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第1章 引论1

1.1含水层、地下水与储油层1

1.1.1定义1

1.1.2垂直剖面上的水分分布1

校译者的话3

1.1.3含水层的分类3

目录3

1.1.4含水层的性质5

1.1.5储油层6

序言9

1.2多孔介质9

1.3.1分子水平与微观水平11

1.3多孔介质的连续介质方法11

1.3.2孔隙率与表征性体积单元13

1.3.3面孔隙率与线孔隙率15

1.3.4速度与比流量16

1.3.5小结18

第2章流体的性质20

与多孔骨架的性质20

2.1流体的密度20

2.1.1定义20

2.1.2流体混合物22

2.1.3密度的测量方法22

2.2.1定义23

2.2流体的粘度23

2.2.2非牛顿流体24

2.2.3单位24

2.2.4压力和温度的影响25

2.2.5粘度的测量方法25

2.3流体的压缩系数26

2.4多孔介质的统计描述方法27

2.4.1粒径分布27

2.4.2孔径分布29

2.4.3其它统计描述方法30

2.5.1孔隙率与有效孔隙率31

2.5孔隙率31

2.5.2孔隙率、结构和排列32

2.5.3孔隙率的测量方法34

2.6 比面36

2.6.1定义36

2.6.2比面的测量方法37

2.7骨架与介质的可压缩性37

第3章压力与测压水头42

3.1一点处的应力42

3.2流体静压力的分布45

3.3测压水头45

速度与通量47

4.1流体连续介质中的质点、47

4.1.1质点和速度的定义47

流体输运的基本方程47

第4章 多孔介质中47

4.1.2扩散速度与扩散通量49

4.1.3 Euler观点与51

Lagrange观点51

4.1.4实质导数52

4.2普遍的守恒原理54

4.3流体连续介质的质量、57

动量和能量守恒方程57

4.3.1一种组分的质量守恒方程57

4.3.2流体体系的质量守恒58

动量守恒59

4.3.4流体体系的线性59

4.3.3 a组分的线性动量守恒59

4.4本构假设与耦合过程61

4.4.1一般考虑61

4.4.2建立本构方程应63

采用的若干原理63

4.4.3耦合过程63

4.5多孔介质模型67

4.5.1理想模型法67

4.5.2一种研究流体通过多孔69

介质流动的模型69

4.5.3参考标架70

4.5.4一种平均化方法71

4.6.1体积守恒方程74

4.6体积和质量守恒方程74

质量守恒方程75

4.6.2溶液中一种组分的75

4.6.3质量守恒方程77

4.7运动方程79

4.8弯曲率和渗透率81

4.8.1弯曲率和渗透率81

之间的关系81

4.8.2弯曲率和其它输运系数85

4.8.3采油工程学中的地层86

因数和电阻率指数86

第5章 均质流体的运动方程91

5.1 Darcy实验定律91

5.2.1各向同性介质93

5.2 Darcy定律的推广93

5.2.2各向异性介质94

5.3偏离Darcy定律的情形95

5.3.1 上限95

5.3.2下限97

5.3.3滑流现象98

5.4有旋运动与无旋运动98

5.4.1势和伪势98

5.4.2无旋流动99

5.5各向同性介质的水力传导系数101

5.5.1水力传导系数与渗透率101

5.5.2单位与例子103

5.6.1主方向104

5.6各向异性介质的渗透率104

5.6.2方向渗透率109

5.7水力传导系数的测量方法113

5.7.1概述113

5.7.2定水头渗透仪114

5.7.3降水头渗透仪114

5.7.4各向异性介质水力传导115

系数的测量方法115

5.8层状多孔介质116

5.8.1垂直和平行介质层面的116

流动116

力传导系数118

5.8.2任意定向流动的等效水118

5.8.3作为等效各向异性介质120

的层状介质120

5.8.4 Girinskii势121

5.9可压缩流体122

5.10 Darcy定律的推导124

5.10.1毛细管模型125

5.10.2隙缝模型127

5.10.3水力半径模型128

5.10.4流动阻力模型129

5.10.5统计模型132

5.10.6 平均Navier-Stokes134

方程的方法134

5.10.7 Ferrandon模型136

5.11.1现象137

5.11.2紊流、惯性力和分离现象137

5.11大雷诺数时的流动137

5.11.3非线性运动方程的若干140

例子140

5.12渗透力与渗透应力142

5.12.1力142

5.12.2管涌与流砂144

6.1控制体151

6.2不变形多孔介质中的质量守恒151

6.2.1基本的连续性方程151

和守恒方程151

第6章 均质流体的连续性方程151

6.2.2不可压缩流体的连续性154

方程154

