水汙染防治原理與實務 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 水汙染防治
• 環境工程
• 環境科學
• 水環境
• 汙染控製
• 水處理技術
• 環境監測
• 生態工程
• 環境管理
• 水資源保護

本書由淺入深解說水體或流域水汙染防治所需具備之知識、調查方法、管製規劃、控製策略與應用工具，兼具原理與實務內容，適閤大學相關課程與水汙染防治從業人員參考。

　　全書由水汙染防治的基礎與流程介紹開始，進而到水文水力的概念，逐漸深入至水質水量的調查與汙染負荷推估；最後，針對現今國內水汙染現況與用水需要，說明廢水處理方法，受汙染排水或河水再淨化及水體內水質淨化方法等控製技術，並分析比對美日對汙染源的管製曆史和方法，以作為颱灣汙染管製之參考。


 

科技前沿：人工智能在復雜係統優化中的應用與展望 書籍簡介 作者： 華東理工大學 計算機科學與技術學院 教授 史文博、 深圳綜閤研究院 資深研究員 李明遠 齣版社： 機械工業齣版社 齣版日期： 2024年10月 定價： 98.00元 --- 內容概要 本書深入探討瞭人工智能（AI）技術在處理和優化復雜係統問題中的前沿應用、理論基礎與實踐案例。麵對當前社會、工業、生態等領域日益增長的復雜性挑戰，傳統優化方法往往顯得力不從心。本書聚焦於如何利用機器學習、深度學習、強化學習以及復雜網絡理論，構建高效、魯棒且具有自適應能力的智能決策係統。 全書結構清晰，從基礎理論的梳理，到高級算法的剖析，再到具體行業的落地應用，層層遞進，旨在為讀者提供一個全麵且實用的知識框架。 --- 第一部分：復雜係統與AI基礎（第1-4章） 第1章：復雜係統的本質與挑戰 本章首先界定瞭什麼是復雜係統，闡述瞭其非綫性、湧現性、自組織性等關鍵特徵。通過分析物理、生物、社會和工程係統中的復雜性來源，揭示瞭傳統控製論和運籌學在應對大規模、高維度、動態變化係統時的局限性。本章強調，理解復雜係統的內在結構和演化規律是應用AI技術的前提。 第2章：從經典優化到智能決策 本章迴顧瞭經典的組閤優化、連續優化方法（如綫性規劃、非綫性規劃、啓發式算法），並引齣人工智能算法在求解NP難問題上的優勢。重點介紹瞭進化算法（如遺傳算法、粒子群優化）與元啓發式算法在搜索空間探索中的作用。 第3章：深度學習在係統錶徵中的應用 本章深入探討瞭深度學習模型（如捲積神經網絡CNN、循環神經網絡RNN、圖神經網絡GNN）如何用於從海量數據中提取高維、非綫性的係統狀態錶徵。特彆關注瞭如何利用自編碼器和變分自編碼器（VAE）進行係統的降維與潛在空間學習，為後續的預測和控製奠定基礎。 第4章：強化學習：智能體的決策核心 本章是本書的核心理論部分之一。詳細介紹瞭馬爾可夫決策過程（MDP）的數學框架，並係統講解瞭無模型強化學習（如Q-Learning, SARSA）和基於模型的強化學習方法。重點剖析瞭深度Q網絡（DQN）、策略梯度方法（如REINFORCE, A2C, A3C）以及Actor-Critic框架的最新進展，強調其在序列決策和時序控製中的強大能力。 --- 第二部分：高級算法與模型融閤（第5-8章） 第5章：圖神經網絡（GNN）與關係推理 復雜係統本質上是相互關聯的實體網絡。本章聚焦於GNN在處理具有明確結構關係的數據時的優勢。內容涵蓋瞭圖捲積網絡（GCN）、圖注意力網絡（GAT）等模型，並展示瞭如何利用GNN對交通網絡、能源電網或生物分子網絡進行狀態預測和結構敏感的優化。 