作者在夹点分析法和已有超结构法有关理论成果的基础上,从分析各类用水网络的特性入手,以数学规划为工具,对用水网络的最小新鲜水量问题,最优设计问题进行了系统而深入的研究,发展了一套比较完善的方法.主要内容有以下几点:1、依次研究了单组分再利用、再生循环以及再生再利用过程的最小用水量问题.提出了确定用水过程最小用水量的数学规划法.对单组分再利用和再生循环过程,采用线性规划求解;对再生再利用过程,通过引入二元变量λ<,j>来表达新鲜水和再生水提供的质量与换量,从而建立混合整数非线性规划模型,提出了求解最小用水量的两步规划法:第一步优化最小新鲜用水量,第二步在最小新鲜水用量的条件下优化相应的最小再生水用量.2.研究了再生再利用过程的最小新鲜水用量和再生浓度之间的关系,得出了与文献中关于"夹点再生能获得最小新鲜水用量"不同的观点.3、对于再利用和单组分再生循环过程,提出了逐步规划的优化设计方法.4、针对较复杂的多组分用水过程,作者提出了基于序贯操作模型的整体优化设计策略.5、对含再生再利用的用水网络设计,作者提出了基于再生再利用序贯操作模型的整体优化设计策略.6、对于含有热集成的用水网络提出了两阶段法的分解设计策略.7、以经济性为目标研究了多组分用水网络的设计问题.