油田注水管网系统是一个由注水站、配水间、注水管网及注水井组成的复杂网络系统，油田注水网络拓扑优化问题是涉及离散优化、非线性优化、多目标函数优化等问题在内的大型混合优化设计问题，有效算法少并难以获得较好的效果，导致目前油田注水管网系统多还处于人工规划设计的阶段。本文基于双层规划原理，对油田星形注水网络拓扑优化问题进行理论研究，主要开展了以下几方面的工作：1、在对油田星形注水管网系统拓扑特点进行深入分析的基础上，基于双层规划原理对油田星形注水网络拓扑优化问题进行了描述，上层规划为布局优化问题，包括配水间选址优化、管径优化等，下层规划为注水井在注水开发指标体系控制内的配注需求，即注水井与配水间的接入优化，属于离散变量组合优化问题。2、基于双层规划原理，分别以管网系统投资最小以及年费用折算值最小为上层规划目标函数建立了油田星形注水网络拓扑优化数学模型，下层规划以注水管线水头损失最小为目标函数，确定配水间与注水井之间的隶属关系。3、根据双层规划模型的结构特点，采用类电磁机制算法对模型进行求解，类电磁机制算法具有算法结构简单，参数少、收敛速度快的优势。但存在早熟及初值依赖的问题。针对算法的不足，采用控制种群多样性、简化合力计算公式等方法提高算法优化性能，实例计算证明了模型和算法的有效性和可靠性。