第6章：貝葉斯方法與不確定性量化 在實際工程問題中，係統模型和觀測數據總伴隨不確定性。本章結閤貝葉斯推斷、高斯過程（GP）和貝葉斯深度學習方法，講解如何量化和管理決策過程中的不確定性。內容涉及貝葉斯優化在昂貴實驗或模擬中的高效搜索策略。 第7章：可解釋性人工智能（XAI）在係統分析中的作用 “黑箱”模型在關鍵基礎設施領域的應用受到嚴格限製。本章緻力於介紹XAI技術，如SHAP值、LIME方法以及歸因分析，幫助工程師理解AI模型做齣特定決策背後的物理或邏輯依據，從而建立對智能係統的信任，並確保控製策略的安全性與可追溯性。 第8章：模型預測控製（MPC）與強化學習的集成 本章探討瞭將傳統精確控製框架（MPC）與數據驅動的AI方法相結閤的前沿趨勢。介紹瞭如何利用強化學習訓練齣高效的非綫性模型替代（Surrogate Model），或者如何將學習到的策略嵌入到MPC的求解器中，以提高實時優化和魯棒性。 --- 第三部分：前沿應用與案例分析（第9-12章） 第9章：智能電網的優化與彈性控製 以現代電力係統為例，展示AI如何應對大規模可再生能源並網帶來的波動性。案例包括：基於深度強化學習的區域負荷預測與調度、電網拓撲故障的快速隔離與恢復策略，以及分布式能源係統的協同優化。 第10章：智能製造與供應鏈韌性 本章聚焦於工業4.0背景下的復雜生産調度。內容涵蓋：利用圖神經網絡對多工序流程進行瓶頸識彆；基於強化學習的動態資源分配優化；以及如何構建預測性維護係統，提前規避設備故障導緻的生産中斷。 第11章：自動駕駛與交通流管理 復雜交通係統是典型的多智能體交互場景。本章詳細分析瞭多智能體強化學習（MARL）在協調自動駕駛車輛路徑規劃和避免“幽靈堵塞”中的應用。同時，探討瞭AI在宏觀城市交通信號燈配時優化中的實時決策框架。 第12章：新興領域的探索：機器人協同與生物信息學 本章擴展瞭AI在更具挑戰性係統中的潛力。涵蓋瞭柔性製造中機械臂的復雜抓取與操作策略（基於視覺反饋的深度模仿學習），以及在基因調控網絡建模中利用復雜網絡分析與序列模型來預測係統響應。 --- 總結與展望 全書末章總結瞭當前AI優化麵臨的工程化挑戰，如數據效率、泛化能力、實時計算約束等，並對未來五年內AI在自主決策係統中的發展方嚮進行瞭展望，重點關注自監督學習、因果推斷在係統優化中的深度融閤。 本書特色： 理論與實踐並重： 理論推導嚴謹，配有大量Python代碼示例和真實數據集分析。 前沿性強： 涵蓋最新的GNN、XAI、MARL等技術在復雜係統中的集成應用。 麵嚮工程應用： 案例選擇貼近電力、製造、交通等關鍵工業領域，指導性強。 目標讀者： 本書適閤從事人工智能研究的科研人員、高校研究生，以及在航空航天、能源、交通、先進製造等領域從事係統優化、過程控製和智能決策的工程師和技術專傢。具備一定的綫性代數、概率論和機器學習基礎的讀者將獲益最大。

作者簡介

溫清光

　　現任：
　　國立成功大學環境工程係兼任教授
　　國立成功大學土木工程係學士、碩士、博士，國傢工學博士

　　經曆：
　　國立成功大學環境工程係講師、副教授、教授、特聘教授暨係主任
　　國立成功大學工學院副院長

　　榮譽：
　　國立成功大學名譽教授（2010）
　　中華民國環境工程學會工程奬章（2005）
　　國立成功大學教學特優教師奬（2004）
　　國立成功大學工學院優良教師奬（1994）
　　中國環境工程學會工程論文奬（1994）
　　中國工程師學會優秀青年工程奬（1983）
　　中國土木水利工程學會工程論文奬（1983）

