树状给水管网作为农村给水和农业灌溉工程中一种重要的输配水形式，对其进行规划、设计是否合理，将直接影响工程的投资和运行管理费用。　　论文从经济性角度出发，以图论、数值分析方法、最优化理论及人工智能算法等为指导工具，在分析总结国内外研究成果的基础上，对树状给水管网优化设计进行了系统的研究。提出了分两步对管网进行优化的思想，即首先进行管网布置形式的优化，然后进行管径组合方案优化。管网布置形式的优化以年费用折算值作为管段的权值，采用改进的列队竞争算法进行求解，管径组合方案优化采用基于改进模拟退火遗传算法的分层优化法进行求解。　　①在管网布置形式的优化过程中，以经济性指标作为管段的权值建立了目标函数，可以克服单纯的以管段长度作为权值的弊端；然后采用列队竞争算法对模型进行求解，并用图论中的破圈法和Mayeda-Seshu算法原理对该算法进行了改进，可以完全避免初始群体和变异后的新群体中有不可行解的产生，实例表明改进后的列队竞争算法进化效率显著提高。　　②在管径组合方案优化过程中，通过对已有树状管网优化设计数学模型进行分析，在满足管网水压、水量和管段流速约束的条件下，建立了管径组合方案优化设计数学模型，然后采用基于改进模拟退火遗传算法的分层优化法对模型进行了求解；实例表明，基于改进模拟退火遗传算法的分层优化法比单纯的采用模拟退火遗传算法对系统整体进行优化更能节省投资。论文还结合树状管网的特点在约束条件的处理、编码、选择和交叉算子方面均进行了适当改进，以进一步提高搜索效率。　　③根据两步优化法的思想，分别编制了相应计算程序。将管网布置形式优化与管径组合方案优化相结合，对某一农村给水管网系统进行优化设计。首先确定管网布置形式，然后在此基础上对管径组合方案进行了优化设计。而且和界限流量表法相比，总年费用折算值显著降低。