随着社会生活和经济的发展，用户对于自来水的要求，已不再局限于压力和水量，而对水质提出了更高要求。我国给水管网普遍存在敷设年代长、管材落后的情况，由于生长环的存在，在很大程度上造成了管网水质的变化，目前管网水质管理仍停留在人工巡检的层面，缺乏必要科学手段。本文以天津市给水管网为依托工程，通过现场测试与实验室分析相结合，运用数学和计算机手段，从管网水质特征入手，对管道生长环、管网水质监测、管网水质模型及水质动态模拟进行全面系统研究。　　通过大量现场实测和实验室实验，对大规模多水源给水管网水质特征进行了研究，实验结果表明影响管网水质变化的直接因素为出厂水水质、管道属性、管网水力状况及其变化，证明了生长环是造成管网水质变化的主要原因。　　运用多种分析方法，对生长环微观形态、物理特性、化学成份以及微生物生态等方面进行了系统研究。结果表明：生长环为具有很多微孔且具有一定的吸附能力的固态物质；其主要成分为针铁矿、纤铁矿及FeS。其元素组成按照含量排列主要包括Fe、O、Si、Ca、Mg、Mn等；且生长环作为微生物生长载体，包含了铁细菌和硫酸盐还原菌等细菌。生长环的形成机理在于管道内壁腐蚀、微生物作用和水体后沉淀作用三个方面。通过控制出厂水pH值、改变消毒方式、对旧管道进行涂衬、换用优质管材，以及进行旧管道的冲洗，可实现对生长环的控制和去除。　　为利用有限的监测点实现对管网水质最大程度监测，需要对监测点进行优化选取，在前人工作的基础上，本文提出了“水量—水力混和法”，与实际管网状况相结合，实现了天津给水管网水质在线监测点优化选取。作为示范工程，建立了天津市给水管网水质在线监测系统。该系统实现了远程RTU终端、网络无线传输及中央控制单元的集成，共包括35个在线监测点，可监测余氯与浊度两个参数，具备数据采集、整理、分析以及报警等功能，对天津市给水管网水质进行24h连续监测。　　在现场测试基础上，提出以电导率作为示踪参数来判定水流临界点，建立了基于管壁反应的天津给水管网余氯衰减数学模型。通过实验数据发现给水管道生长环内存在三卤甲烷前体物，且管壁生长环影响下三卤甲烷的形成与水力条件改变存在直接关系，将管网内三卤甲烷形成划分为主体水反应和管壁反应，提出了一个适应实际管网模拟的三卤甲烷数学模型，并通过天津管网现场实测确定了模型参数。　　在水力模拟基础上，运用拉格朗日时间驱动法，实现了大规模多水源复杂给水管网水质模型求解。引入Input－Output算法，结合天津实际管网状况，完成了天津管网水质模型校核，取得了满意结果。管网水质模拟实现了软件化，形成了“WNW天津水质版”。该软件实现了管网节点水龄模拟、余氯和三卤甲烷模拟。针对可能发生的污染事件，其水质路径诊断功能可有助于寻找污染源。