　　專書：
　　《廢水工程學——集水工程和抽水工程》（1989）
　　《廢水工程學——收集、處理及處分》上、下冊（1984）

張智華

　　現任：
　　國立成功大學環境工程學係副教授
　　國立成功大學環境工程學係學士、碩士、博士

　　經曆：
　　國立成功大學環境工程係專任助教、助理教授、副教授
　　永續環境實驗所環境資源研究管理中心主任
　　永續環境實驗所國際水質研究中心副主任
　　澳洲水質研究中心博士後研究

　　榮譽：
　　行政院環保署八八水災環境輔導與建言工作傑齣貢獻奬（2010）
　　中華民國環境工程學會八八水災環境輔導與建言工作傑齣貢獻奬（2009）
　　斐陶斐學會榮譽會員（2008）

導讀

1 水汙染防治概論
1.1 　水汙染防治的定義
1.2 　水汙染防治的過程
1.3 　水汙染防治規劃內容
1.4 　國傢推行汙染防治時應考慮的因素

2 水文及水力基本概念
2.1 　水文循環
2.2 　河川流量
2.3 　水文事件發生的機率
2.4 　河川水力學
2.5 　降雨逕流量模式
2.6 　廢水河川排放與混閤長度
2.7 　感潮河段水力現象特性

3 水質
3.1 　傳統性水質參數
3.2 　傳統之物理性水質參數
3.3 　傳統之化學性水質參數
3.4 　生物性汙染物
3.5 　微量有害汙染物
3.6 　水體用途分類及其水質基準
3.7 　各種用水水質標準
3.8 　河川水質指數
3.9 　水庫、湖泊水質優養之評量方法
3.10  水體底質

4 水體水力與水質調查
4.1 　河川調查前的準備
4.2 　水體流量測量方法
4.3 　流量直接量測法
4.4 　流量測量─流速麵積法
4.5 　感潮河川水力調查
4.6 　河川水質調查
4.7 　湖庫水質調查
4.8 　海灣水質調查
4.9 　水質自動監測
4.10 　遠端水質觀測技術
4.11 　調查數據之評估、統計與解釋

5 汙染負荷調查與估計
5.1 　點源産生汙染負荷
5.2 　排齣汙染負荷
5.3 　流達汙染量的調查與推估
5.4 　事業廢水汙染量調查
5.5 　非點源汙染
5.6 　非點源汙染負荷的調查
5.7 　非點源汙染負荷的估計方法
5.8 　非都市區非點源負荷估計方法
5.9 　市區非點源汙染負荷之估計方法
5.10 　湖庫底泥與內部負荷調查

6 水汙染控製方法
6.1 　點源汙染源頭控製
6.2 　點源廢水之處理
6.3 　廢水、汙水再淨化
6.4 　廢水再利用
6.5 　非點源汙染之控製法
6.6 　湖庫水質改善策略與方法

7 水質模式及其應用
7.1 　模式簡介
7.2 　汙染物傳輸模式
7.3 　水質模式選擇及分析程序
7.4 　承受水體水質模式(以WASP為例)
7.5 　集水區管理模式(以暴雨逕流管理模式SWMM為例)
7.6 　全流域性模式(BASINS)

8 水汙染管製
8.1 　汙染源的管製方法
8.2 　美國水汙染防治的演進與策略
8.3 　日本水汙染管製方法
8.4 　颱灣水汙染管製方法
8.5 　水環境容量
8.6 　總量分配

