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第1章 绪论 1

1.1 城市水系统特性 1

1.2 水的理化特性 2

1.3 城市水系统管理的挑战 3

1.4 城市水系统的发展 5

1.4.1 供水技术的发展 5

1.4.2 城市排水的发展 12

1.5 城市水系统环节 13

1.5.1 供水系统 13

1.5.2 污水系统 16

1.5.3 雨水系统 17

1.5.4 受纳水体影响 18

1.5.5 城市区域的地下水管理 19

1.6 城市水循环和城市水设施之间的相互作用 19

1.6.1 给水和污水处理系统之间的相互作用 19

1.6.2 供水和污水收集系统之间的相互作用 20

1.6.3 城市排水系统与污水处理系统之间的相互作用 21

1.6.4 城市排水系统与固体废物管理之间的相互作用 21

1.6.5 城市水设施与城市交通设施之间的相互作用 22

1.7 城市水系统可持续管理 22

1.7.1 城市水系统可持续理念 22

1.7.2 技术的选择 24

1.7.3 城市水设施的环境性能评估 26

1.7.4 生命周期评估 26

1.7.5 利用生命周期方法建立SDI 27

第2章 给水水源与处理 28

2.1 给水水源 28

2.1.1 水源的种类和特征 28

2.1.2 水源的选择 29

2.1.3 给水水源保护 30

2.2 水质指标 34

2.2.1 微生物指标 34

2.2.2 化学和物理指标 34

2.2.3 有机污染 34

2.2.4 供水稳定性 35

2.2.5 水源水质 35

2.3 给水处理工艺系统 36

2.4 沉淀 36

2.4.1 分散颗粒自由沉淀 37

2.4.2 拥挤沉淀和污泥浓缩 38

2.4.3 沉淀去除效率 39

2.4.4 普通沉淀池 40

2.4.5 化学混凝沉淀 41

2.5 过滤 46

2.5.1 慢速过滤 46

2.5.2 快速过滤 47

2.6 膜分离法 50

2.6.1 净化机理 50

2.6.2 膜结构和清洗 51

2.7 消毒 52

2.7.1 氯消毒 52

2.7.2 其他消毒方法 54

2.8 微污染原水的预处理和深度处理 54

2.8.1 生物处理 54

2.8.2 化学氧化 55

2.8.3 活性炭吸附 55

2.9 地下水除铁除锰 55

2.10 排泥水处理 57

第3章 城市供水 59

3.1 用水量 59

3.1.1 用水定义 59

3.1.2 用水计量 59

3.1.3 生活用水影响因素 59

3.2 设计用水量 60

3.2.1 用水量定额 61

3.2.2 用水量变化 63

3.3 服务水压和水质要求 64

3.4 蓄水设施 64

3.4.1 蓄水设施的作用 65

3.4.2 蓄水设施位置和水压线 66

3.4.3 水池容积 69

3.5 配水系统水力分析 73

3.5.1 水力学基础 75

3.5.2 管线水力分析 82

3.6 配水管网水质模拟 100

3.6.1 水质模型的发展 101

3.6.2 氯衰减 102

3.6.3 物质质量浓度的稳态模型 105

3.6.4 动态水质模型 106

第4章 需水量管理 108

4.1 城市用水量预测 108

4.1.1 用水定额预测法 109

4.1.2 数学模型法 110

4.1.3 预测中的不确定性 114

4.2 漏损控制技术 114

4.2.1 引言 114

4.2.2 漏水事故原因分析 115

4.2.3 供水管网数据收集和检漏技术 118

4.2.4 给水管网漏损评定标准和方法 121

4.2.5 系统改善策略 128

4.3 城市供水价格 132

4.3.1 水价制定的基本原则 132

4.3.2 水价分类与构成 132

4.3.3 水价计价类型 133

4.3.4 价格弹性 134

第5章 污水管道系统设计 136

5.1 设计资料的调查 137

5.2 污水设计总流量的确定 138

5.2.1 设计年限选择 138

5.2.2 生活污水设计流量 138

5.2.3 工业废水设计流量 141

5.2.4 地下水渗入量 141

5.2.5 城市污水设计总流量计算 142

5.2.6 英国旱流流量（DWF）和高峰流量的计算方法 142

5.3 污水管道的设计计算 143

5.3.1 水力计算的基本公式 143

5.3.2 污水管道水力计算的设计数据 144

5.3.3 最小管径和最小设计坡度 145

5.3.4 排水管渠 146

5.3.5 污水管道水力计算方法 150

5.4 污水管道系统优化设计 155

5.4.1 污水管道系统优化设计数学模型 156

5.4.2 污水管网系统优化设计计算方法 157

5.4.3 遗传算法的应用 158

5.4.4 进化算法在排水管渠系统平面布置优化中的应用 164

第6章 污水处理 175

6.1 污水处理基本方法与系统 175

6.2 预处理和一级处理 175

6.3 二级处理 177

6.3.1 生物分解作用与处理原理 177

6.3.2 与污水处理相关的微生物 179

6.3.3 活性污泥法 179

6.3.4 活性污泥法运行方式 185

6.3.5 二次沉淀池 187

6.3.6 生物膜法 187

6.4 深度处理 191

6.4.1 深度处理目的 191

6.4.2 脱氮除磷技术 191

6.5 污水消毒 193

第7章 雨水径流分析 194

7.1 汇水面积 194

7.2 雨量分析 195

7.2.1 雨量分析中的几个要素 195

7.2.2 取样方法 197

7.2.3 暴雨强度、降雨历时和重现期之间的关系表和关系图 198

7.3 降雨损失 201

7.3.1 植物截留 201

7.3.2 洼地蓄水 201

7.3.3 下渗 204

7.3.4 SCS模型 212

7.4 城市高峰径流量估计 216

