长距离管道输水方式因具有输水快捷高效、渗漏损失少、保护水质、节省土地资源、对环境影响小、便于管理和维护运行安全、使用寿命长等优点而应用于大量的工程中。但是,长距离管道输水需要巨额的一次性工程投资,特别是管道部分的投资在工程总投资中所占比例较高。因此,进行长距离输水管道系统的优化设计研究,对节约工程投资、降低系统能耗与运行管理费用、提高经济效益与社会效益等均有重要的现实意义。本文针对需求侧约束下长距离输水管网优选问题,建立了“流量保证率”这一指标用于表征输水系统需求侧约束条件,综合考虑流量保证率和管道年费用,建立长距离输水系统管网优化模型。首先,解析长距离输水系统流量供给侧水力特性和流量需求侧结构分布,界定输水系统需求侧约束条件即流量保证率,在确定输水系统供水量表达式与需求端用水量表达式的基础上推导输水系统流量保证率表达式。其次,综合分析管网造价、年动力费用、管网投资及大修费等,建立输水管道年费用表达函数;从输水系统可靠性和经济性两个维度进行分析,构建出长距离输水管网优化目标函数;界定输水系统优化的边界条件,以管道路径和管道管径为基础,建立管网优化模型约束条件。然后,对管网优化模型常用算法进行比较分析,将最小树形图算法和混合蛙跳算法相结合,设计适用于本文研究内容的长距离输水管网优化模型算法。用最小树形图方法对管网拓扑结构进行优化,同时运用混合蛙跳算法求解最优管径组合;根据最优化理论的分目标乘除法,将多目标函数转化为单目标函数,从而简化了优化模型的复杂度;并将熵理论引入到了优化模型的目标函数中,提出了单位流量保证率所需费用这个综合评价指标。最后,结合具体工程案例,通过计算相关参数确定最优输水路径和最优管径组合方案。本文从需求侧约束的角度出发,同时考虑了管道的年费用,提出的流量保证率表达方法,为管网优化设计提供了一种理论补充,也进一步丰富了相关方案论证目标。同时,为输油管道、输气管道等工程的管道优化提供参考。