本文对城市供水管网中瞬变工况的数学模拟方法进行了研究，主要研究目标为： (1)瞬变流分析的基本方法利用非恒定流动理论来建立和求解其数学模型，而特征线法是求解瞬变流控制微分方程最实用的工具之一，因此，需要研究不同边界条件下特征线法求解瞬态水力模型的求解原理和数学方法，并对其进行改进，以适合于复杂供水管网瞬态工况的模拟和分析； (2)尽管供水管网稳态水力模型和瞬态水力模型在计算方法、数据组织等方面存在诸多的不同，但它们均是对实际管网的简化，且稳态水力模型的计算结果是瞬态水力模型计算的基础，需要研究基于稳态水力模型建立瞬态水力模型的可行性和具体方法，同时必须考虑供水管网规模不同导致的差异； (3)实际工程经验表明，瞬态工况引起的过高压力会导致管网事故的发生，因此，需要研究管网瞬态工况与管网事故之间的具体关系，开发瞬变流分析应用于实际管网事故预防和预测的关键实用技术； (4)最后，对以上研究成果进行系统集成，开发瞬变流分析和应用软件。 按照以上课题目标，完成了以下研究内容： (1)提出了应用特征线法求解实际管网瞬变流的数学模型、边界条件方程、编码方法、技术流程，并对特征线法进行了改进以提高求解的精度和速度，并结合具体实例进行了验证。 (2)对稳态和瞬态两种水力模型的异同进行了研究，认为在满足修正管网简化原则和补充必要数据的前提下，基于供水管网稳态水力模型建立瞬态水力模型不但是可能的，而且也是可行的。 (3)对不同规模的供水管网进行了研究，提出了基于稳态水力模型建立瞬态水力建模的系统方法，包括建模数据的组织、激励机制的分析、计算范围的确定、拓扑结构的建立、初始和终止条件的确定、系统参数的设置、计算误差的分析与模型的校验等内容，并通过工程实例进行了验证。 (4)提出了瞬变流分析技术在管网运行工况模拟、规划设计、安全运行调度、事故预防和预测等方面的应用前景，并重点论述其在管网事故预防和预测方面的应用：一，对管道的承压抗拉能力和瞬变流态的破坏作用进行了具体分析，认为当管网实际压力超过管道强度就会导致管网事故的发生，因此从水力学方面考虑，降低瞬变流引起的管网增压和提高管网薄弱环节的承受压力的能力，就可以有效防止管网事故，并结合实例分析提出了相应的防护措施；二，以模糊数学为基础，应用模糊关系合成原理，构建一个供水管网水力安全评价体系，实现了对管网安全的综合评价，该综合评价有利于发现管网中可能存在的问题，以指导管网安全运行和维护更新。 (5)进行了系统集成，开发城市供水管网瞬变流分析和应用软件。在软件功能和数据需求分析的基础上，对管网稳态计算模块、瞬态计算模块、水力安全评价模块以及数据输入输出模块进行了设计与开发。 提出了在供水管网系统稳态模型计算的基础上，将非恒定流理论用于供水管网的计算中，以此建立供水管网系统瞬态水力模型并进行求解，进一步完善动态分析的理论及方法。主要创新工作包括： (1)对特征线法进行了改进，以适合于复杂供水管网的瞬变分析。 a．提出了应用特征线法求解复杂管网瞬态水力工况的数学模型。该数学模型以矩阵方式表达，原理简单、易于编码、使用方便，有利于稳态水力模型与瞬态水力模型的衔接，也有利于特征方程与边界条件方程的嵌合。 b．对现有时步计算方法进行改进，通过控制管网波速调整总量的方法，在保证计算精度的情况下使计算步长△t最大化，节约了计算工作量； c．对非稳态摩阻的计算方法进行了改进，使用更方便、计算结果更准确。 (2)提出了一套基于稳态水力模型建立供水管网瞬态水力模型的系统方法，实现了对复杂供水管网中瞬变流工况的连续的、自动的模拟。 a．首次将评分概念引入瞬变流计算需求分析，解决了“何时需要进行瞬变分析”的问题；分别制定适合于不同规模管网的分析范围确定原则和方法，解决了“何处需要进行瞬变分析”的问题，从而将瞬变流分析由定性层次拓展到定量层次。 b．通过有选择地继承稳态模型的拓扑结构和充分利用稳态模型的属性数据，不但实现了瞬态建模过程的自动化，而且实现了稳态模型和瞬态模型的有机结合，将供水管网水力动态模型的模拟时间步长由“分钟”级别拓展到“秒”级别，能更准备地反映管网真实工况。 c．提出了瞬态模型校验的三条标准，完善了瞬态模型校验的方法和理论。 (3)分析了管网事故与瞬态工况之间的具体关系，并以分析结果为基础、利用模糊数学建立了供水管网水力安全评价体系。 所有研究成果通过应用于实际供水管网，证实了研究供水管网瞬态工况、建立瞬态水力模型的可行性和实用性。