6.2.3可压缩流体的连续性方程155

6.3可压密介质中的质量守恒157

6.3.1只有垂向可压密的情形158

6.3.2推广到三相和三维的压密163

问题163

6.3.3含水层的气压效率166

6.4承压含水层和越流含水层中流167

动的连续性方程167

6.4.1水平流动近似167

6.4.2承压含水层中的流动168

6.4.3越流含水层中的流动169

均化172

6.4.4在垂线上精确方程的平172

6.4.5 Boltzmann变换174

6.5流函数177

6.5.1迹线、流线、纹线和锋面177

6.5.2二维流动的流函数178

6.5.3三维流动的流函数180

6.5.4关于Lagrange和Stokes182

流函数的偏微分方程182

6.5.5势函数与流函数之间的184

关系184

6.5.6解？-ψ平面上的问题187

6.6.1 ？-ψ流网188

6.6流网和地下水等水头线图188

6.6.2地下水等水头线图190

6.7以ψ为因变量表示的非均质不191

可压缩流体流动的偏微分方程191

6.7.1二维流动191

6.7.2轴对称流动194

第7章 解初值与边值问题197

7.1初始条件和边界条件197

7.1.1给定势的边界199

7.1.2给定通量的边界200

7.1.3没有渗入补给的稳定自由201

面（或潜水面）201

自由面（或潜水面）203

7.1.4没有渗入补给的非稳定203

7.1.5有渗入补给的稳定自由面204

（或潜水面）204

7.1.6有渗入补给的非稳定自由205

面（或潜水面）205

7.1.7饱和带（或毛细管带）的206

边界206

7.1.8渗出面206

7.1.9毛细管暴露面208

7.1.10渗透性不连续的边界209

7.2适定问题213

边界条件213

7.1.12借助压力或密度表示的213

点注记213

7.1.11关于各向异性介质的一213

7.3在速端平面上边界的表示214

7.3.1速端平面215

7.3.2速端平面上的边界217

7.3.3边界速端曲线表示的例子221

7.3.4不同类型边界的相交224

7.4各向同性介质中流动问题的解228

和各向异性介质中流动问题的228

解之间的关系228

7.4.1流动方程229

关系230

7.4.2两种系统中参数之间的230

7.4.3例子234

7.5叠加与Duhamel原理236

7.5.1叠加236

7.5.2边界条件不依赖于时间的237

非稳定流动237

7.5.3边界条件依赖于时间的非238

稳定流动238

7.6一维问题的直接积分法239

7.6.1一维连续性方程的解法239

7.6.2湿润面的推进240

7.7.1原理241

7.7镜像法241

7.7.2例子243

7.8基于函数论的方法247

7.8.1复变数与解析函数248

7.8.2复势与复比流量250

7.8.3源和汇252

7.8.4保角映射255

7.8.5 Schwarz-Christoffel262

变换262

7.8.6？平面上的虚拟流动266

7.9数值法266

7.9.1有限差分法267

7.9.2有限单元法273

7.9.3松弛法274

7.9.4 Schmidt图解法275

7.10用图解法绘制流网277

第8章无压流动与Dupuit近似283

8.1 Dupuit近似283

8.1.1 Dupuit假定283

8.1.2 Dupuit假设用于均质介286

质中水力稳定流动的例子286

8.1.3水平层状含水层中的无压289

流动289

8.1.4直立层状含水层中的无压291

流动291

流动292

8.1.5二维非均质介质中的无压292

8.2基于Dupuit近似的连续性293

方程293

8.2.1连续性方程293

8.2.2边界条件与初始条件296

8.2.3 Forchheimer方程的297

若干解297

8.2.4 Boussinesq方程的若299

干解299

8.3速端曲线法304

8.3.1函数ω和？304

8.3.2速端曲线法305

8.3.3无渗出面的例子307

8.3.4 Hamel映射函数313

8.3.5 Zhukovski映射函数及317

其它映射函数317

8.3.6速端平面图解法319

8.4线性化方法与所得到的解321

8.4.1 Boussinesq方程的第一321

种线性化方法321

8.4.2 Boussinesq方程的第二328

种线性化方法328

种线性化方法330

8.4.4逐次稳态法330

8.4.3 Boussinesq方程的第三330

8.4.5小扰动法332

8.4.6薄层流动近似340

第9章 不溶混流体的流动346

9.1引言346

9.1.1两种流体流动的类型346

9.1.2突变界面近似346

9.1.3出现多种流体同时流动的347

场合347

