目前,水资源短缺和水污染严重已经成为制约城市可持续发展的重要因素。城市污水处理和再生利用是对水自然循环过程的人工模拟与强化,城市污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染、改善生态环境、解决城市缺水的有效途径之一,不仅技术可行,而且经济合理。因此,发展污水再生利用,推进污水资源化,是实现有限水资源的可持续利用,增强各地区水资源自立能力和安全保障程度的必然选择。基于此,论文以西安市为研究对象,从再生水推广利用的背景、再生水调查和污水资源化分析、再生水健康风险评价体系、再生水推广利用的优化决策模型及再生水利用的文化和信息化支持体系等方面研究再生水利用中的理论与应用问题。其主要内容和成果包括：(1)结合西安市水资源的现状,综合分析西安市水资源供需平衡情况,探讨缺水所带来的影响、解决水资源短缺的途径以及西安市城市污水资源再生利用的可行性和紧迫性。根据节水型社会建设基本理论,确立西安市各行业节水的主要任务和主要目标。(2)根据西安市三个污水处理厂的水质和水量初步调查结果,对再生水“水源”的水量、水质以及再生水用户,进行了统计分析。(3)明确西安市污水再生利用的方向即：工业、景观用水、市政杂用、农业和地下回灌等,分析了再生水利用的集中利用和分散利用的方式；并评价了西安市污水资源量、污水再生利用现状和污水再生利用的需求量。(4)讨论了污水再生利用的健康风险评价指标体系。根据再生水推广利用中健康风险的常规评价方法(暴露评估和毒性评估),和风险评价过程中的不确定性,提出了不确定性健康风险改进蒙特卡罗模拟评价方法。结合再生水的水量、水质、再生水处理系统、输水管网和终端用水户等,论述了再生水利用中的安全保障技术。(5)以循环经济的效用价值理论、劳动价值理论以及生态价值理论为基础,结合再生水利用价格的现状及价格的构成要素,建立了单位制水成本模型和平均成本定价模型,对西安市再生水价格进行了测算。(6)依据西安市再生水利用总体规划,建立了成本优化模型、水量最多优化模型以及再生水管网维护费用决策模型。以再生水用户为主要对象,分析了再生水质量和再生水供给利用影响。(7)倡导工程措施和非工程措施结合,自然科学和社会科学有效对接,通过构建城市节水文化支持体系和建设城市再生水信息化服务支持平台,来支持和推动城市再生水的科学有效利用。