校译者的话
序言
目录
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
1.1.3 含水层的分类 3
1.1.4 含水层的性质 5
1.1.5 储油层 6
1.2 多孔介质 9
1.3 多孔介质的连续介质方法 11
1.3.1 分子水平与微观水平 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 流体的粘度 23
2.2.1 定义 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 孔隙率 31
2.5.1 孔隙率与有效孔隙率 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 流体除压力的分布 45
3.3 测压水头 45
第4章 多孔介质中流体输运的基本方程 47
4.1 流体连续介质中的质点、速度与通量 47
4.1.1 质点和速度的定义 47
4.1.2 扩散速度与扩散通量 49
4.1.3 Euler观点与Lagrange观点 51
4.1.4 实质导数 52
4.2 普遍的守恒原理 64
4.3 流体连续介质的质量、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
4.3.3 α组分的线性动量守恒 59
4.3.4 流体体系的线性动量守恒 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介质流动的模型 89
4.5.3 套考标架 70
4.5.4 一种平均化方法 71
4.6 体积和质量守恒方程 74
4.6.1 体积守恒方程 74
4.6.2 溶液中一种组分的质量守恒方程 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因数和电阻率指数 86
第5章 用质流体的运动方程 91
5.1 Darcy实验定律 91
5.2 Darcy定律的推广 93
5.2.1 各向同性介质 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 各向异性介质的渗透率 104
5.6.1 主方向 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系数的测量方法 115
5.8 层状多孔介版 116
5.8.1 垂直和平行介质层面的流动 116
5.8.2 任意定向流动的等效水力传导系数 118
5.8.3 作为等效各向异性介质的层状介质 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-Stokes方程的方法 134
5.10.7 Ferrandon模型 136
5.11 大雷诺数时的流动 137
5.11.1 现象 137
5.11.2 紊流、惯性力和分高现象 137
5.11.3 非线性运动方程的若干例子 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
第6章 均质流体的连续性方程和守恒方程 151
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
6.2.2 不可压缩流体的连续性方程 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
6.4.4 在垂线上精确方程的平均化 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Stokes流函数的偏微分方程 182
6.5.5 势函数与流函数之间的关系 184
6.5.6 解φ-ψ它平面上的问题 187
6.6 流网和地下水等水头线图 188
6.6.1 φ-ψ流网 188
6.6.2 地下水等水头线图 190
6.7 以中为因变量表示的非均质不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面（或潜水面） 201
7.1.4 没有渗入补给的非稳定自由面（或潜水面） 203
7.1.5 有渗入补给的稳定自由面（或潜水面） 204
7.1.6 有渗入补给的非稳定自由面（或潜水面） 205
7.1.7 饱和带（或毛细管带）的边界 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
7.1.11 关于各向异性介质的一点注记 213
7.1.12 借助压力或密度表示的边界条件 213
7.2 适定问题 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和各向异性介质中流动问题的解之间的关系 228
7.4.1 流动方程 229
7.4.2 两种系统中参数之间的关系 230
7.4.3 例子 234
7.5 穆加与Duhamel原理 236
7.5.1 叠加 236
7.5.2 边界条件不依赖于时间的非稳定流动 237
7.5.3 边界条件依赖于时间的非稳定流动 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 镜像法 241
7.7.1 原理 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-Christoffel变换 262
7.8.6 了平面上的虚拟流动 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流动 289
8.1.4 直立层状含水层中的无压流动 291
8.1.5 二维非均质介质中的无压流动 292
8.2 基于Dupuit近似的连续性方程 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方程的若干解 297
8.2.4 Boussinesq方程的若干解 299
8.3 速端曲线法 304
8.3.1 函数ω和ω 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方程的第一种线性化方法 321
8.4.2 Boussinesq方程的第二种线性化方法 328
8.4.3 Boussinesq方程的第三种线性化方法 330
8.4.4 逐次稳态法 330
8.4.5 小扰动法 332
846 薄层流动近似 340
第9章 不溶温流体的流动 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的补充说明 400
9.4.9 非饱和流动中气体运动简述 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
9.5.2 界面处于静止状态下的测压水头和动力平衡条件 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 121
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 滨海含水层中的界面 437
9.7.1 现象 437
9.7.2 Ghyben-Herzberg似法 438
9.7.3 用Dupuit-Ghyben-Herzberg近似法确定静止界面的形状 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面的Dupuit-Ghyben-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
10.2 弥散现象的发生 456
10.3 对某些流体动力弥散理论的评述 456
10.3.1 毛细管模型和网格模型 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微分方程 484
10.5.2 在曲或座标系中的偏微分方程 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 多孔介质中热最输运的方式 505
10.7.2 描述流体连续介质中热量和物质输运的方程 506
10.7.3 描述多孔介质中热量和物质输运的方程 507
10.7.4 关于几个热量和物质输运系数的注释 510
10.7.5 宏观的热量输运方程和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
11.2 确定模型和模拟比例的原则和方法 524
11.2.1 两种系统 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
11.4.2 垂直Hele-Shaw模拟装置的描述 541
11.4.3 建立模拟装置和原型之间的相似性 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络模拟 558
11.5.4 用于非稳定流动的电阻-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
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