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 1
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
1.3 城市排水管渠系统目标 3
1.3.1 保护公共健康和安全 4
1.3.2 重视职业健康和安全 5
1.3.3 保护环境 5
1.3.4 可持续发展 5
1.4 城市排水发展 6
1.4.1 早期历史 6
1.4.2 现代城市排水工程 7
第2章 排水体制 9
2.1 排水系统体制类型 9
2.2 合流制排水系统 10
2.3 分流制排水系统 12
2.4 城市排水体制选择 13
第3章 水质 16
3.1 浓度基本知识 16
3.1.1 浓度 16
3.1.2 当量浓度 17
3.2 水质参数 17
3.2.1 采样和分析 17
3.2.2 固体 18
3.2.3 溶解氧 19
3.2.4 有机物 20
3.2.5 氮及其化合物 22
3.2.6 磷及其化合物 23
3.2.7 硫及其化合物 23
3.2.8 油和脂 24
3.2.9 重金属和合成化合物 24
3.2.10 微生物 24
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 25
3.3.2 排水与受纳水体相互作用的过程 25
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 法律法规 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 31
4.1.1 用水 31
4.1.2 用水与污水的关系 32
4.1.3 水量变化情况 32
4.1.4 用水设施 33
4.2 工业用水 33
4.3 渗入和进流 34
4.4 污水水质 35
第5章 降水资料收集与整理 38
5.1 降水观测方式 38
5.1.1 雨量计 38
5.1.2 降水量遥测 41
5.1.3 数据需求情况 42
5.2 雨量分析 43
5.2.1 雨量分析中的几个要素 43
5.2.2 取样方法 44
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 46
5.3 暴雨强度公式 49
5.3.1 暴雨强度公式的形式 49
5.3.2 应用非线性最小二乘法推求暴雨强度公式参数 50
5.3.3 应用遗传算法推求暴雨强度公式参数 53
5.3.4 暴雨公式的其他形式 56
5.3.5 面降雨强度的修正 56
5.4 合成雨量图 59
5.4.1 均匀降雨雨量图 59
5.4.2 芝加哥雨量图 60
5.4.3 Huff降雨分布曲线 60
5.4.4 SCS暴雨分布 62
5.4.5 历史时间序列 63
第6章 雨水径流分析 64
6.1 汇水面积 64
6.2 降雨损失 65
6.2.1 植物截留 65
6.2.2 洼地蓄水 65
6.2.3 下渗 68
6.2.4 SCS模型 74
6.3 城市高峰径流量估计 79
6.3.1 推理公式法 79
6.3.2 参数估计 81
6.3.3 洪峰流量计算步骤 83
6.4 单位流量过程线 83
6.4.1 Espey10min单位流量过程线 84
6.4.2 SCS单位流量过程线 88
6.4.3 单位流量过程线方法的应用 91
6.5 雨水水质 93
6.5.1 污染源 94
6.5.2 表达方式 96
6.5.3 初期冲刷效应 98
第7章 城市排水系统组成和布置 101
7.1 建筑内部排水系统 101
7.1.1 污废水排水系统的组成 101
7.1.2 建筑雨水排水系统 102
7.2 室外排水管道系统的构成 103
7.2.1 排水管渠 104
7.2.2 检查井 107
7.2.3 跌水井 109
7.2.4 水封井 112
7.2.5 换气井 112
7.2.6 冲洗井 113
7.2.7 防潮门和鸭嘴阀 113
7.2.8 出水口 115
7.3 排水系统的布置形式 117
7.4 排水系统的建设程序和规划设计 119
7.4.1 基本建设程序 119
7.4.2 设计内容 121
7.4.3 排水工程规划与设计的原则 121
第8章 水力学基础 123
8.1 基本原理 123
8.1.1 压强的计量和表示 123
8.1.2 流量的连续性 124
8.1.3 流体运动的分类 125
8.1.4 层流和紊流 126
8.1.5 能量和水头 126
8.2 有压管流 127
8.2.1 水头（能量）损失 127
8.2.2 沿程损失 128
8.2.3 沿程阻力系数 128
8.2.4 粗糙度 130
8.2.5 局部损失 130
8.3 非满管道流 132
8.3.1 一些几何和水力要素 132
8.3.2 超载 136
8.3.3 流速剖面图 137
8.3.4 切应力 137
8.4 明渠流 137
8.4.1 断面单位能量 137
8.4.2 临界流、缓流和急流 138
8.4.3 渐变流 139
8.4.4 急变流 140
第9章 污水管道系统设计 141
9.1 设计资料调查 142
9.2 污水设计总流量确定 143
9.2.1 设计年限的选择 143
