饮水安全是人类健康和生命安全的基本保障，也是各国发展的需要。全球21世纪的总目标之一就是保障安全供水，安全供水目标实现需供水管网的供水安全相关的理论和技术保驾护航。供水安全是指在出厂水合格并具有足够水量和压力的前提下，同时满足用户在水质、水量及水压三方面的要求。但是在理论和技术实践中，供水安全仍面临不少挑战。本书提出一种全新的、面向控制理论的水质模型，即一种可无缝对接优秀控制算法的状态空间模型，从而达到对供水管网的水质进行建模、状态估计和优化控制的目的。基于所提出的状态空间模型，本书首先力图解决两个基础研究难题，即最优水质控制和最优传感器部署问题。之后，为了减小状态空间模型的维度以减少计算量，本书还探讨了获取紧凑水质模型的其他潜在方法，包括对所提状态空间模型进行模型降阶以及通过纯数据驱动的方法对管网水质模型进行辨识。