附錶
參考文獻
索引

導讀

　　根據我國《水汙染防治法》施行目的「為防治水汙染，確保水資源清潔，以維護生態體係，改善生活環境，增進國民健康」，作者將其解讀為「透過水汙染防治策略的實行來管理水質，使水質能符閤所有用水對象之有利用途 (beneficial uses)」，為達成此目的而需具備的專業知識即為水汙染防治，本書主要目的是協助大學環工／水利／土木科係學生與水汙染防治工作者瞭解此專業知識之原理，以及相關實務工作的推動方式。

　　陸域錶麵水體在形成或傳輸過程中受到人為汙染及自然作用的影響，造成物質與能量的介入，也構成瞭水的化學、物理及生物特性，這些特性統稱為水質。水質優劣取決於水中生物之生存需求與人類使用目的，例如水中溶氧太低魚類無法生存、灌溉用水鹽度太高會影響作物産量與土壤品質、湖水混濁或水色不佳會降低遊憩意願、水庫有機物太多會提高飲用水含緻癌性消毒副産物的風險。水汙染改變瞭天然水質，水質受損需藉由流入水體汙染負荷之「控製」或「管理」手段予以改善。末端水處理科技的演進雖使人類能以高級處理技術降低飲用水安全風險，但需耗費龐大的成本且僅能獲取極少的可用水量，並不是一種永續的作法；況且，對河川及湖庫等錶麵水主要利用者如生態、水生物及農産養殖而言，要利用水處理技術將其水質控製到閤乎使用需求也不是一種務實的手段，因此，環境工程除瞭水處理外，水汙染防治的原理與實務也是環境工程師不可不瞭解的一門學問。

　　水汙染防治包含水汙染源頭的預防與後端的處理，是以各種産生端、排齣端及流達端的水汙染控製方法 (water pollution control) 達成流入水體汙染負荷減量與水質改善的目標。因此，本書第一章〈水汙染防治概論〉，先講述水汙染防治的定義及過程，簡介水體的汙染來源、汙染負荷的控製目標與方法及防治工作的規劃步驟。本書後續章節採先原理後實務方式編排，並以汙染源為因水質為果的因果關係進行鋪陳。首先，汙染物透過排放口或水循環過程進入水體，因水力條件的差異而使汙染物有不同的傳輸方式，並使水體産生不同的水質時空分布與反應條件，為使後續科學調查與控製實務能正確的執行，本書第二、三章著重於與水汙染有關之水文與水力，以及各種水質參數與其機轉原理之說明，以利讀者瞭解汙染物的傳輸過程與水質反應。為完整理解前述章節內容，作者建議讀者曾修習大專以上物理、化學、生物、水文學及流體力學等相關課程。若以本書做為相關科係教材，建議對象為大二以上學生。

　　瞭解前述概論及原理之後，本書逐步導入水汙染防治工作的執行方式。第四章講述水體水力與水質調查方法；第五章說明內生及各種外來汙染負荷（點源、類點源及非點源）之調查與估計；第六章則介紹各種汙染源的減量技術，其中包含廢水處理後再迴用的技術。若以本書做為相關科係教材，建議對象為大三以上，曾修習給水工程、廢（汙）水處理或衛生工程之學生。

　　在水汙染管製策略擬定與防治工作正式實施前，需評估水體涵容能力、解析汙染負荷進入水體後可能造成的水質問題、以及透過汙染負荷的削減可使水質達到何種程度的改善，方能建立具體可行之規劃方案。因此，本書最後兩章乃整閤水汙染防治原理與實務，第七章〈水質模式及其應用〉介紹用以量化汙染負荷與承受水體水質間因果關係的數值工具、說明常用水質模式的原理，以及協助實務工作者選用適閤的水質模式套裝軟體進行水汙染防治規劃；第八章〈水汙染管製〉，簡介颱灣與美、日先進國傢的水汙染防治策略與演進、行政管製方法與案例，並說明以環境容量為目標的水汙染管製原理與邏輯、執行步驟與方法。除瞭教學外，第七、八章也適閤在顧問業、政府及學界從事水汙染防治實務工作者閱讀。

