●總序
序
前言
章引言1
1.1我國城市水問題的現狀1
1.2我國城市水問題的未來挑戰3
1.3傳統城市水繫統的局限4
1.4研究目的、技術路線和內容5
第2章循環的可持續城市水繫統理論7
2.1循環的可持續城市水繫統理論框架7
2.2基於水質的可持續城市水資源評價新模式9
2.2.1基於水質的城市水資源量化概念9
2.2.2基於水質的城市可用水資源量評價框架10
2.3多尺度城市水資源利用效率評價理論與方法11
2.3.1不同尺度水資源利用效率評價指標體繫構建13
2.3.2不同尺度水資源利用效率的轉化16
2.4可持續城市水繫統規劃設計運行理論與支撐工具16
2.4.1可持續城市水繫統的16
2.4.2可持續城市水繫統的主要特征17
2.4.3可持續城市水繫統的規劃、設計及運行原則20
2.4.4循環的城市水繫統數值模擬體繫21
第3章多尺度水循環繫統數值模擬體繫的構建24
3.1基於水質的城市可用水資源量核算模型24
3.1.1建模方法24
3.1.2模型概化24
3.2基於ABSS的城市生活用水需求預測與管理模型28
3.2.1ABSS建模方法28
3.2.2模型結構與功能29
3.2.3模型核心機理與子模塊31
3.3城市工業用水需求預測與管理模型36
3.3.1I-WaDEM模型結構36
3.3.2模型核心計算模塊37
3.4城市給水繫統水質模擬與風險評估模型43
3.4.1建模方法與框架43
3.4.2模型結構與功能44
3.5基於GIS的城市排水繫統和非點源污染模擬模型45
3.5.1建模方法與框架45
3.5.2模型結構與功能46
3.5.3排水繫統模擬的核心機理47
3.6基於支付意願的城市居民再生水需求模型50
3.6.1研究的理論基礎50
3.6.2支付意願函數的構造與分析51
3.6.3居民對再生水的總和需求函數52
3.7基於真實期權的再生水工程項目投資策略優化模型53
3.7.1基本模型53
3.7.2再生水項目的價值55
3.7.3優投資規模的確定57
3.7.4投資期權的價值及佳投資時機58
3.8城市污水繫統可持續性估算模型59
3.8.1基於成本效益分析的建模方法59
3.8.2模型結構與功能60
3.9城市污水繫統布局規劃決策支持模型61
3.9.1多目標空間優化的建模方法61
3.9.2模型結構與功能61
3.9.3模型求解算法63
3.10基於事件驅動的流域分布式非點源模型65
3.10.1模型結構與功能65
3.10.2模型應用框架66
3.11模型不確定性分析方法66
3.11.1不確定性分析的基本方法66
3.11.2基於Sobol序列的GLUE算法68
3.11.3基於空間信息統計學的參數空間相關性分析方法69
3.11.4基於圖論的空間采樣方法71
第4章水循環繫統演化機制與規律研究73
4.1基於水質再生的城市水資源量73
4.1.1單個城市大可用水資源量理論極限值73
4.1.2多個城市全流域大可用水資源量理論極限值73
4.1.3考慮經濟可行性的單個城市可用水資源量74
4.2城市生活節水技術的擴散特征77
4.2.1節水器具擴散規律77
4.2.2居民用水結構變化和節水器具未來發展趨勢78
4.3工業節水技術的發展規律79
4.3.1工業技術發展水平判斷79
4.3.2技術進步對節水潛力的影響識別81
4.4常規處理工藝下城市飲用水水質風險特征82
4.4.1城市飲用水水質風險評價標準82
4.4.2飲用水源水質參數83
4.4.3給水處理工藝參數84
4.4.4不同水源水質條件下的飲用水安全風險84
4.4.5海河流域的飲用水安全風險84
4.5城市飲用水水質安全的社會和技術影響因素87
4.5.1案例研究區域87
4.5.2模擬情景設計88
4.5.3模擬結果分析90
4.6典型下墊面污染物初期衝刷效應91
4.6.1顆粒物初期衝刷效應92
4.6.2有機物和營養物質初期衝刷效應92
4.6.3其他物質初期衝刷效應92
4.7BMP在城市徑流污染控制中的去除規律94
4.7.1控制措施的選擇94
4.7.2控制措施方案制訂與模擬分析94
4.8居民支付意願對再生水需求的影響98
4.8.1居民支付意願的影響因素98
4.8.2北京市再生水需求曲線99
4.9投資再生水項目的優規模和佳時機101
4.9.1污水再生利用工程的經濟可行性101
4.9.2再生利用工程經濟可行性的敏感影響因素分析102
4.9.3投資再生水項目優規模和佳時機的影響因素103
4.10城市污水繫統結構與布局對城市可持續性的影響105
4.10.1城市污水繫統結構對城市可持續性的影響105
4.10.2城市污水繫統布局對城市可持續性的影響112
4.11污水再生利用條件下污水繫統的理想服務規模114
4.11.1污水繫統單位成本曲線規律識別115
4.11.2傳統模式與污水回用模式污水繫統理想規模的差異116
第5章水循環繫統調控機制研究118
5.1城市節水潛力預測與實現途徑118
5.1.1海河流域城市生活用水節水潛力分析與管理對策118
5.1.2海河流域工業用水節水潛力分析與管理對策123
5.2海河流域城市給水繫統水質風險控制126
5.2.1海河流域未來飲用水水質風險126
5.2.2影響飲用水水質風險的關鍵因素識別128
5.2.3飲用水水質風險控制策略的效果129
5.3海河流域城市水資源利用效率評價130
5.3.1各項評價指標和權重確定130
5.3.2城市綜合用水效率評價136
5.4海河流域城市污染負荷總量控制對策137
5.4.1城市污染負荷排放的估算方法138
5.4.2海河流域城市污染負荷排放量的計算及調控路徑識別140
5.4.3城市區域污染負荷排放調控路徑的選擇153
5.5海河流域城市排水體制的選擇策略157
5.5.1不同排水體制性能差異的識別157
5.5.2海河流域城市排水體制分區160
5.5.3城市特征與排水體制選擇的關繫162
第6章成果總結與展望1
6.1循環的可持續城市水繫統理論1
6.2多尺度水循環繫統數值模擬體繫165
6.3水循環繫統演化機制與規律165
水循環繫統調控機制167
6.5對未來研究工作的建議167
參考文獻169
索引172

城市水循環既包括降雨、徑流等自然循環過程，也包括供水、排水等社會循環過程，具有明顯的"自然-社特性。城市水繫統是自然水循環和社會水循環的重要載體和耦合界面，也是人類實現水資源安全、高效和可持續利用的重要調控手段。本書基於城市水循環繫特征，提出了可持續城市水繫統理論框架、調控原則和決策支持工具，構建了水循環繫統數值模擬體繫，定量研究了水循環關鍵過程的演化機制和規律，並提出了海河流域城市安全高效用水的調控機制。本書可供水文水資源、環境科學與工程、給排水工程、城市規劃等領域的科技工作者、管理工作者和相關專業院校師生參考。