9.2界面张力和毛细压力347

9.2.1饱和度与流体的含量347

9.2.2界面张力和湿润性348

9.2.3毛细压力350

9.2.4排泄和吸吮354

9.2.5突变介质中饱和度的间断355

9.2.6毛细压力的实验室测定法356

9.3两种不溶混流体同时流动359

9.3.1基本运动方程359

9.3.2相对渗透率360

9.3.3多相流动的质量守恒366

9.3.4多相流动问题的陈述366

9.3.5 Buckley-Leverett方程368

9.3.6液体与气体同时流动371

9.3.7相对渗透率的实验室测372

定法372

9.4非饱和流动373

9.4.1毛细压力和持水曲线374

9.4.2毛细管带377

9.4.3野外容水率和给水度379

9.4.4运动方程381

9.4.5非饱和土的相对渗透率384

9.4.6连续性方程387

9.4.7解法与实例393

9.4.8关于入渗和水分再分配400

的补充说明400

9.4.9非饱和流动中气体运动402

简述402

9.5具有突变界面的不溶混驱替405

9.5.1突变界面近似405

测压水头和动力平衡条件406

9.5.2界面处于静止状态下的406

9.5.3沿界面的边界条件409

9.5.4水平面上的界面移动411

9.5.5垂直平面上的界面移动417

9.5.6数值法和图解法419

9.5.7基于线性化的近似解法421

9.5.8界面的稳定性425

9.6确定稳定界面的速端曲线法428

9.6.1边界条件428

9.6.2速端平面上边界的表示429

9.6.3例子430

9.7.1现象437

9.7滨海含水层中的界面437

9.7.2 Ghyben-Herzberg近438

似法438

9.7.3用Dupuit-Ghyben-439

Herzberg近似法确定439

静止界面的形状439

9.7.4移动界面的近似解法441

9.7.5升锥界面446

9.7.6在厚含水层中非稳定界450

面的Dupuit-Ghyben-450

Herzberg近似450

第10章流体动力弥散454

10.1流体动力弥散的定义454

10.3.1毛细管模型和网格模型456

评述456

10.2弥散现象的发生456

10.3对某些流体动力弥散理论的456

10.3.2统计模型460

10.3.3空间平均474

10.4弥散参数475

10.4.1机械弥散系数和流体动475

力弥散系数475

10.4.2介质的弥散度479

10.4.3弥散度与渗透率的关系483

10.5控制方程和边界条件484

10.5.1在笛卡尔座标系中的偏484

微分方程484

分方程486

10.5.2在曲线座标系中的偏微486

10.5.3初始条件和边界条件488

10.5.4解边值问题490

10.5.5无量纲变数的使用491

10.6几个已求得解的问题492

10.6.1一维流动492

10.6.2平面上的均匀流动497

10.6.3平面径向流动499

10.7热量和物质的输运505

10.7.1多孔介质中热量输运的505

方式505

量和物质输运的方程506

10.7.2描述流体连续介质中热506

物质输运的方程507

10.7.3描述多孔介质中热量和507

10.7.4关于几个热量和物质输510

运系数的注释510

10.7.5宏观的热量输运方程和512

物质输运方程的简化512

10.7.6对流和不稳定性514

10.7.7相似性519

第11章 模型和模拟522

11.1概述522

原则和方法524

11.2.1两种系统524

11.2确定模型和模拟比例的524

11.2.2几何相似525

11.2.3运动相似525

11.2.4动力相似526

11.2.5量纲分析527

11.2.6检验分析528

11.2.7改进的检验分析530

11.3砂槽模型532

11.3.1概述532

11.3.2比例534

11.4粘性流动模拟540

11.4.1概述540

装置的描述541

11.4.2垂直Hele-Shaw模拟541

11.4.3建立模拟装置和原型之543

间的相似性543

11.4.4垂直模拟装置的比例545

11.4.5垂直模拟装置应用介绍548

11.4.6液体549

11.4.7水平Hele-Shaw模拟装549

置的描述和比例549

11.4.8无限大水平含水层的模拟551

11.5 电模拟552

11.5.1电解槽模拟和导电纸模552

拟的描述552

11.5.2电解槽模拟装置的比例556

11.5.3用于稳定流动的电阻网558

络模拟558

11.5.4用于非稳定流动的电阻－562

电容网络模拟562

11.5.5离子运动模拟565

11.6薄膜模拟567

11.7小结568

习题答案571

文献目录575

索引599

英汉对照部分599

汉英对照部分610