7.4.1 推理公式法 216

7.4.2 参数估计 217

7.4.3 洪峰流量计算步骤 220

7.5 单位流量过程线 220

7.5.1 Espey 10 min单位流量过程线 222

7.5.2 SCS UH方法 226

7.5.3 单位流量过程线方法的应用 230

第8章 雨水排水系统 232

8.1 暴雨强度公式 232

8.2 集水时间 233

8.2.1 地面集水时间 234

8.2.2 边沟内流行时间 234

8.2.3 管渠内雨水流行时间 236

8.3 边沟流 236

8.3.1 设计重现期和允许漫水幅度 236

8.3.2 边沟水力特性 238

8.4 雨水口 244

8.4.1 雨水口的类型和构造 244

8.4.2 泄水能力和效率 246

8.4.3 边沟平箅雨水口 246

8.4.4 侧边石雨水口 249

8.4.5 联合式雨水口 251

8.4.6 槽式雨水口 251

8.4.7 低洼位置处的雨水口 251

8.4.8 雨水口的堵塞 254

8.5 雨水口位置设计 255

8.5.1 雨水口的设置位置 256

8.5.2 连续坡面上雨水口的距离 257

8.6 雨水管渠 258

8.6.1 雨水管渠设计重现期 258

8.6.2 雨水管渠水力计算设计数据 259

8.6.3 设计计算步骤 260

8.7 雨水管理 263

第9章 水信息学应用 265

9.1 水信息学应用 265

9.1.1 计算模型 266

9.1.2 决策支持系统 266

9.1.3 人工智能 267

9.1.4 地理信息系统 268

9.1.5 实时控制 268

9.1.6 软件工程 269

9.2 数据管理 270

9.2.1 数据管理一般事项 270

9.2.2 数据收集行动 270

9.2.3 空间数据收集 273

9.2.4 时间数据收集 275

9.3 城市水量平衡 275

9.3.1 城市水量平衡模型 277

9.3.2 基于城市水量的评价指标 279

9.3.3 算例分析 280

第10章 优化技术 283

10.1 概述 283

10.1.1 系统特性 283

10.1.2 城市水系统优化特点 284

10.1.3 城市水系统优化的基本内容 284

10.2 线性规划 286

10.2.1 线性规划问题 286

10.2.2 两个变量线性规划的图解法 287

10.2.3 线性规划的标准形式 288

10.2.4 单纯形方法 291

10.3 非线性规划 295

10.3.1 非线性规划问题的标准形式 295

10.3.2 多元函数极值的有关概念与性质 295

10.3.3 非线性最小二乘法 298

10.4 动态规划 301

10.4.1 动态规划的一些基本概念 301

10.4.2 最优化原理与动态规划方程 305

10.4.3 水库供水优化问题 307

10.5 遗传算法 309

10.6 层析分析法 313

10.6.1 AHP法原理 313

10.6.2 计算方法与步骤 314

第11章 风险分析与可靠性理论 318

11.1 城市水系统的风险 318

11.1.1 干旱 318

11.1.2 洪水 319

11.1.3 扩大污染 320

11.1.4 与水相关的疾病 321

11.2 风险评价 322

11.2.1 风险定义 322

11.2.2 风险评价的作用及意义 322

11.2.3 风险评价程序 323

11.3 风险分析方法 323

11.3.1 安全检查表法 324

11.3.2 预先风险性分析 325

11.3.3 失效模式和后果分析 325

11.3.4 故障树分析 326

11.3.5 事件树分析 328

11.4 暴雨强度重现期风险计算 330

11.5 可靠性 331

11.5.1 可靠性指标 332

11.5.2 组件维修性特征量 334

11.5.3 可用性和不可用性 336

11.6 常用概率分布 337

11.6.1 二项分布 337

11.6.2 泊松分布 338

11.6.3 指数分布 340

11.6.4 正态分布 342

11.6.5 威布尔分布 343

11.6.6 平均故障出现时间 346

11.7 简单系统 348

11.7.1 串联系统 348

11.7.2 并联系统 353

11.7.3 r/n（G）模型 358

11.7.4 非工作贮备模型（旁联模型） 360

11.8 供水管网系统结构可靠性分析 361

11.8.1 状态枚举方法 361

11.8.2 路径枚举方法 363

11.9 城市水工程中的不确定性 366

11.9.1 不确定性计量 366

11.9.2 不确定性分析 366

第12章 法规与标准 369

12.1 法律法规 369

12.2 城市水环境标准 370

12.2.1 标准 370

12.2.2 水环境标准体系 370

12.2.3 地表水环境质量标准 372

12.2.4 生活饮用水卫生标准 375

12.2.5 污水综合排放标准 381

12.2.6 城镇污水厂污染物排放标准 384

12.3 技术规程与规范 387

第13章 城市水系统运营与管理 389

13.1 运营 389

13.1.1 城市水系统的产业特征 389

13.1.2 水务行业的企业化运营 389

13.1.3 市场化运作模式 389

13.2 资产管理 391

13.2.1 资产 391

13.2.2 资产生命周期管理框架和组织 392

13.2.3 资产管理登记 395

13.3 操作人员 397

13.3.1 操作人员需求 397

13.3.2 操作人员技能 399

13.4 项目管理 399

13.4.1 工程项目建设程序 399

13.4.2 招投标、合同和文档 401

13.4.3 工程项目沟通 402

13.4.4 质量控制 402

参考文献 404