1 水汙染防治概論

1.1水汙染防治的定義

許多水聚集在一起成為水體(water body)，接納廢水、雨水之水體稱為承受水體(receiving body)。水汙染研究者將自然界的水體大緻分為地麵水體和地下水體兩大類。聚集在地錶麵上的稱為地麵水體，有河水、湖沼(含水庫)水和海水；聚集在地麵下的稱為地下水體。地下水的汙染常來自土壤汙染，所以歸為另外一類，本書中所述水汙染是指地麵水體的汙染。

水汙染不同於水質，所以「水汙染防治(water pollution control)」也不同於「水質管理(water quality management)」。水質是一些自然作用或過程加諸於水，水産生反應所呈現齣來的性質，這種性質是天然性質。自然作用有物理、化學、生物等作用，如陽光照射水産生溫度反應；又如大氣的氧氣從水錶麵傳送到水中成為溶氧，照射和傳送這兩種物理過程，使水有水溫和溶氧這兩種天然性質。水質管理的基本要求是保護水體的健康，以維護水中生態，使魚類、植物、濕地和鳥類在自然狀態下永續生存。此外也要求維護各種水資源的永續利用。所以水質管理是有關水各種用途的水質問題管理，包括訂定法規、管理辦法和行動，以保護水體水質、環境、生態健康和水的閤理使用；而水汙染是水受到某些物質的入侵改變瞭它的天然性質，使下遊使用者不能得到天然水質。所以水汙染防治的重點在於移除水中的汙染物，或控製汙染物進入水體。因此水汙染防治是水質管理中最重要的工作，是環境工程師不可不學的課程。世界衛生組織(WHO)認為，由於人的活動直接或間接影響到水的成分，使水喪失一部分或全部原有的自然性質，而不適閤使用，稱為水汙染；本書定義任何物質或熱能介入水中稱為水汙染，前者稱為物質汙染，汙染物質包括物理性、化學性和生物性三大類，有來自自然界和人為，但主要來自人為；後者稱為熱汙染(thermal pollution)，主要來自火力發電廠、核能發電廠和工廠熱廢水。依《水汙染防治法》將水汙染定義為：指水因物質、生物或能量的介入，而變更品質，導緻影響其正常用途或危害國民健康及生活環境。

1.2水汙染防治的過程

水質汙染來源及控製方法如圖 1.1 所列，說明如下：

评分☆☆☆☆☆

當我翻到書中關於“新興汙染物”的部分時，我感到非常震撼。過去我對於水汙染的認知，大多停留在重金屬、有機汙染物這些比較傳統的概念。但這本書卻提到瞭像微塑料、藥品殘留、以及一些化妝品中的化學物質，這些都是我們日常生活中接觸到的東西，卻沒想到它們也可能成為水體健康的隱形殺手。書中解釋瞭這些新興汙染物在水環境中的纍積效應，以及它們對生態係統和生物體內分泌的潛在影響。雖然科學上的研究還在不斷深入，但這本書已經能讓我們窺見未來水汙染防治可能麵臨的挑戰。我特彆好奇書中對於這些新興汙染物，有沒有提齣一些比較具有前瞻性的防治策略，例如在源頭控製、或者是一些新型的去除技術。我希望它能提供一些更具體的、可行性的建議，而不是停留在對問題的描述上，讓我覺得這本書在觀念上是比較新穎的。

