第1章 绪论 1
1.1 什么是城市排水 1
1.2 城市化对排水的影响 2
1.2.1 城市气候对降水的影响 2
1.2.2 城市建设对降雨径流的影响 3
1.2.3 城市污染对降雨径流水质的影响 3
1.2.4 城市化对污废水的影响 4
1.3 城市排水和公共卫生 4
1.4 变化中的目标 5
1.5 可持续城市排水 6
1.5.1 可持续发展 6
1.5.2 可持续城市排水的目标 6
1.5.3 可持续城市排水的策略 6
第2章 城市排水系统的体制 8
2.1 排水系统体制的类型 8
2.2 合流制排水系统 9
2.3 分流制排水系统 11
2.4 城市排水体制的选择 12
2.5 雨水管理 14
第3章 水质 17
3.1 浓度基本知识 17
3.1.1 浓度 17
3.1.2 当量浓度 18
3.2 水质参数 18
3.2.1 选样和分析 18
3.2.2 固体 19
3.2.3 氧 20
3.2.4 有机物 21
3.2.5 氮及其化合物 23
3.2.6 磷及其化合物 24
3.2.7 硫及其化合物 24
3.2.8 碳氢化合物和油脂 24
3.2.9 重金属和合成化合物 25
3.2.10 微生物 25
3.3 城市排水对受纳水体的影响 25
3.3.1 城市排水的排放方式 26
3.3.2 排水与受纳水体相互作用的过程 26
3.3.3 排水对受纳水体的影响 26
3.4 我国水环境法规与标准 28
3.4.1 水环境法律法规与规章 28
3.4.2 水环境标准体系 28
第4章 城市污水 30
4.1 生活水量 30
4.1.1 用水 30
4.1.2 用水与污水的关系 31
4.1.3 水量变化情况 31
4.1.4 用水设施 32
4.2 工业用水 32
4.3 渗入和进流 32
4.3.1 额外渗入问题 33
4.3.2 定性分析 33
4.3.3 渗出 34
4.4 污水水质 34
第5章 降水资料的收集与整理 36
5.1 降水的观测方式 36
5.1.1 雨量计 36
5.1.2 降水量遥测 38
5.1.3 数据需求情况 39
5.2 雨量分析 40
5.2.1 雨量分析中的几个要素 40
5.2.2 取样方法 42
5.2.3 暴雨强度、降雨历时和重现期之间的关系表和关系图 44
5.3 暴雨强度公式 45
5.3.1 暴雨强度公式的形式 45
5.3.2 应用非线性最小二乘法推求暴雨强度公式参数 46
5.3.3 应用遗传算法推求暴雨强度公式参数 49
5.3.4 暴雨公式的其他形式 52
5.3.5 面降雨强度的修正 52
5.4 单个事件 53
5.4.1 合成设计暴雨 54
5.4.2 历史单个事件 54
5.5 多个事件 55
5.5.1 历史时间序列 55
5.5.2 合成时间序列 55
第6章 雨水径流 56
6.1 径流损失 56
6.1.1 初始损失 56
6.1.2 持续损失 57
6.2 设计净雨量的推求 58
6.2.1 比例损失模型 58
6.2.2 径流百分数公式 59
6.2.3 SCS模型 59
6.3 地表漫流计算模型 62
6.3.1 单位过程线 63
6.3.2 圣维南方程组 67
6.3.3 运动波方程 67
6.4 雨水水质 68
6.4.1 污染源 68
6.4.2 表达方式 69
第7章 城市排水系统的组成和布置 72
7.1 建筑内部排水系统 72
7.1.1 污废水排水系统的组成 72
7.1.2 建筑雨水排水系统 73
7.2 室外排水管道系统的构成 74
7.2.1 排水管渠 75
7.2.2 检查井 79
7.2.3 换气井 81
7.2.4 防潮门和鸭嘴阀 81
7.3 排水系统的建设程序和规划设计 82
7.3.1 基本建设程序 82
7.3.2 设计内容 83
7.3.3 排水工程规划与设计的原则 84
第8章 排水管渠水力学 85
8.1 基本原理 85
8.1.1 压强的计量和表示 85
8.1.2 流量的连续性 86
8.1.3 流体运动的分类 87
8.1.4 层流和紊流 88
8.1.5 能量和水头 88
8.2 有压管流 89
8.2.1 水头（能量）损失 89
8.2.2 沿程损失 90
8.2.3 沿程阻力系数 90
8.2.4 粗糙度 92
8.2.5 局部损失 92
8.3 非满管道流 94
8.3.1 一些几何和水力要素 94
8.3.2 非圆型断面 96
8.3.3 超载 96
8.3.4 流速剖面图 97
8.3.5 最小设计流速 97
8.3.6 切应力 97
8.3.7 最大设计流速 98
8.4 明渠流 98
8.4.1 明渠均匀流 98
8.4.2 明渠非均匀流 99
8.4.3 断面单位能量 99
8.4.4 临界流、缓流和急流 99
8.4.5 渐变流 100
8.4.6 急变流 101
第9章 雨水调蓄池和倒虹管 102
