相比传统的灌溉技术，管道灌溉技术能够节约土地、减小水量损失、适应更多的地质、地形情况以及便于机耕和扩大灌溉面积等许多优点。但是，管道系统的规划、设计内容复杂，需要大量的材料及设备，导致其需要较高的一次性投入。因此进行管网的优化布置以及优化设计对节约投资，降低耗能，促进灌溉理论及技术发展都有着极强的现实意义。对于单水源重力式灌溉供水管网优化布置问题，本文先根据经验将管网概化成有向连接图，然后利用整数编码进行管网布置代码和各个管段管径代码的编写，同时设计了相应的优化遗传算法，包括：编码、解码、目标函数、适应度函数设计、管段流量推求方法、遗传算子设计等等内容。并将该方法运用于《中宁县红梧山高效节水灌溉工程》中灌溉Ⅱ区以管网投资最小为目标函数的管网优化布置优化问题。通过与原管网布置方案的对比，本优化布置方法能够得到比较优化的管网布置方案，同时将管材投资降低了5.7%。此外，本文还将轮灌的工作制度与管网优化设计结合起来，研究了确定水泵型号情况下机压管网的优化设计方法。以管网投资最小为目标函数，探讨在不同轮灌组划分情况下管网的优化问题。以人工经验进行初始轮灌组的划分，然后将初始轮灌组以及管径组合方案进行整数编码，利用遗传算法进行优化设计。在遗传算子设计时，针对染色体中不同部分(轮灌组划分整数编码段以及管径组合整数编码段)设计了交叉算子和变异算子，保证生成个体对应的是管网设计的可行解。最后将这种方法应用于红梧山项目中灌溉Ⅱ区中的小区Ⅱ-5管网优化设计中，成功使管材投资减少了9.1%，并得到优化的轮灌组划分方案以及对应的管径组合方案。实现了轮灌组划分以及各个管段管径的同步优化。