Urban Hydrology, Hydraulics, and Stormwater Quality: Engineering Applications and Computer Modeling (Hardcover)
暫譯: 城市水文學、水力學與雨水品質：工程應用與電腦模擬（精裝版）
A. Osman Akan, Robert J. Houghtalen
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商品描述
Description:
A practical introduction on today's challenge of controlling and managing the water resources used by and affected by cities and urbanized communities. The book offers an integrated engineering approach, covering the spectrum of urban watershed management, urban hydraulic systems, and overall stormwater management.
Each chapter concludes with helpful problems.
Solutions Manual available to qualified professors and instructors upon request.
Introduces the reader to two popular, non-proprietary computer-modeling pro-grams: HEC-HMS (U.S. Army Corps of Engineers) and SWMM (U.S EPA).
Table of Contents:
Preface.Acknowledgments.
1 Introduction.
1.1 Urbanization and Stormwater Runoff.
1.2 Urban Hydrology, Hydraulics, and Stormwater Quality.
1.3 Organization of the Book.
Problems.
2 Rainfall for Designing Urban Drainage Systems.
2.1 Hydrologic Description of Rainfall.
2.2 Probabilistic Description of Rainfall.
2.2.1 Return Period and Hydrologic Risk.
2.2.2 Frequency Analysis.
2.2.3 Intensity-Duration-Return Period Curves.
2.2.4 Mathematical Intensity-Duration Relationships.
2.3 Design Rainfall.
2.3.1 Continuous Simulation and Single-Event Methods.
2.3.2 Design Return Period.
2.3.3 Design-Storm Duration and Depth.
2.3.4 Spatial and Temporal Distribution of Design Rainfall.
2.4 Construction of Design-Storm Hyetographs.
2.4.1 Soil Conservation Service Method.
2.4.2 Yen and Chow Method.
2.4.3 Huff Method.
2.4.4 Synthetic Block Hyetograph Method.
2.4.5 Chicago Method.
Problems.
References.
3 Rainfall Excess Calculations.
3.1 Calculation of Rainfall Abstractions.
3.1.1 Interception Storage.
3.1.2 Infiltration.
3.1.3 Depression Storage.
3.2 Combined Loss Models.
3.2.1 Soil Conservation Service Method.
3.2.2 Other Combined Loss Models.
Problems.
References.
4 Rainfall Excess and Open-Channel Flow in Urban Watersheds.
4.1 Open-Channel Hydraulics.
4.1.1 Basic Definitions.
4.1.2 States of Open-Channel Flow.
4.1.3 Open-Channel Flow Equations.
4.1.4 Steady Gradually Varied Flow.
4.1.5 Normal Flow.
4.1.6 Open-Channel Rating Curve.
4.2 Overland Flow.
4.2.1 Kinematic-Wave Model.
4.2.2 Overland Flow on Impervious Surfaces.
4.2.3 Overland Flow on Pervious Surfaces.
4.3 Channel Flow.
4.3.1 Muskingum Method.
4.3.2 Muskingum-Cunge Method.
4.3.3 Muskingum-Cunge Method for Routing with Lateral Inflow.
4.3.4 Modified Att-Kin Method.
Problems.
References.
5 Calculation of Runoff Rates From Urban Watersheds.
5.1 Basic Concepts.
5.1.1 Elements of Urban Runoff Hydrographs.
5.1.2 Definition of Time of Concentration.
5.2 Calculation of Time of Concentration.
5.2.1 SCS Time-of-Concentration Method.
5.2.2 Kinematic Time-of-Concentration Formulas.
5.2.3 Kirpich Formula.
5.3 Unit Hydrograph Method.
5.3.1 Unit Hydrograph Development.
5.3.2 Application of the Unit Hydrograph Method.
5.4 Soil Conservation ServiceMethods for Runoff Rate Calculations.
5.4.1 TR-55 Graphical Peak Discharge Method.
5.4.2 TR-55 Tabular Hydrograph Method.
5.5 The Santa Barbara Urban Hydrograph Method.
5.6 USGS Regression Equations.
5.7 The Rational Method.
5.8 The Kinematic-Rational Methods.
Problems.
References.