9.1 雨水调蓄池的流量演进 102
9.1.1 基本原理及计算步骤 102
9.1.2 计算示例 104
9.2 倒虹管 105
第10章 污水管道系统的设计 109
10.1 设计资料的调查 110
10.2 污水设计总流量的确定 111
10.2.1 设计年限的选择 111
10.2.2 生活污水设计流量 111
10.2.3 工业废水设计流量 114
10.2.4 地下水渗入量 114
10.2.5 城市污水设计总流量计算 114
10.2.6 英国旱流流量（DWF）和高峰流量的计算方法 115
10.3 污水管道的设计计算 116
10.3.1 水力计算的基本公式 116
10.3.2 污水管道水力计算的设计数据 117
10.3.3 最小管径和最小设计坡度 118
第11章 雨水管渠系统的设计 121
11.1 雨水管渠设计重现期 121
11.2 雨水汇流的几个要素 123
11.2.1 汇水面积的计算 123
11.2.2 土地利用中的不渗透面积和径流系数 123
11.2.3 集水时间 124
11.3 推理公式法 125
11.3.1 推理公式 125
11.3.2 极限强度理论 125
11.3.3 改进推理公式法 126
11.3.4 雨水管渠水力计算的设计数据 127
11.3.5 设计计算步骤 128
11.3.6 推理公式法的局限性 129
11.4 水文过程线方法 130
11.4.1 时间一面积法 130
11.4.2 TRRL法 131
第12章 排水泵站 132
12.1 排水泵站的通用特性 132
12.1.1 排水泵站的工作特点 132
12.1.2 排水泵站的组成 132
12.1.3 排水泵站的分类 132
12.2 水泵的水力设计 133
12.2.1 水泵特性曲线 133
12.2.2 管道系统特性曲线 133
12.2.3 图解法求水泵的工况点 134
12.2.4 水泵的功率 134
12.2.5 水泵的并联 135
12.2.6 吸水管路 137
12.3 压水管路 137
12.3.1 压水管路与重力流排水管道的区别 137
12.3.2 设计特性 138
12.3.3 水击 138
12.4 常用排水泵 138
12.4.1 离心泵 138
12.4.2 轴流泵和混流泵 139
12.4.3 潜水泵 139
12.4.4 变频调速泵 139
12.4.5 其他污水泵 140
12.5 排水泵站的设计 140
12.5.1 水泵的数量 140
12.5.2 水位控制器 140
12.5.3 集水池的设计 140
12.5.4 维护 142
第13章 城市路面排水设计计算 143
13.1 地表漫流 143
13.1.1 设计径流量 143
13.1.2 地表漫流集水时间 144
13.2 边沟流 145
13.2.1 设计重现期和允许排水宽度 145
13.2.2 边沟水力特性 146
13.2.3 边沟内的流行时间 151
13.2.4 雨水口的集流时间 152
13.3 雨水口 153
13.3.1 雨水口的类型和构造 153
13.3.2 泄水能力和效率 155
13.3.3 边沟平算雨水口 156
13.3.4 立式雨水口 158
13.3.5 联合式雨水口 160
13.3.6 槽式雨水口 160
13.3.7 低洼位置处的雨水口 161
13.3.8 雨水口的堵塞 164
13.4 雨水口位置的设计 164
13.4.1 雨水口的设置位置 165
13.4.2 连续坡面上雨水口的距离 165
13.5 桥面排水 167
13.6 立交道路排水 167
13.7 广场、停车场地面水排除 169
第14章 沉积物 170
14.1 沉积物的来源 171
14.1.1 沉积物的定义 171
14.1.2 来源 171
14.2 沉积物的效应 172
14.2.1 水力效应 172
14.2.2 污染效应 173
14.3 沉积物的运动 173
14.3.1 挟带 173
14.3.2 迁移 174
14.3.3 沉淀 175
14.4 沉积物的特征 175
14.4.1 淤积的沉积物 175
14.4.2 可移动沉积物 177
第15章 排水管渠系统优化设计 178
15.1 排水管网优化设计数学模型 178
15.1.1 目标函数 178
15.1.2 约束条件 179
15.2 排水管渠系统优化设计计算方法 180
15.2.1 已定管线下的优化设计 180
15.2.2 管线的平面优化布置 180
15.3 遗传算法的应用 180
15.3.1 优化设计计算特点 180
15.3.2 优化设计计算步骤示例 182
15.3.3 可行管径集和编码映射技巧 183
15.4 进化算法在排水管渠系统平面布置优化中的应用 188
15.4.1 进化算法的计算步骤 188
