城市水环境污染所引发的环境和健康问题已经成为制约我国城市可持续发展的重要因素。我国城市水污染控制具有结构多样、目标多重、要素关联、不确定性大的特征,这为合理有效的开展城市水污染控制规划带来了挑战。本研究构建了基于鲁棒优化的城市水污染控制系统结构设计和技术选择方法,开发了支撑方法应用的城市水污染控制技术数据库和模型工具,解决了城市水污染控制优化管理过程中,“结构-技术”“点源-面源”“静态-动态”的耦合关联带来的复杂性问题,为城市水污染控制系统的规划决策提供科学支撑。本研究构建了城市水污染控制技术数据库,储存信息包括各项单元技术性能参数和关联法则,并嵌套了技术组合模块,为系统技术筛选提供备选技术链条集。论文建立的城市水污染控制结构设计和技术选择方法包括多目标鲁棒优化模型和鲁棒性分析框架两部分。其中,多目标鲁棒优化模型应用拉丁超立方采样(LHS)对非支配排序遗传算法(NSGA_II)进行改进,为城市水污染控制系统规划提供兼顾鲁棒性的最优方案集。鲁棒性分析框架中构建了多属性评价指标体系,通过对最优方案集进行评估筛选,降低了系统优化方案筛选的主观性,提高了方案评估的科学性和定量化水平。并基于不确定性分析,识别影响系统鲁棒性的关键因素及敏感区域,进一步提高了多目标鲁棒优化模型的解释能力和应用能力。运用所建立的城市水污染控制系统结构设计和技术选择方法及模型工具,本研究对具有代表性的标准城市开展了应用分析,提供了适应于不同约束条件和不同不确定性扰动的多目标、多层次的最优方案集,通过综合评估为方案选择提供决策依据和科学支撑,并对系统结构和鲁棒性特征进行识别,分析了结构演变规律、技术选择特征和关键参数识别。本研究为未来我国城市水污染控制方案制定和技术路线筛选提供了具有参考价值的量化分析,有助于深入理解系统结构和技术组合的关联关系,分析系统环境、经济和鲁棒性之间的内在关系,识别参数不确定性在模型内传递、积累和响应的特点。