第一章 引言

1.1 溶质迁移及模拟的作用

本书的核心目标是阐述地下水污染物迁移模拟相关的理论知识与实践应用，特别关注野外实际问题中的溶质迁移模拟及技术方法。尽管污染物在地下迁移时存在多种表现形式，但本书主要探讨溶质迁移问题：即在对流、弥散以及化学反应等多种相互作用过程的共同影响下，污染物作为溶质在地下水中的运动及其最终结果。

过去，“溶质迁移模型开发”与“溶质迁移模拟”这两个术语具有不同的含义。然而，在本书中，它们均指利用计算机和数值方法，求解描述溶质迁移的偏微分方程或某些地下水流与溶质迁移耦合方程组近似解的过程。虽然书中也涉及了溶质迁移方程的解析解，但重点在于数值模型的理论基础及其实际应用。

自20世纪70年代以来，溶质迁移模拟领域取得了显著进展。推动这一发展的原因主要有两点：其一，人们对地下水水质的高度关注（体现在日益严格的治理和保护标准上）带来了信息需求的增长；而模拟技术最能满足这种需求；其二，计算机技术的快速发展使工程人员和水文地质工作者能够对野外项目进行有效模拟。高性能台式机的出现、数值求解软件的发展、数据处理及图形显示等辅助工具的进步都为这一进程提供了有力支持。

开展地下水流模拟需要具备地质学与地下水动力学方面的知识，并掌握数值模拟的方法。当引入溶质运动问题后，复杂性将提升一个数量级。一些用于解决水力学问题的水流模型其分辨率往往无法满足迁移动态的需求；在控制方程