15.4.2 使用过程中的处理技巧 190
15.4.3 算例分析 192
15.4.4 多出水口排水管网问题 197
第16章 排水管渠模拟模型 199
16.1 模型和城市排水工程 199
16.2 流量模型中的物理过程 199
16.3 非恒定流的模拟 200
16.3.1 圣一维南方程 200
16.3.2 排水管网水力初始条件和边界条件 203
16.3.3 求解方程及设计模型 205
16.3.4 过载 207
16.4 水质模拟过程 207
16.5 污染物迁移的模拟 208
16.5.1 移流扩散 208
16.5.2 完全混合池 209
16.5.3 沉积物的迁移 209
16.6 污染物转化的模拟 210
16.6.1 持恒污染物 210
16.6.2 简单的衰减表达式 211
16.6.3 河流模拟方法 211
16.6.4 WTP模拟方法 212
16.7 模拟的主要方法 212
16.7.1 理论模型、经验模型和概念模型 212
16.7.2 灰箱模型 213
16.7.3 随机模型 213
16.7.4 人工神经网络 213
第17章 排水管渠施工 214
17.1 排水管渠 214
17.1.1 对管渠材料的要求 215
17.1.2 常用排水管渠 215
17.1.3 管道接口 218
17.1.4 排水管道的基础 219
17.2 荷载计算 220
17.2.1 装配系数 221
17.2.2 管道荷载 222
17.3 开槽施工 225
17.3.1 沟槽开挖 225
17.3.2 管道铺设 227
17.4 盾构法施工 228
17.4.1 衬砌 229
17.4.2 地基处理和地下水控制 230
17.4.3 掘进 230
17.5 不开槽施工 230
17.5.1 掘进顶管 231
17.5.2 微型顶管 231
17.5.3 螺旋钻掘进 232
17.5.4 挤密土层顶管 233
17.6 施工准备和竣工验收 233
17.6.1 施工准备 233
17.6.2 竣工验收 234
第18章 排水管渠系统养护和修复 236
18.1 排水管渠养护策略 236
18.1.1 综合养护的原因 236
18.1.2 被动性养护 236
18.1.3 主动性养护 237
18.1.4 操作方式 237
18.2 排水管道定位和检查 237
18.2.1 应用目的 237
18.2.2 定位调查 237
18.2.3 闭路监视系统 238
18.2.4 人工检查 238
18.2.5 其他技术 239
18.2.6 数据存储和管理 239
18.3 排水管道清通技术 239
18.3.1 目标 239
18.3.2 主要问题 240
18.3.3 竹片疏通 240
18.3.4 摇车疏通 240
18.3.5 水力冲洗车 241
18.3.6 管道内污水的自冲 241
18.3.7 人工清淤 242
18.3.8 各种方法的比较 242
18.4 健康和安全 242
18.4.1 气体的危害 242
18.4.2 人身伤害 243
18.4.3 传染病 243
18.4.4 安全防护 243
18.5 管道腐蚀 243
18.5.1 机理 244
18.5.2 适宜条件 244
18.5.3 硫化物的聚集 244
18.5.4 硫化氢的控制 245
18.6 排水管渠的修复 246
18.6.1 结构修补和改造的方法 247
18.6.2 水力修复 249
第19章 排水管渠测控技术 251
19.1 城市排水监测 251
19.2 连续在线监测 251
19.3 在线监测系统的组成 252
19.3.1 现场数据接口设备 253
19.3.2 现场数据通信系统 253
19.3.3 中央主机 255
19.3.4 操作人员工作站通信系统 256
19.3.5 软件系统 257
19.4 现场数据的处理 257
19.5 误差分析 258
19.5.1 定义 258
19.5.2 测试误差的来源 258
19.5.3 不确定性的传递 259
19.5.4 取样理论 259
19.6 城市排水过程的测试 259
19.6.1 点降雨 259
19.6.2 大面积降雨 260
19.6.3 水位的测试 260
19.6.4 流量的测试 260
19.6.5 污染物的测试 261
19.7 其他监测事项 261
19.8 实时控制 262
19.8.1 设备 262
19.8.2 控制 263
19.8.3 优缺点 264
第20章 基础设施不完善地区的排水方式 265
20.1 污水系统 265
20.1.1 老式马桶 265
20.1.2 茅房 265
20.1.3 通风改良坑式厕所 265
20.1.4 化粪池系统 267
20.1.5 粪便污水预处理站 267
20.2 雨水系统 268
参考文献 269