6 Stormwater Drainage Structures.
6.1 Drainage of Street Pavements.
6.1.1 General Design Considerations.
6.1.2 Flow in Gutters.
6.1.3 Pavement Drainage Inlets.
6.1.4 Pavement Drainage Inlet Locations.
6.2 Storm Sewer Systems.
6.2.1 Storm Sewer Hydraulics.
6.2.2 Design Discharge for Storm Sewers.
6.2.3 Sizing Storm Sewers.
6.2.4 Hydraulic Grade Line Considerations.
6.2.5 Storm Sewer System Design Calculations.
6.3 Culverts.
6.3.1 Inlet Control Flow.
6.3.2 Outlet Control Flow.
6.3.3 Sizing of Culverts.
6.4 Design of Surface Drainage Channels.
6.4.1 Design of Unlined Channels.
6.4.2 Design of Grass-Lined Channels.
Problems.
References.
Suggested Reading.
7 Stormwater Detention for Quantity Management.
7.1 Detention Basins.
7.1.1 Stage-Storage Relationship.
7.1.2 Stage-Discharge Relationship.
7.1.3 Pond Routing.
7.1.4 Pond-Routing Charts.
7.1.5 Design of Detention Basins.
7.2 Infiltration Practices.
7.2.1 Capture Volume.
7.2.2 Soil Textures.
7.2.3 Infiltration Basins.
7.2.4 Infiltration Trenches.
7.2.5 Dry Wells.
7.2.6 Porous Pavements.
Problems.
References.
Suggested Reading.
8 Urban Stormwater Pollution.
8.1 Modeling Urban Stormwater Quality.
8.1.1 Solids Buildup and Wash-off from Impervious Areas.
8.1.2 Solids Wash-off from Pervious Surfaces.
8.1.3 Wash-off of Pollutants Other than Solids.
8.1.4 Pollutographs and Loadographs.
8.2 Annual Pollutant Load Estimates.
8.2.1 EPA Model for Annual Pollutant Loading Estimation.
8.2.2 U.S. Geological Survey Model for Mean Annual Loads.
8.2.3 Metropolitan Washington Council of Governments Method.
Problems.
References.
9 Best Management Practices for Urban Stormwater Quality Control.
9.1 Extended Detention Basins.
9.1.1 Sizing Extended Detention Basins.
9.1.2 Sizing Water Quality Outlet Devices.
9.1.3 Additional Extended Detention Basin Design Considerations.
9.2 Retention Basins.
9.2.1 Permanent Pool Volume.
9.2.2 Retention Basin Design Considerations.
9.2.3 EPA Methodology for Analysis of Wet Pond Detention Basins.
9.3 Water Quality Trenches.
9.4 Sand Filters.
9.5 Stormwater Wetlands.
9.6 Other Vegetative BMPs.
9.6.1 Grass Swales.
9.6.2 Filter Strips.
9.7 The National Stormwater BMP Database.
Problems.
References.
10 Urban Stormwater Computer Models: HEC-HMS and EPA-SWMM.
10.1 Hydrologic Modeling Overview and Watershed Delineation.
10.2 Model Structure and Features of HEC-HMS.
10.3 Technical Capabilities of HEC-HMS.
10.4 HEC-HMS Example Problem.
10.5 Structure and Features of EPA-SWMM.
10.6 Technical Capabilities of EPA-SWMM.
10.7 EPA-SWMM Example Problem.
10.8 Model Calibration and Verification.
Problems.
References.
Suggested Reading.
Appendix 1: Tabular Hydrograph Unit Discharges for SCS Type II Rainfall Distribution.
Index.
