河流生态系统对复杂混合污染物的非线性响应机制。 第6章:病原微生物(细菌与病毒)的存活与失活动力学 本章分析了环境水体中病原体(如粪大肠杆菌、沙门氏菌)的衰减机制。重点探讨了紫外辐射(太阳光)、pH值、悬浮物遮蔽效应以及生物捕食者(如原生动物)对微生物存活时间的影响。本章提供了基于微生物生态学的衰减模型,用以评估在不同水质条件下(特别是遭受非点源污染后),病原体跨水域传播的风险。 --- 第三部分:河流生态健康评估与工程响应 第7章:底质-水体耦合交换与长期负荷评估 本章深入研究了河流底质(沉积物)作为污染物长期汇的物理化学机制。详细分析了氧化还原电位(Eh)梯度对重金属(如砷、镉)的溶解度和毒性阈值的影响。通过实验和模型模拟,本章提供了量化底泥释放负荷对河流整体水质贡献的实用方法,这对防洪治理工程的长期水质影响评估至关重要。 第8章:河流形态改造对水质工程的反馈 本章探讨了河道整治、堤防建设、人工湿地和阶梯式水坝等工程措施对水动力和污染物传输的副作用。例如,分析了堤防侵占漫滩如何增加主流区流速,减少污染物在泛洪平原的滞留和沉积机会。本章倡导基于生态系统服务的理念,设计“亲自然”的河流修复方案,以优化水质自净能力。 第9章:面向生态风险的综合水质模型构建 本书的最终章节将以上所有模块整合,介绍如何构建一个全面耦合水动力-质量传输-生态毒理学的综合模型框架(如CE-QUAL-W2或更先进的Fluvial-Ecosystem Simulator)。内容包括模型校准、不确定性分析,以及如何利用这些模型为河流生态基流确定、污染负荷削减目标设定提供科学依据,确保河流生态系统的可持续健康。 --- 本书的读者对象与价值 本书主要面向从事河流管理、水环境规划、生态修复和水资源保护的专业人士。它为研究人员提供了前沿的理论工具和量化方法,为工程实践者提供了深入理解自然系统复杂性的视角,从而避免“一刀切”的工程干预,实现真正意义上的可持续水环境管理。 关键词: 河流动力学、污染物传输、生态毒理学、沉积物交换、水文情景、新兴污染物、河流修复。

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