9.2.2 生活污水设计流量 144
9.2.3 工业废水设计流量 147
9.2.4 地下水渗入量 148
9.2.5 城市污水设计总流量计算 148
9.2.6 欧洲旱流污水流量和高峰污水流量的计算方法 150
9.3 污水管道设计计算 151
9.3.1 水力计算基本公式 151
9.3.2 污水管道水力计算设计数据 152
9.3.3 最小管径和最小设计坡度 154
9.3.4 污水管道埋设深度 154
9.3.5 污水管道水力计算方法 157
9.4 倒虹管 161
9.5 真空式和压力式排水管道系统 163
第10章 城市路面排水 165
10.1 边沟流 165
10.1.1 设计重现期和允许排水漫幅 165
10.1.2 边沟水力特性 166
10.1.3 边沟内流行时间 172
10.1.4 雨水口的集流时间 173
10.2 雨水口 175
10.2.1 雨水口的类型和构造 175
10.2.2 泄水能力和效率 178
10.2.3 边沟平箅雨水口 178
10.2.4 侧石雨水口 180
10.2.5 联合式雨水口 182
10.2.6 槽式雨水口 183
10.2.7 低洼位置处的雨水口 183
10.2.8 雨水口的堵塞 186
10.3 雨水口位置的设计 187
10.3.1 雨水口的设置位置 188
10.3.2 连续坡面上雨水口的距离 188
10.4 桥面和隧道排水 190
10.5 立交道路排水 191
10.6 广场、停车场地面水排除 192
第11章 雨水管渠系统设计 193
11.1 雨水管渠设计流量计算公式 193
11.1.1 集水时间 193
11.1.2 雨水管渠设计重现期 194
11.1.3 风险计算 195
11.1.4 改进推理公式法 196
11.2 雨水管渠水力计算设计数据 198
11.3 雨水管渠水力计算方法 199
11.4 设计计算步骤 202
第12章 雨水管理 205
12.1 就地排除 206
12.1.1 渗透设施 206
12.1.2 植草洼地 207
12.1.3 透水路面 209
12.2 进水口控制 210
12.2.1 屋顶水池 210
12.2.2 落水管 210
12.2.3 铺砌区域蓄水 210
12.3 就地蓄水 210
12.3.1 调节水池 211
12.3.2 水塘 212
12.4 其他设施 213
12.4.1 隔油池 213
12.4.2 人工湿地 213
12.5 非结构性措施 214
12.5.1 城市环境管理 214
12.5.2 路面清扫 214
12.5.3 雨水沉泥井清理 215
12.5.4 其他措施 215
12.6 雨水调蓄池的流量演算 215
12.6.1 基本原理及计算步骤 216
12.6.2 计算示例 217
第13章 合流制管渠系统 220
13.1 引言 220
13.2 合流制排水管渠设计计算 222
13.2.1 设计流量 222
13.2.2 水力计算 223
13.3 合流制排水管网改造 224
13.3.1 溢流井改造 224
13.3.2 适当处理混合污水 226
13.3.3 改为分流制 228
13.3.4 控制溢流混合污水量 228
第14章 排水泵站 229
14.1 排水泵站的通用特性 229
14.1.1 排水泵站的工作特点 229
14.1.2 排水泵站的组成 229
14.1.3 排水泵站的分类 230
14.2 水泵的水力设计 230
14.2.1 水泵特性曲线 230
14.2.2 管道系统特性曲线 231
14.2.3 图解法求水泵的工况点 231
14.2.4 水泵的功率 231
14.2.5 水泵的并联 233
14.2.6 定速和变速水泵 234
14.2.7 吸水管路 234
14.3 压水管路 234
14.3.1 压水管路与重力流排水管道的区别 234
14.3.2 设计特性 235
14.3.3 水击 236
14.4 常用排水泵 236
14.4.1 离心泵 236
14.4.2 轴流泵和混流泵 237
14.4.3 潜水泵 238
14.4.4 变频调速泵 238
14.4.5 其他污水泵 238
14.5 排水泵站的设计 238
14.5.1 设计流量 239
14.5.2 水泵的数量 239
14.5.3 水泵控制 239
14.5.4 集水池的设计 240
14.5.5 维护 242
14.5.6 泵站的建筑要求 242
第15章 优化设计计算 243
15.1 排水管网优化设计数学模型 244
15.1.1 目标函数 244
15.1.2 约束条件 245
15.2 排水管渠系统优化设计计算方法 245
15.2.1 已定管线下的优化设计 245
15.2.2 管线的平面优化布置 246
15.3 遗传算法的应用 246
15.3.1 优化设计计算特点 246
15.3.2 优化设计计算步骤示例 247
15.3.3 可行管径集和编码映射技巧 249
15.4 进化算法在排水管渠系统平面布置优化中的应用 254
15.4.1 进化算法的计算步骤 254
15.4.2 使用过程中的处理技巧 255
15.4.3 算例分析 258
15.4.4 多出水口排水管网问题 261
