管网输配过程中化学、微生物及其协同作用导致的龙头水质风险是饮用水安全保障的薄弱环节，而大型城市管网漏损控制也是普遍性国际难题。近5年，本团队以北京等大型城市复杂管网水质保障与漏损管控为目标，建立了管网水质稳定化与末端水质保障协同的化学、微生物风险控制方法，提出了基于管网分级分区管理的漏损监测、预警与优化控制策略，为实现龙头水质稳定达标和节水降耗提供重要支撑。取得主要创新性成果如下：
（1）构建管网水质稳定化与末端水质保障技术系统，保障龙头水质安全
“南水北调”等跨区域调水、多水源供水对提高城市供水保障率具有重要意义，但在“客水”调配和多水源切换条件下，如何识别管网水质敏感区以及如何控制化学-微生物协同作用导致的水质风险，是我国许多城市供水系统面临的难题。本团队利用多水源切换场景下的管网模拟实验、长周期管网中试试验等手段，发现管网进水中硝酸根（NO3-）浓度是影响管壁生物膜中具有铁还原功能细菌相对丰度的关键参数，而以铁还原菌为优势菌的生物膜是Fe3O4生成的必要条件，由于管垢中Fe3O4含量直接影响管垢化学稳定性，形成化学稳定的管垢是保证饮用水输配过程中不发生“黄水”事故（即管壁腐蚀层大量脱落）的关键因素；不同氧化还原状态的铜、铅、铁管垢可通过催化歧化、脱卤、氧化等作用促进新型高毒性溴/碘代消毒副产物（Br/I-DBPs）的生成；管网水中磺胺嘧啶等抗生素可改变微生物胞外聚合物的疏水性进而增加管壁生物膜中条件致病菌风险。上述发现揭示了输配管网中“水质-生物膜-管垢”之间的相互影响机制，为提出管网水质稳定化方案提供了重要依据。围绕管网末端二次供水微生物风险控制难题，自主研发了基于荧光微探头的紫外消毒设备光场测试、光场-流场耦合构型优化、在线运行监控等技术，实现了二次供水的安全高效消毒。在此基础上，建立了管网水质敏感区综合判定方法，研发了臭氧-生物活性炭深度处理、紫外/氯联合消毒、高精准紫外消毒等一系列管网水质化学和微生物风险控制关键技术，提出了多水源供水格局下大型城市管网水质安全保障策略。研究成果在北京、保定、郑州等“南水北调”沿线受水城市开展示范应用，为相关城市制定水源切换过程中管网“黄水”预防策略、顺利接纳“南调水”发挥了重要作用。
（2）构建适合我国特大型城市环状供水管网的漏损管控技术
我国城市供水管网漏损率普遍偏高，亟需科技支撑以实现《水十条》的管网漏损控制目标。本团队以北京市大型复杂供水管网为对象，提出了适合我国特大型城市环状管网特征的分级分区管理模式；采用多元非线性回归与数据挖掘方法，建立了基于管网破损预测与合理漏损水平评估的管网运行状况评价方法，实现了基于管网特征属性的健康诊断；基于多源数据融合，创建了听音检漏法与区域流量异常诊断相融合的漏损高效预警与监测方法，实现了漏损定量与定位的双重判断，提高了监测能力；开发了基于漏损控制效益科学预测模型，实现了管网漏损控制的策略优化，提高了漏损控制的经济有效性；基于流量-压力相互作用机理，建立了多水厂分区-管网分区-二次供水设施等3级联动的压力调控方法，实现了前端压力主动调节与后端流量反馈调节的融合，实现系统促进管网压力均衡与节能降漏。以上述关键技术为基础，构建了适合我国环状管网特征与运行管理水平的管网漏损控制原理和方法体系，率先在北京实现大规模管网分级分区管理，规划形成700余个独立计量区。上述成果成功应用北京市城区全域供水管网漏损管控，实现近5年管网漏损率年均降低0.5%、供水能耗年均降低0.9%的突破，年环比节水500万m3、节电300万kWh，在北京市节约水资源、保障首都供水安全中发挥了核心支撑作用。研究成果被住建部《城镇供水管网漏损控制及评定标准》（CJJ92-2016）修订版、住建部《城镇供水管网分区计量管理工作指南-供水管网漏损管控体系构建》（试行）等采纳，支撑全国城市供水管网漏损管控。
近5年，该方向在Environ. Sci. Technol.、Water. Res.等SCI期刊发表论文73篇，获授权发明专利5项、软件著作权2项；获得国际水协东亚区项目创新荣誉奖（2014）、国际紫外线协会（IUVA）“UV Young Professional Award”（2016）、IUVA 20周年庆典唯一的“UV Product Innovation”奖（2019）、国际水协“首创水星奖”一等奖2项（2018，前沿科学类和创新管理类各1项）。