城市给水管网系统是城市建设和工业生产的重要基础设施，随着城市规模的扩大，管网系统的规模也逐渐呈现出复杂化、大型化的发展趋势，管网系统的建设资金投入也随之增加。一般给水管网的投资占到工程总投资的四分之三，通过优化计算，可以节省工程投资的5%—10%，具有巨大的经济效益和现实意义。如何对给水管网进行科学的优化设计已经成为国内外专家关注的问题。粒子群优化算法机制简单、可调参数少、易于实现，具有较强的全局收敛能力，不需要借助问题的特征信息等特点，因此文中采用粒子群优化算法对城市给水管网进行优化设计。论文的主要研究工作如下：1.针对标准粒子群优化算法在优化给水管网问题中存在易陷入局部最小难以寻求最优解的问题，文中在分析粒子群优化算法的惯性权重对算法性能影响的基础上，提出了一种基于粒子聚集程度动态调整惯性权重的策略，该调整策略利用种群在进化过程中粒子分布信息动态改变惯性权值，充分平衡了算法在优化过程中全局探索能力和局部开发能力，提高了算法的寻优精度。利用4个典型的基准测试函数对改进的算法进行测试。测试结果表明，改进的算法与传统的ω调整策略相比更能够适应粒子动态搜索的性能。2.为了解决给水管网优化设计这样一类带有约束条件的、高度非线性的离散组合优化问题，提出一种改进型粒子群混合优化算法。该算法在动态调整惯性权重的改进基础之上，将极值优化算法引入到改进粒子群算法中，利用极值优化算法精细的局部搜索能力，增加种群多样性并使算法有效地跳出局优。根据给水管网优化设计问题的最优解分布的特点，采用自适应惩罚函数法处理管网优化的约束条件，提高算法的搜索效率。将改进型粒子群混合优化算法应用到给水管网优化设计中，仿真结果表明，算法有较好收敛速度的同时还有效地避免了陷入局部最优，并得到了更优的工程造价。3.开发了单机版给水管网智能计算决策系统软件。该系统软件使用VS2010和MATLAB作为开发工具，嵌入多种智能优化算法及新提出的改进算法，对给水管网进行优化计算，迅速、准确地得到管网总造价和最优管径的结果，实现在管线的铺设阶段根据实际情况提供优化决策的功能，通过设置管网运行、造价的不同参数，分析对比数据结果为决策者提供更优的选择。通过C#设计界面，使系统软件的操作具有直观性和可视性。论文针对粒子群优化算法在解决给水管网优化问题所存在的问题，对算法进行了改进研究，提出一种改进型粒子群混合优化算法并将其应用在城市给水管网优化设计中。在满足供水要求的前提下，取得了较优的结果。并利用Visual Studio2010和MATLAB等工具开发了给水管网智能计算决策系统，为城市规划设计、建设等提供基础数据支撑。