商品描述(中文翻譯)
描述：
本書實用地介紹了當今城市及城市化社區在控制和管理水資源方面所面臨的挑戰。書中提供了一種綜合的工程方法，涵蓋了城市流域管理、城市水力系統以及整體雨水管理的範疇。
每章結尾都有幫助性的問題。
合格的教授和講師可根據要求獲得解決方案手冊。
本書向讀者介紹了兩個流行的非專有計算機建模程序：HEC-HMS（美國陸軍工兵部隊）和SWMM（美國環保署）。
目錄：
前言。
致謝。
1 介紹。
1.1 城市化與雨水徑流。
1.2 城市水文學、水力學與雨水質量。
1.3 本書的組織。
問題。
2 設計城市排水系統的降雨量。
2.1 降雨的水文描述。
2.2 降雨的概率描述。
2.2.1 重返期與水文風險。
2.2.2 頻率分析。
2.2.3 強度-持續時間-重返期曲線。
2.2.4 數學強度-持續時間關係。
2.3 設計降雨量。
2.3.1 連續模擬與單事件方法。
2.3.2 設計重返期。
2.3.3 設計風暴的持續時間與深度。
2.3.4 設計降雨的空間與時間分佈。
2.4 設計風暴的降雨圖的構建。
2.4.1 土壤保護服務方法。
2.4.2 Yen和Chow方法。
2.4.3 Huff方法。
2.4.4 合成塊降雨圖方法。
2.4.5 芝加哥方法。
問題。
參考文獻。
3 降雨過量計算。
3.1 降雨抽取的計算。
3.1.1 攔截儲存。
3.1.2 滲透。
3.1.3 凹陷儲存。
3.2 組合損失模型。
3.2.1 土壤保護服務方法。
3.2.2 其他組合損失模型。
問題。
參考文獻。
4 城市流域中的降雨過量與開放渠道流。
4.1 開放渠道水力學。
4.1.1 基本定義。
4.1.2 開放渠道流的狀態。
4.1.3 開放渠道流方程。
4.1.4 穩定漸變流。
4.1.5 正常流。
4.1.6 開放渠道評定曲線。
4.2 地面流。
4.2.1 動力波模型。
4.2.2 不透水表面的地面流。
4.2.3 透水表面的地面流。
4.3 渠道流。
4.3.1 Muskingum方法。
4.3.2 Muskingum-Cunge方法。
4.3.3 帶側向流入的Muskingum-Cunge方法。
4.3.4 修改的Att-Kin方法。
問題。
參考文獻。
5 城市流域的徑流率計算。
5.1 基本概念。
5.1.1 城市徑流水文圖的要素。
5.1.2 集中時間的定義。
5.2 集中時間的計算。
5.2.1 SCS集中時間方法。
5.2.2 動力集中時間公式。
5.2.3 Kirpich公式。
5.3 單位水文圖方法。
5.3.1 單位水文圖的發展。
5.3.2 單位水文圖方法的應用。
5.4 土壤保護服務的徑流率計算方法。
5.4.1 TR-55圖形峰值流量方法。
5.4.2 TR-55表格水文圖方法。
5.5 聖巴巴拉城市水文圖方法。
5.6 USGS回歸方程。
5.7 合理方法。
5.8 動力-合理方法。
問題。
參考文獻。
6 雨水排水結構。
6.1 街道鋪面的排水。
6.1.1 一般設計考量。
6.1.2 溝渠中的流動。
6.1.3 鋪面排水進水口。
6.1.4 鋪面排水進水口位置。
6.2 雨水下水道系統。
6.2.1 雨水下水道水力學。
6.2.2 雨水下水道的設計流量。
6.2.3 雨水下水道的尺寸設計。
6.2.4 水力等級線考量。
6.2.5 雨水下水道系統設計計算。
6.3 橫道。
6.3.1 進水控制流。
6.3.2 出水控制流。
6.3.3 橫道的尺寸設計。
6.4 表面排水渠道的設計。
6.4.1 無衬砌渠道的設計。
6.4.2 草衬砌渠道的設計。
問題。
參考文獻。
建議閱讀。
7 雨水滯留以進行數量管理。
7.1 滯留池。
7.1.1 水位-儲存關係。
7.1.2 水位-流量關係。
7.1.3 池塘路由。
7.1.4 池塘路由圖。
7.1.5 滯留池的設計。
7.2 滲透實踐。
7.2.1 捕獲體積。
7.2.2 土壤質地。
7.2.3 滲透池。
7.2.4 滲透溝。
7.2.5 干井。
7.2.6 多孔鋪面。
問題。
參考文獻。
建議閱讀。
8 城市雨水污染。
8.1 模擬城市雨水質量。
8.1.1 不透水區域的固體積聚與沖刷。
8.1.2 透水表面的固體沖刷。
8.1.3 除固體外污染物的沖刷。
8.1.4 污染物圖與負荷圖。
8.2 年度污染物負荷估算。
8.2.1 EPA年度污染物負荷估算模型。
8.2.2 美國地質調查局的年均負荷模型。
8.2.3 華盛頓大都會政府聯合會方法。
問題。
參考文獻。
9 城市雨水質量控制的最佳管理實踐。
9.1 擴展滯留池。
