供水管网是投资巨大的城市基础设施。对供水管网进行优化设计,不仅有利于保证供水可靠性,还能降低工程造价,具有重要研究意义。由于供水管网优化设计是一类复杂的离散组合问题,现阶段智能优化算法在求解该类问题上具有独特优势。现有研究表明,智能优化算法(如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等)中的差分算法适用于求解供水管网优化问题。然而,差分算法在处理大型供水管网优化问题时存在计算效率低、易早熟问题。针对该问题,研究者从不同方面对差分算法进行改进,例如改进其变异或交叉操作。区别于以往研究,本文提出基于择优选择策略的差分进化算法,其通过改进差分算法的选择策略,提高差分算法计算效率的同时获得更高精度的解。本文的研究内容及取得成果包括:1.基于现有供水管网优化设计建模方法,使用MATLAB调用EPANETH软件对供水管网进行优化设计。首先,分析了供水管网优化设计的水力计算理论及数学模型;其次,总结了EPANETH软件水力计算原理及建模流程;最后,论述了EPANETH软件与MATLAB软件如何通过EPANETH工具箱建立调用关系。2.针对传统差分算法选择策略不利于快速降低种群多样性的问题,提出一种择优选择策略差分算法。首先,对所提出的择优选择策略差分算法原理进行阐述;其次,以New York Tunnels管网、Hanoi管网、Balerma Network管网三个供水管网为例,对择优选择策略差分算法可行性进行分析,证明择优选择策略差分算法与传统差分算法在参数组合相同的情况下,计算效率分别提高了43.60%、46.70%、72.86%;最后,对择优选择策略差分算法的参数灵敏度进行分析,实验结果表明相对于其它优化算法,所提算法采用更小计算量找到了BN案例的新最优解(1.921337€M),这表明所提算法在计算效率与搜索能力上的优越性。具体地,比NSGA-Ⅱ(1.9215€M)、NLP-DE(1.923€M)、HD-DDS(1.941€M)算法分别节省91.26%、34.86%、57.04%的计算量。3.针对大型供水管网优化需对参数组合进行反复多次校核的问题,提出一种新的渐进式参数校核方法。首先,在参数组合中进行少量的优化运行后,根据解质量对参数组合进行灵敏度分析;其次,估计出包含最佳参数组合的区间;最后在该区间内进行多次的优化运行以确定出最佳参数组合。结果表明,使用该校核方法找到了BN案例已知最优解,使所提算法在允许计算量内实现成本最小化、算法性能最大化,有助于分析参数组合的灵敏度。