Assessment And Renewal of Water Distribution Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Grigg, Neil S.

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页数:156

译者:

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价格:240

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isbn号码:9781843399148

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图书标签:

• 水务工程
• 供水系统
• 评估
• 更新
• 管道网络
• 水质安全
• 基础设施
• 可靠性
• 维护管理
• 寿命周期评估

现代城市水务管理与可持续发展：基础设施、技术与政策前瞻 导言：复杂性与紧迫性 随着全球城市化进程的加速和气候变化带来的不确定性增加，确保城市供水系统的可靠性、效率和可持续性已成为现代城市管理面临的最核心挑战之一。本专业著作深入探讨了当代城市水务系统，特别是供水基础设施所面临的多维度复杂问题，并着眼于未来三十年的发展趋势与应对策略。全书聚焦于系统性的规划、先进的运营技术、创新的融资模式以及适应气候变化的弹性设计，旨在为水务工程师、城市规划者、政策制定者以及相关研究人员提供一套全面、前瞻性的理论框架与实践指南。 本书的核心论点在于，当前的水务系统已超越简单的物理管道网络，演化为一个高度集成、数据驱动、且受多重外部压力影响的复杂巨系统。任何片面的、孤立的改进措施都难以应对系统性的风险。因此，本书倡导一种跨学科、全生命周期、以韧性为核心的管理范式。 --- 第一部分：基础设施的现状评估与挑战界定 本部分系统性地剖析了现有城市供水基础设施的物理状态、运营瓶颈及其面临的宏观环境挑战。 第一章：城市供水网络的生命周期管理：从设计到报废的误区 本章首先回顾了二十世纪中后期大规模建设的供水管网的初始设计哲学。重点分析了早期设计中对未来需求增长的预估偏差、材料选择的局限性（例如，铸铁管的腐蚀问题），以及在实际运行中，由于缺乏持续性维护资金而导致的“健康债务”（Infrastructure Deficit）累积情况。随后，详细阐述了如何通过基于风险的资产普查（Risk-Based Asset Inventory）方法，取代传统的基于年龄的维护策略。内容涵盖了地质条件、土壤侵蚀速率、水力特性（如压力波动和水锤效应）对管道寿命的综合影响评估模型。 第二章：水资源短缺与需求侧管理的量化分析 尽管本书不涉及水分配系统的具体更新，但对水资源压力的评估是系统可持续性的前提。本章侧重于分析区域性水资源承载力的边界条件。通过引入“环境水文足迹”（Environmental Hydrological Footprint）的概念，量化了城市用水对上游生态系统和社会经济活动的影响。在需求侧管理方面，探讨了分级水价机制的经济学原理，以及如何利用智能水表和实时数据反馈驱动的行为改变，而非仅仅依赖于工程手段增加供水能力。 第三章：安全与质量控制的演变：从被动检测到主动预测 本章聚焦于水质安全保障体系的现代演进。重点讨论了新兴污染物（Emerging Contaminants, ECs）的监测与去除技术，包括微塑料、药物残留和内分泌干扰物。在传统微生物风险控制方面，强调了从定期的实验室抽样检测向在线传感器网络与预测性建模的转变。深入分析了如何利用水质指纹图谱（Water Quality Fingerprinting）技术，快速定位污染源的入侵路径和扩散模型，以最小化响应时间。 --- 第二部分：运营效率与技术革新 本部分将焦点转向如何利用现代信息技术和工程创新来优化现有系统的运营效率和减少非收入水（Non-Revenue Water, NRW）。 第四章：智能水网的架构与数据治理 智能水网（Smart Water Grids）的构建是提升效率的关键。本章详细描绘了智能水网的分层架构：感知层（传感器、智能仪表）、网络层（物联网通信协议、5G/LPWAN）、平台层（数据湖、云计算）和应用层（分析模型）。特别强调了数据治理（Data Governance）的重要性，包括数据的标准化、清洗、互操作性以及防止网络攻击的网络安全协议（Cybersecurity Protocols）在水务SCADA系统中的应用。 第五章：压力管理与泄漏检测的前沿技术 非收入水的控制是衡量运营效率的核心指标。本章深入探讨了动态压力管理（Dynamic Pressure Management, DPM）系统，它如何通过实时调整区域压力来平衡供水需求与管网应力，从而显著减少管道破裂频率。在泄漏检测方面，超越了传统的听音仪，详细介绍了分布式声学传感（Distributed Acoustic Sensing, DAS）技术在长距离管道监测中的潜力，以及利用机器学习算法分析水力瞬变信号进行早期微小泄漏的定位方法。 第六章：能耗优化与泵站的能源转型 泵送系统是供水网络中最大的能耗源。本章将水务系统视为一个大型能源系统进行分析。探讨了如何应用最优控制理论（Optimal Control Theory）来调度多泵站系统，以最小化能源消耗同时满足所有压力约束。此外，还介绍了利用变频驱动（VFD）技术与水库水位预测相结合，实现“能量套利”（Energy Arbitrage）的策略，以及在偏远地区利用可再生能源（如太阳能或小型风能）为监测站供电的微电网解决方案。 --- 第三部分：弹性、韧性与可持续的未来路径 本部分将目光投向系统的长期生存能力，探讨如何使供水系统能够吸收冲击、快速恢复，并适应长期环境变化。 第七章：气候变化下的水系统弹性设计 气候变化带来的极端天气事件（洪水、干旱、极端高温）对水务基础设施构成了前所未有的威胁。本章引入了水系统韧性（Resilience）的量化指标体系，包括抵抗力（Resistance）、恢复力（Recoverability）和适应力（Adaptability）。详细分析了如何通过空间冗余设计（Spatial Redundancy）、建立区域互联互通（Interconnection）以及对关键节点的物理加固措施（如提高洪水保护等级）来增强弹性。 第八章：替代水源的战略整合与循环水利用 面对资源稀缺，本章探讨了多元化水源战略。重点评估了再生水（Recycled Water）在非饮用（如工业冷却、景观灌溉）和最终达到饮用标准（Direct Potable Reuse, DPR）的路径。讨论了膜技术（RO/NF）的成本效益分析、公私伙伴关系在废水处理厂升级中的作用，以及城市海水的低能耗预处理技术，确保对环境的最小影响。 第九章：治理结构、融资机制与公众参与 成功的系统转型需要稳固的政策和财务基础。本章分析了不同治理模式（公有、私有、公私合作）的优劣，并提出了适应新型基础设施投资需求的创新融资工具，例如基于绩效的合同（Performance-Based Contracts）和绿色债券（Green Bonds）。最后，强调了透明化沟通与公众赋权在推行水价改革和大型基础设施项目中的关键作用，确保技术决策能获得社会层面的长期支持。 --- 结论：迈向自适应的未来水务生态系统 本书总结了构建一个自适应、可持续、高韧性的现代水务系统的路线图。它强调系统性思维的必要性——任何单一的技术升级都必须嵌入到整体的资产管理、能源优化和风险应对框架中。未来的水务系统将不再是静态的管道网络，而是一个持续学习、自我优化的动态生态系统，以应对人类活动和自然环境的持续演变。

