城市供水系统是保障城市快速发展的重要基础设施，给水管网作为其中一个重要的组成部分，其投资占整个供水系统总投资的70％～80％。随着中国现代化城市的不断建设，城市生产用水和居民用水不断增多，大多城市的地下给水管网已经不能满足用户需求，管网建设没有跟上城市建设的步伐。同时，由于管网运行时间过长及管网运行压力过大等原因，管网系统经常出现漏损、爆管等事故，导致巨大的经济损失。为了贯彻国家“建设资源节约型社会”的目标，本文分别从给水管网模型设计、模型的优化算法以及给水管网信息化管理软件三个角度出发，提出了给水管网多目标优化模型，设计了一种基于参考向量的强度Pareto进化算法(Strength Pareto Evolutionary Algorithm2based on Reference Vectors,RVSPEA2)，并利用RVSPEA2算法对给水管网进行多目标优化设计，最后开发了一套给水管网智能管理系统，并达到了较为满意的效果。论文的主要研究工作如下:　　1.以往的给水管网优化设计仅考虑管网经济性，而忽略了管网可靠性，或者只将管网可靠性作为一个约束条件，这将导致管网设计十分片面，管网容易发生爆管、漏损等事故，存在巨大的安全隐患。针对传统给水管网单目标优化设计的这个缺点，本论文在现有给水管网多目标优化模型的基础上，指出了可靠性评价函数均不能反映节点富余水头在管网中分布情况的缺点，提出了基于节点富余水头总和与节点富余水头方差的可靠性评价指标，建立了一种新型给水管网多目标优化模型，包括管网年费用折算值、节点富余水头总和与节点富余水头方差三个目标函数。　　2.针对给水管网优化模型多变量、非线性、离散性、约束条件多、解空间大等特点，选取SPEA2算法作为优化算法。但SPEA2算法在多目标求解过程中存在解的分布性不强、算法局部搜索能力弱等问题，因此提出了一种基于参考向量的强度Pareto进化算法——RVSPEA2算法。RVSPEA2算法通过引入参考向量来提高算法解的分布性，引入了小生境选择策略以提高算法的局部搜索能力。通过10个国际标准多目标测试函数，与同类算法进行对比，从算法解的分布性和收敛性这两方面验证了RVSPEA2算法的性能。　　3.为了验证管网多目标优化模型的有效性和RVSPEA2算法解决管网优化问题的能力，详细阐述了RVSPEA2算法优化给水管网多目标模型的流程，基于两个经典的管网案例，并与其他算法进行对比，仿真结果验证了管网多目标优化模型和RVSPEA2算法的有效性。最后，将RVSPEA2算法应用于实际管网设计中，并给出了三种可供选择的设计方案。　　4.针对当前管网管理模式落后、信息化程度低、应急能力差等问题，开发了一套给水管网智能管理系统。基于Visual Studio2010、ArcGIS、Google SketchUp和MATLAB等软件，应用模块化程序设计方法，实现了用户管理、图形管理、信息管理和智能决策四大模块。用户管理模块包括用户登录和用户注册两个功能，保证系统和用户信息的安全性;图形管理模块主要包括图形编辑、图形浏览和图形输出等功能，三维视图方便用户查看相邻管段之间的位置关系，二维视图方便用户输出图形;信息管理模块主要包括信息编辑、信息浏览和信息输出等功能，用户可以对管网信息进行查询、浏览和编辑，并将查询或编辑后的结果生成表格输出;智能决策模块包括管网优化和预警分析功能，为管网建设和管理人员提供了依据和帮助。系统实现了城市给水管网的高效化、信息化管理，提高了应急能力。