给水管网系统是城镇重要的基础设施。随着我国城镇化进程的推进,城镇规模不断扩大,给水管网规模也随之加大,给水管网建设投资效率低下的问题日益凸显。通过对管网建设的管径方案进行优化设计,可以在保证供水需求的情况下降低投资费用,因此对管网进行科学合理地优化设计具有极大的经济效益和现实意义。采用智能优化算法设计最优管径方案是近年来给水管网设计的研究方向。根据管网优化问题的特点,本文设计一种改进遗传算法,实现了对复杂多维非线性管网经济性目标函数的优化。利用改进算法对经典管网案例和实际案例进行优化设计,优化结果表明改进算法在解决管网优化问题上具有一定优势。在分析管网优化问题特点的基础上,对遗传算法进行改进,提出基于辅助个体有向交叉算子的实数编码遗传算法。改进交叉算子采用有向交叉框架和辅助个体技术,实现对多维函数的快速寻优,以适应管网优化问题的多维特性。同时为增强算法收敛过程的鲁棒性,提高算法搜索到最优管径组合的成功率,采用父代个体中心的交叉策略和不等位交叉操作平衡辅助个体技术带来的收敛于局部最优的风险。采用多个复杂测试函数对提出算法进行测试,实验结果表明相较现有算法,改进算法整体性能较好。将提出算法应用于管网优化问题,采用整数编码、罚函数法处理管网优化问题的约束条件。使用经典给水管网案例验证改进算法的性能,优化结果显示出改进算法有较好的全局搜索能力,能够以可接受的收敛速度求得到满足约束条件全局最优解,证明改进算法对管网优化问题的适应性较好。使用改进遗传算法对某镇管网改建工程进行优化设计,为管网改建设计提供决策建议。对于该镇目前给水管网可靠性差、远期用水需求难以满足的问题,采用改进算法计算最优管径方案,给出改建建议方案。使用管网水力模拟软件验证了改建方案满足用水需求,并设计四种事故工况对改建方案进行事故校核,校核结果显示改建方案满足管网供水可靠性要求。