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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