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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SDI27

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