随着城市扩张、经济发展、人口增加等诸多因素，城市给水系统出现的问题也随之增多，其中给水管网改造是最为困难和重要的问题之一。目前，管网改造的研究范围局限于对管网改造中管网布局和管径设计的研究，忽略了对管网改造模型本身的优化，合理的管网改造，不仅能够在降低资金的浪费、能量消耗的同时提高社会效益，也能从根本上行提高整个供水系统的安全性能。本文是从给水管网改造的实际问题出发，提出管道优化改造排序算法和区域改造排序算法，论文的主要工作和创新性如下：论文提出一种基于改进的PageRank算法的给水管网管段排序算法-MPR-Pipe算法。根据管网的拓扑结构，提出管网节点和管段的“重要性”概念，结合管网自身的特点对PageRank算法进行相应的改进，建立MPR-Pipe算法，管网节点和管段的属性信息都可以应用到该算法中，分析并得到管网中优先需要改造的管段排序，以北方某市的部分管网为例进行了算法实践，验证了该算法的有效性、合理性和实用性。论文阐述了模糊--C均值算法（FCM算法）和马尔科夫机场的相关理论知识与基本框架，首先建立了基于模糊C均值算法的给水管网区域改造算法，它可直接应用MPR-Pipe算法得到的管网管段“重要性”值完成对管网的区域聚类；接着，建立了基于马尔科夫随机场和FCM算法的MRF-FCM区域改造算法，它同时考虑管网的拓扑信息和属性信息对管网区域聚类；根据工程实例进行算法实践，实验结果表明，两种算法可以得到符合实际工程应用中的区域聚类，确定优先改造区域，为管网改造问题提供了切实可行的解决方案。