第16章 排水管渠施工 265
16.1 排水管渠 265
16.1.1 管渠断面形式 265
16.1.2 管渠材料要求 266
16.1.3 常用排水管渠 267
16.1.4 管道接口 271
16.1.5 排水管道基础 272
16.2 荷载计算 274
16.2.1 装配系数 274
16.2.2 管道荷载 274
16.3 开槽施工 278
16.3.1 沟槽开挖 278
16.3.2 管道铺设 282
16.4 不开槽施工 284
16.4.1 盾构法施工 285
16.4.2 掘进顶管 287
16.4.3 微型顶管 287
16.4.4 螺旋钻掘进 288
16.4.5 挤密土层顶管 289
16.5 施工准备和施工验收 289
16.5.1 施工准备 289
16.5.2 竣工验收 290
第17章 沉积物 292
17.1 沉积物的来源 293
17.2 沉积物的效应 293
17.2.1 水力效应 294
17.2.2 污染效应 295
17.3 沉积物的运动 295
17.3.1 挟带 296
17.3.2 迁移 296
1 7.3.3 沉淀 297
17.4 沉积物的特征 297
17.4.1 淤积的沉积物 297
17.4.2 可移动沉积物 299
第18章 管渠内硫循环 301
18.1 硫化物形成 301
18.1.1 生物膜层 302
18.1.2 污水中硫化物的平衡 304
18.1.3 硫化物生成潜在趋势 305
18.2 硫化氢释放的影响因素 306
18.3 硫酸生成 307
18.4 排水设施腐蚀 307
18.4.1 混凝土腐蚀 307
18.4.2 金属腐蚀 308
18.4.3 管道腐蚀潜在性估算 308
18.5 硫化氢控制技术 309
第19章 养护和管理 311
19.1 排水管渠系统综合管理过程 311
19.1.1 调查 312
19.1.2 评价 314
19.1.3 建立计划 315
19.1.4 计划执行 316
19.2 健康和安全 316
19.3 检查 317
19.3.1 日常巡查 318
19.3.2 管网普查 318
19.3.3 技术调查 320
19.3.4 数据存储与管理 322
19.4 排水管道清通技术 322
19.5 排水管渠的修复 325
19.5.1 可进入的排水管道 326
19.5.2 难以进入的排水管道 326
第20章 模拟模型 330
20.1 模型目标和分类 330
20.1.1 模型目标 330
20.1.2 模型类型 330
20.2 流量模型中的物理过程 331
20.3 非恒定流的模拟 332
20.3.1 圣维南方程组 332
20.3.2 水力初始条件和边界条件 335
20.3.3 求解方程及设计模型 337
20.3.4 过载 339
20.4 水质模拟过程 339
20.5 污染物迁移的模拟 340
20.5.1 移流扩散 340
20.5.2 完全混合池 341
20.5.3 沉积物的迁移 341
20.6 污染物转化的模拟 342
20.6.1 持恒污染物 343
20.6.2 简单的衰减表达式 343
20.6.3 河流模拟方法 343
20.6.4 WTP模拟方法 344
20.7 雨水管理模型 345
20.7.1 软件特征 345
20.7.2 图形用户界面 346
20.7.3 计算器模块 347
20.7.4 程序员工具箱 348
第21章 地理信息系统 350
21.1 地理信息系统基础 350
21.1.1 数据管理 351
21.1.2 地理数据表示 352
21.2 建立企业GIS 353
20.2.1 考虑的关键点 353
20.2.2 需求评估 354
21.2.3 设计 354
21.2.4 试验研究 355
21.2.5 生产 355
21.2.6 展示 355
21.3 基于GIS的模型构建 355
第22章 测控技术 357
22.1 城市排水监测 357
22.1.1 监测目的 357
22.1.2 连续在线监测 357
22.2 在线监测系统的组成 358
22.2.1 现场数据接口设备 358
22.2.2 现场数据通信系统 360
22.2.3 中央主站 361
22.2.4 分区工作站通信系统 362
22.2.5 软件系统 363
22.2.6 现场数据的处理 364
22.3 误差分析 364
22.3.1 定义 364
22.3.2 不确定性的传递 365
22.3.3 取样理论 365
22.4 城市排水过程的测试 366
22.4.1 监测仪表 366
22.4.2 降雨测试 367
22.4.3 水位测试 367
22.4.4 流量测试 368
22.4.5 污染物测试 368
22.4.6 其他监测事项 369
22.5 实时控制 370
22.5.1 设备 370
22.5.2 控制 371
22.5.3 优缺点 372
第23章 基础设施不完善地区的排水方式 374
23.1 污水系统 374
23.1.1 老式马桶 374
23.1.2 茅房 374
23.1.3 通风改良坑式厕所 374
23.1.4 化粪池系统 376
23.1.5 粪便污水预处理站 376
23.2 雨水系统 377
参考文献 378