海底管道在服役期间通常承受海底复杂环境的载荷作用,一旦管道泄漏,溢油迁移规律难以及时掌握,易引发海洋生态环境和岸线污染。因此,在海底管道设计中需要充分考虑海底管道的可靠性,但势必会增加额外的管道建设费用。基于此,如何在保证海底管道运行可靠的前提下提高其经济性是目前亟待解决的问题。本文提出了一种基于溢油风险评价的海底管道设计优化方法,旨在得出经济性最优的管道设计方案。首先建立海底管道溢油风险评价模型,将溢油量、溢油位置、油品物性、海况条件和管理与应急五个因素作为评价指标。之后假设海底管道泄漏造成海洋溢油,进行风险评价。通过马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)方法获取泄漏位置及泄漏量随机值,代入建立的管道瞬态水力模型求解准确的泄漏位置及泄漏量。基于已知泄漏量和管道周边环境,求解海底管道溢油风险评价模型,得出事故风险等级。最后建立海底管道设计优化模型,以管道建设和运行成本费用最低为目标函数,以内径、壁厚、保温层厚度、起点温度和压力作为决策变量,对管道水热力和结构进行可靠性分析,并寻求较为合适的优化算法完成该模型求解。通过算例应用看出,海底管道泄漏造成的溢油污染等级为重度污染,因此在管道设计中需要降低管道失效。对四种改进PSO算法进行测试,选取求解性能最好的多种群自学习PSO(MC-SLPSO)耦合蒙特卡洛方法完成设计优化模型求解。得到最优管道设计方案:内径218mm,壁厚8mm,不加设保温层,起点设多相泵,每年分别增压2.9MPa、2.9MPa、2.7MPa、2.3MPa。