评分☆☆☆☆☆

讀瞭這本書的開頭，我發現它對於“原理”的部分，並沒有像我想象中那樣，直接深入到高深的化學方程式或物理公式。相反地，它像是從一個比較宏觀的角度切入，先帶我們迴顧瞭水在自然界中的循環過程，以及人類活動是如何從中扮演瞭“乾擾者”的角色。我蠻喜歡這種循序漸進的教學方式，不會一開始就嚇跑讀者。書中解釋瞭水汙染的幾個主要來源，像是點源汙染和麵源汙染的區分，還有不同産業在産生汙染時的具體錶現。我特彆有興趣的是關於“麵源汙染”的章節，因為我覺得這部分常常被大傢忽略，但影響卻無所不在。例如，城市中的雨水徑流，會把路麵的油汙、垃圾帶入河流，這部分的處理確實是難題。書中似乎有提到一些關於初期雨水截留的技術，我等著看它後麵會怎麼詳細介紹。整體來說，這部分的“原理”介紹，比較像是建立一個基礎的概念框架，為後續的“實務”打下基礎，讓我覺得它很適閤初學者，或者想係統性瞭解水汙染議題的非專業人士。

评分☆☆☆☆☆

這本書的“實務”部分，真的給瞭我很多啓發，尤其是關於地方政府在水汙染防治上的角色和責任。我一直覺得，光有技術是不夠的，還需要有完善的法規和有效的管理機製。書中詳細列舉瞭幾個地方政府在處理工業廢水排放、畜牧業汙染以及生活汙水處理廠建設上的案例，讓我看到瞭實際操作中的挑戰和可能遇到的阻礙。我尤其欣賞書中對於“社區參與”的論點，覺得這部分非常重要。畢竟，水汙染防治不是政府單方麵的事情，也需要民眾的配閤和支持。書裏提到瞭一些通過宣傳教育、鼓勵居民參與河川巡守、甚至是一些激勵措施，來提升社區居民的環保意識和行動力。我個人覺得，這部分的內容非常貼閤颱灣的實際情況，很多地方都有類似的社區團體在默默付齣，這本書的齣現，就像是為他們的努力提供瞭理論支持和方法指導，讓我覺得非常受用。

评分☆☆☆☆☆

這本書，我真的抱持著非常大的期待購入的。畢竟現在環境議題這麼受重視，而且我住的地方離河川也不遠，平常就很有感觸，尤其看到新聞報導一些地方的水質齣瞭問題，真的會讓人很擔心。我一直希望能瞭解更多關於水汙染的成因，像是工業廢水、生活汙水，甚至是一些農業的農藥殘留，到底是怎麼一步步影響我們的生活環境的。這本書的書名聽起來就很紮實，像是會把所有可能遇到的狀況都一一剖析，然後提齣實際的解決方案。我尤其好奇書中會怎麼解釋各種不同的汙染物，它們各自的特性，以及對生態和人體健康的長期影響。我期待書中能有詳盡的圖錶或案例分析，讓我能更直觀地理解這些復雜的科學原理。畢竟，瞭解瞭根源，纔能真正做到有效的防治，而不是治標不治本。希望這本書能帶給我係統性的知識，讓我對水汙染防治有一個更全麵、更深刻的認識，不隻是停留在錶麵的關心，而是能真正理解背後的科學與技術。

评分☆☆☆☆☆

整體而言，這本書的內容是紮實的，但它並沒有像我一開始期望的那樣，對於“原理”的闡述到極盡細緻。比如，我原以為它會花很多篇幅去講解各種復雜的化學反應機理，或者針對不同的汙染物，提供非常具體的量化分析模型。但實際讀下來，它更像是一本“問題導嚮”的教科書，它更側重於介紹水汙染的實際情況，以及目前在防治上所采用的各種方法和技術。書中對一些處理工藝的介紹，像是曝氣、沉澱、過濾等，都相對比較籠統，並沒有深入到其工作原理的細節。當然，這也不能說是缺點，或許作者是希望讓更廣泛的讀者群能夠理解。我倒是對書中關於“政策與法規”的部分比較滿意，它列舉瞭颱灣目前在水汙染防治方麵的一些法律條文和管理製度，讓我對現有的框架有瞭更清晰的認識。隻是，我還是希望能看到更多針對“解決之道”的深入探討，而不僅僅是現狀的描述。