水是世界上重要的自然资源,是人类生存与发展不可替代的基础性物质.中国经济迅速增长,作用于水环境的人类活动空前剧烈,无节制地大量取水、排放污水导致区域水环境失常,自然水体污染加剧,水质型缺水已是中国水工业的难题,水环境问题已成为制约人类社会可持续发展的重要因素.水环境劣化引起社会各界瞩目,促成人们达成共识,保护水环境,合理利用有限的水资源.论文认为己恶化的水环境是可以恢复的,节制用水与水的健康循环是水环境恢复的必要条件.节制用水的内涵包括从工业、农业、生活用水的源头上减少新鲜水的使用量,城市污水的深度处理与再生水的有效利用,充分利用雨水、海水,城市污泥回归农田.水的健康循环要求人类科学地规划城市水系统,尊重水的自然运动规律,将使用过的污水经过再生净化,达到天然水体自净能力的要求.论文研究了工业企业复杂过程用水减量方法,分析了用水流量、进出口浓度、杂质传质速率之间的关系,建立了最小新鲜水用量的数学模型,运用4种优化算法求解复杂工业清洗过程用水的数学模型,编制了清洗过程用水的应用程序.分别运用遗传算法(GA)、遗传算法-模拟退火法(GASA)、遗传算法-单纯形法(GAS)、遗传算法-单纯形法-模拟退火法(GASSA)4种优化方法求解数学模型,发现4种优化方法均能获得理想的结果.分析了中国污水处理与利用中存在的问题,指出城市污水处理与利用规划要打破传统设计规则,合理划分排水分区,充分考虑再生水回用,科学地确定污水厂厂址与数量,选择适合中国各地实情的工艺流程,优先选用合格的国产污水处理设备,预留污水处理厂分期发展的空间,新建城市道路应预敷再生水回用管线.以珠江三角洲开发区为例,探讨了城市新区再生水系统的设计原则.研究了佛山市里水、黄歧经济开发区水环境现状,用再生水系统优化模型计算经济开发区再生水厂数量,当总人口为58.6×l0<4>人,面积为94.9km<2>,污水量为37.5×10<4>m<3>/d时,最优个数为8.对黄歧经济开发区的再生水系统进行了规划研究,经基建投资估算、经营费用计算,黄歧经济开发区再生水成本为1.66~1.69元/m<3>.