城市供水管网具有易发生漏损、爆管的特点,且故障难以快速定位和检修。结合国内外的研究现状,本文从系统科学的角度出发,通过提取拓扑结构的特征及结合其工作原理,将复杂交错的供水管网抽象成有水力学意义的带权有向图。借助Dijkstra算法求解原水点到各个用户点的最小消耗功率路径和每条管道的路径频率,将管网简化成“树状”或“类树状”且分层表示的主要网络布局。根据提出的边界准则逐一检查靠近区域边界的节点归属,不断更新直至获得最终的DMA分区。针对供水管网复杂高维、非线性、存在耦合的特点,在每个DMA分区内建立各自的离散时间状态空间模型,定义互联变量表征相邻DMA分区间的相互影响,利用各个区域间的信息交换有效降低问题的规模和复杂度,成功将大规模的在线优化问题转换为多个小规模的分布式优化问题。提出基于时间序列模型的用户需水量预测方法,将安全库存水位、流量平稳控制、水泵运行成本等因素引入性能指标,比较了串行和并行通信策略下的异同,通过在迭代过程中不断更新拉格朗日乘子直至收敛,给出相应的最优控制序列。在InfoWorks WS软件中进行仿真验证,结果显示分布式控制策略大大提高了系统的控制性能,表明了算法的正确性和有效性,为城市供水管网的运行和管理提供了理论依据和支撑。