同心圆调质池的调质机理尚未阐明、结构化数学模型缺乏,以往的工程设计多趋于经验化。同时结构和调质功能单一、处理能力有限,也限制了其应用前景。本文基于结构决定功能原理和“时间追溯法”,对同心圆调质池的廊道配水方式和出水方式进行改进以增加结构和调质功能的多样性、附加旁路事故池以扩大其处理能力范围。通过数学建模、仿真模拟和试验验证对同心圆调质池的演化结构进行结构特性和调质过程的分析,所得结论如下:（1）引入了廊道流量配比系数,将静态调质过程转变为动态调质过程,导出了非均等配比结构化方程和正弦波进水下的调质功能系数方程。基于上述方程编写了调质过程仿真程序,结果表明:调质功能系数随廊道数的增加而增加,四廊道之后趋于平稳;随内圈半径的增加先增加后降低;随有效水深的增加呈波动变化趋势。验证试验的结果表明:非均等配比下出水水质与仿真结果的偏差小于2%,最优配比下的试验调质功能系数值为0.89±0.04,比均等配比高20%。（2）改出水方式为孔口出流,使得池内水位可变,兼具调质和调量的功能。基于孔口出流基本公式,从正弦波连续进水下的单廊道调量模型入手,建立调量部分的调量功能数学模型;结合时间追溯法,利用极限划分思想,基于调量模型建立负载调质功能数学模型。模型推导与仿真的结果表明:当进水总流量除以单廊道最大进水流量的倍数与廊道数相等时,调质调量效果最好;调质调量效果随内圈半径的增大而减弱;调质效果随出水孔高度的增加而呈波动变化趋势,而出水孔高度对调量效果无影响;调质调量效果随进水容积负荷的增大,先增大后减小。验证试验的结果表明:出水水质、水量与仿真结果的偏差均小于3%。（3）对于高冲击矩形波与基准正弦波叠加而成的事故水,提出了“大冲击事故化、小冲击均匀化”的调质理念,构建旁路事故池与调质池并联的事故化调质系统,导出了系统结构化方程。系统总容积一定时,调质效果随容积比的增大而增大,增长速率逐渐降低;调质效果随事故化比的增大而增大、随掺兑比的减小而增大。事故池容积一定时,在事故化比>nsmin且满足抗冲击负荷的范围内,掺兑比对调质功能系数的影响更大;事故化比<nsmin时,事故池有效容积减小,调质功能系数降低,不再满足上述规律。验证试验结果表明,进水高冲击矩形波峰浓度比正弦基准波波峰浓度高7.5倍时,事故化调质系统的试验出水浓度与仿真结果的偏差为9.6%;事故化调质系统的调质功能系数为0.75,相对于单一调质池提升了50%。