随着城市化进程的高速发展,作为城市重要基础设施,雨水管网的建设取得了重大进展。但是,由于雨水管网具有短时流量大的特点,所以相应的管网系统的投资费用在市政投资中占了相当大的比例。因此,对雨水管网进行最大限度的优化设计,将会减少大量的投资费用,取得最佳的经济效益。而近年来,随着应用数学和计算机技术的不断发展,使得这种最优化设计成为可能。本文首先分析了雨水管网费用函数各主要影响因素和目标函数的非线性特性,推求出新的雨水管网费用函数形式,通过使用MATLAB遗传算法工具箱(GADS)对造价目标函数的非线性参数拟合,验证了新的造价目标公式的精确性和使用遗传算法进行参数拟合的可靠性。因为城市雨水管网的最优布局为树状结构,所以对于雨水管网可以用图论中的树形结构理论来描述。本文从雨水管网的网络特性分析入手,结合图论的原理和方法,在以上分析的基础上,选择Frank-Wolfe算法为求解算法对方程组进行求解,在求解过程中以Ford算法进行最短路径的选择,形成排水管网规划优化设计的一整套解决方法,同时,用MATLAB计算机语言编写了排水管网规划优化设计的计算机程序,使所提出的规划方法具有更好的实用性。最后,将该优化设计方法应用到罗河新区的雨水规划的实例中,验证了基于图论法编写的程序可行性,并将程序计算结果和简单水力计算结果进行费用函数对比分析,验证了该方法的工程价值。