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这本书的阅读体验，用“酣畅淋漓”来形容可能有些夸张，但绝对是“逻辑严密，层层递进”。它更像是一部系统工程的百科全书，而非一本简单的技术手册。作者在开篇部分就奠定了一个宏大的哲学基础：水系统的“健康”是一个动态平衡而非静态目标。随后，所有的技术章节，无论是关于传感器部署的精确度，还是关于水泵能耗优化的算法，都围绕着这个核心理念展开。我特别喜欢它对“数据清洗与校准”这部分篇幅的倾注。在很多同类书籍中，这部分往往被一带而过，但本书却花费了大量篇幅讲解如何处理传感器漂移、如何识别异常流量数据，因为作者深知，再先进的模型，输入错误的数据也只会得到错误的结论。这种对基础工作扎实程度的坚持，使得整本书的结论具有极高的可信度。它教会读者的不仅是“怎么做”，更是“为什么必须这样严谨地做”。

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读完这套书，我感觉自己仿佛完成了一次为期一周的城市供水系统深度“体检”。作者的笔触非常细腻，对于“更新换代”这一核心议题的处理更是独具匠心。他们没有简单地鼓吹全面更换老旧基础设施，而是深入探讨了“评估”与“更新”之间的微妙平衡。书中关于“数字孪生”技术的应用部分尤其引人入胜，展示了如何通过实时数据流构建出水网的虚拟镜像，从而在实际动工前就能模拟出新材料、新路径对整个系统水力特性的影响。我记得其中一个案例分析，涉及某特大城市郊区的新水厂并网工程，书中详细记录了如何通过预先的压力测试和流量仿真，成功避免了在高峰期因管网刚度变化导致的区域性断水事故。这种前瞻性的危机管理思路，无疑是现代基础设施建设中最宝贵的财富。更值得称赞的是，作者在探讨更新策略时，反复强调了对环境和社区影响的最小化，这体现了对现代社会责任的深刻认知。

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坦白说，我原本以为这是一本枯燥的工程技术读物，但作者的叙事技巧成功地将“水利工程”这个看似冰冷的领域注入了鲜活的生命力。他们通过大量的历史案例和对比研究，生动地展现了不同时代对水资源管理理念的变迁。例如，书中对比了二十世纪初期的重力流系统与当代加压变频系统的优劣，不仅仅从效率上比较，更从维护成本、抗灾能力等多个维度进行了全景式的剖析。其中关于“韧性设计”的章节，我认为是全书的点睛之笔。作者提出了“多路径冗余”和“局部自愈”的概念，强调当主干系统遭受重创时，次级网络应具备快速隔离和局部供水的应急能力。这种对系统鲁棒性的极致追求，让人联想到航空航天工程的理念，足见作者在构建高可靠性系统方面的深厚功力。阅读过程中，我能深切感受到一种对城市生命线负责任的态度。

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这本书的价值，我认为很大程度上体现在它对未来趋势的精准把握和前瞻性建议上。作者并未沉溺于对现有技术的罗列，而是积极探讨了在气候变化加剧和城市化加速的双重压力下，水务系统应如何进行“适应性重塑”。书中对于“智慧水务”的阐述，并非简单的物联网堆砌，而是深入探讨了如何利用机器学习对非线性水力模型进行实时修正，以应对极端天气事件带来的不确定性。最让我印象深刻的是关于“资本支出（CapEx）与运营支出（OpEx）”的长期财务模型分析。作者提供了一种创新的视角，论证了前期高投入的绿色基础设施（如透水路面、雨水花园等）在十年周期内，如何通过减少泵送能耗和降低洪灾损失，最终实现显著的净现值（NPV）提升。这本书无疑是为那些站在城市基础设施决策前沿的专业人士量身定做的，它提供了一种既环保又经济的长期发展蓝图。

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这本书真是让人眼前一亮，它在对城市水务系统进行深入剖析的同时，还巧妙地融合了工程学的严谨与可持续发展的远见。作者并未仅仅停留在描述水管网络的物理结构上，而是构建了一个宏大的、动态的评估框架。我尤其欣赏其中关于“老化指数”的构建方法，它不仅仅考虑了管道的材质和埋设年限，更引入了水质变化、压力波动甚至地质沉降等一系列复杂变量，使得评估结果远比传统方法更具预见性。书中对于风险矩阵的划分非常细致，将“突发性失效”与“渐进性衰减”区分开来，并针对不同风险等级的水网节点提出了截然不同的抢修和预防策略。例如，在描述老城区铜管腐蚀问题时，作者详细列举了化学清洗与电化学保护的成本效益分析，数据翔实，论证有力，让人清晰地看到了在有限预算下如何实现效能最大化。这种将理论模型与实际操作紧密结合的叙事方式，使得即便是初次接触该领域的人，也能迅速建立起对复杂水网运行状态的直观理解。它不仅仅是一本教科书，更像是一份面向城市规划者的行动指南。

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