当前，各国供水行业都在以安全供水、降低能耗与漏失为目标，对城市给水系统实施优化运行。城市给水系统优化运行的基础是全面、正确、科学、合理地进行给水管网系统工况的模拟与控制，这也是本领域科学研究的热点问题。本文在大量收集文献资料和现场数据的基础上，对城市给水管网系统工况模拟技术进行了深入的研究。 本文在多年实践的基础上，系统地总结和归纳了给水管网工况模拟的经验，运用近代数学理论及计算机技术，建立模拟理论与方法，深入研究了给水管网工况模拟过程。本文较全面地分析了城市给水管网水量变化规律及其影响因素，提出了用水量预测的实用技术以及节点流量、漏失量的模拟计算方法。在用水量预测技术方面，创新性地将基准日的用水量引入回归预测模型中，分别采用高斯牛顿和人工神经网络的BP算法建立日用水量组合预测模型，对残差序列建立自回归模型，用递推最小二乘法估计参数，克服了传统的时间序列方法和回归分析方法中的不足，提高了用水量预测的精度。根据管流水力学的基本理论，考察了给水管网系统阻力变化现象，在分析给水管网阻力变化对管网工况动态模拟影响的基础上，构建了管道阻力系数现场实测方法，通过实测参数和管流水力学阻力的计算方法进行实际给水管网阻力系数的模拟，创新地提出了不同管龄管道海曾-威廉C值的数学模型，调整了传统的阻力系数计算方法。本文根据给水管网的运行特征，以节点流量连续性方程、能量方程和水力平差计算方法为基础，构建了给水管网系统微观模型及其校核方法。 结合笔者的实际管网系统微观建模经验，提出了一套实用的从基础数据录入、现场实测到管网水力模拟计算、建立管网模型以及模型校核的管网微观建模理论与方法。基于理论分析和试验，建立管网漏失量与压力之间的关系模型；结合频域分析和数理统计方法，绘制用水量变化曲线，建立节点流量模型；基于大量管网阻力系数现场实测数据，建立阻力系数经验模型；提出管网压力分析法，克服了传统平差计算方法的两个假设：即供水量大于需求量和管网漏失量不随压力变化；基于灵敏度分析和聚类分析，提出管网测压点优化布置新方法。提出了一套微观模型校核方法，并建立管网微观校核模型，实现了模型参数的自动调整，保证了微观模型的准确性。本文针对大型城市给水管网的复杂性及用户参数的随机性，对管网微观模型求导生成的雅可比矩阵用高斯-约当法消元，推导出了基于微观模型线性化的化简复杂管网的新方法。以该方法为基础，编制计算机程序系统。化简复杂管网的方法，可适应各种拓扑结构和不同复杂程度的给水管网，化简后的模型的计算精度完全可满足要求。这种化简复杂管网的方法，对通过建模进行大型给水管网系统的运行工况分析意义重大。