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出版者:Springer-Verlag New York Inc.

作者:Dawson, Andrew 编

出品人:

页数:464

译者:

出版时间:2008-7

价格:$ 224.87

装帧:

isbn号码:9781402085611

丛书系列:

图书标签:

• 道路工程
• 水文地质
• 排水系统
• 路基工程
• 路面工程
• 结构工程
• 土力工程
• 交通工程
• 水利工程
• 材料工程

《都市脉络：现代城市基础设施的韧性与演进》 书籍简介 本书深入探讨了现代城市复杂基础设施系统的设计、建造、维护与未来发展，重点关注其在应对快速城市化、气候变化与技术革新背景下的韧性提升与适应性重构。我们不再仅仅将城市基础设施视为静态的工程结构，而是将其视为一个动态、相互依赖、具有生命力的有机体。 第一部分：基础设施的交响与重构 第一章：看不见的骨架——现代城市系统的复杂性 本章剖析了当代城市基础设施系统的本质：它是一个由交通网络、能源供应、通信系统和公共服务构成的多层级、高度互联的复杂系统。我们首先从历史演进的角度审视了二战后城市扩张对传统基础设施模式的挑战，并引入系统动力学理论，解析不同子系统间的耦合关系。例如，电力系统的中断如何迅速波及水处理厂的运行，进而影响整个区域的通信能力。我们关注城市规划者和工程师如何在有限的空间内，集成多功能管道和线缆，实现效率最大化。本章特别强调了“系统冗余”的设计哲学，即如何在追求经济性的同时，确保关键服务的灾备能力。 第二章：材料科学的前沿与结构寿命的延伸 基础设施的寿命是其经济可行性的核心。本章聚焦于新材料在土木工程、桥梁建造和地下管网中的应用。我们将详尽介绍超高性能混凝土（UHPC）在抗疲劳和耐久性方面的突破，以及自修复材料（Self-Healing Materials）如何通过引入微胶囊或细菌，使结构具备初步的“自我修复”能力，从而显著延长维护周期。此外，对传统材料（如钢筋和沥青）的老化机制进行深入的物理化学分析，结合非破坏性检测技术（NDT），构建更精准的剩余寿命评估模型。本章的案例研究将集中在大型地下交通枢纽的结构健康监测（SHM）系统集成，展示如何利用光纤传感器网络实时感知应力和裂缝的萌芽。 第三章：韧性设计与灾害风险管理 面对日益频繁的极端天气事件和地质灾害，基础设施的“韧性”（Resilience）已成为核心设计指标。本章超越了传统的“抗震”或“抗洪”标准，提出了一种基于“快速恢复能力”和“功能保持性”的韧性框架。我们详细探讨了分布式能源网络（如微电网）如何提高能源系统的抗击打能力，以及城市“蓝绿基础设施”（如雨水花园、透水铺装）在城市内涝管理中的作用。重点分析了如何通过网络拓扑优化，减少级联失效的风险。章节末尾，通过对某沿海大都市近年飓风后基础设施恢复的案例分析，量化了不同韧性设计策略带来的经济效益和社会效益。 第二部分：智能集成与数字化转型 第四章：数据驱动的城市运营——数字孪生与感知网络 本章深入探讨了“数字孪生”（Digital Twin）技术在基础设施管理中的革命性应用。我们描述了如何通过激光雷达扫描、无人机航拍和物联网（IoT）传感器网络，构建出高度精确、实时同步的物理基础设施的三维数字模型。这些模型不仅用于可视化，更重要的是，它们能够模拟各种压力情景（如交通拥堵、管网泄露），辅助运营决策。本章详细阐述了传感器数据流的管理、云计算的处理能力，以及边缘计算在需要即时响应的现场控制中的部署策略。 第五章：交通流的优化与移动性革命 城市交通是基础设施中最活跃、最受关注的组成部分。本章着重分析了智能交通系统（ITS）的最新进展。这包括基于人工智能的信号灯优化算法，能够根据实时交通密度动态调整配时；以及对自动驾驶车辆（AVs）与现有道路基础设施接口的兼容性研究。我们探讨了“按需出行”（MaaS）服务如何改变传统公共交通的需求模式，以及如何通过数据分析，优化公交专用道的效率和共享单车的部署策略，从而减少碳排放和拥堵时间。 第六章：地下空间的精细化管理与可持续利用 地下空间是城市发展的“第三维度”，其开发和管理面临巨大挑战。本章关注地下管线信息化的重要性，讨论了多频探地雷达（GPR）和电磁定位技术如何精确绘制地下管网的三维分布图，避免了传统“开挖验证”带来的高昂成本和安全风险。此外，本章还涉及了地热能利用、深层储能设施（如压缩空气储能）与既有隧道和地铁系统的空间兼容性研究，强调地下资源的可持续和多目标利用。 第三部分：未来的挑战与治理模式 第七章：能源基础设施的去中心化与弹性 面对气候变化和能源转型的双重压力，集中式供电系统正向分布式、可再生能源系统过渡。本章分析了智能电网（Smart Grids）的架构，特别是微电网如何实现本地能源的自给自足和故障隔离。我们讨论了储能技术（如大规模电池储能）在平抑可再生能源波动性中的关键作用，以及如何将这些系统安全、高效地集成到现有城市电网中，确保城市在突发事件下的基础能源供应。 第八章：投融资模型与全生命周期成本分析（LCCA） 高质量的基础设施需要可持续的资金保障。本章超越传统的政府主导模式，探讨了公私合营（PPP）模式在大型基础设施项目中的应用及风险分摊机制。核心内容在于生命周期成本分析（LCCA）：如何将初期建设成本、运营维护成本、维修成本以及最终的退役成本纳入初始决策模型，以确保投资决策的长期经济合理性，避免“廉价建设、高昂维护”的陷阱。 第九章：网络化治理与跨部门协作 现代基础设施的挑战往往是跨部门、跨管辖区的。本章提出了一种集成化的基础设施治理框架。它强调打破传统部门壁垒（如交通、水务、电力各自为政），建立统一的“城市运营指挥中心”。这要求在政策制定、数据共享标准和应急响应流程上实现高度协同。本章通过对国际领先城市的最佳实践进行对比分析，提出了构建一个灵活、响应迅速的城市基础设施管理生态的路径图。 结语：通向适应性城市 本书的结论部分总结了迈向“适应性城市”（Adaptive City）的关键要素：即基础设施不仅要坚固耐用，更要具备学习、适应和快速重构的能力。未来的工程师和规划者必须是跨学科的通才，能够驾驭数据科学、材料创新与复杂的社会经济因素，共同塑造一个更有韧性、更可持续的城市未来。

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