给水管网系统是城市供水系统的重要组成部分,其投资一般要占整个供水系统总投资的50-80%。给水管网系统是一个由多种设施构成的供水输配系统,它直接影响城市供水系统的运行费用和供水可靠性。随着城市规模的扩大,给水管网也不断向着大型化、复杂化的方向发展。因此,进行给水管网优化设计具有重要作用和意义。目前,采用遗传算法求解给水管网优化问题正逐渐被国内外研究者所重视。本文在当前给水管网优化设计研究成果和遗传算法的基本原理与实现方法的基础上,一方面针对遗传算法变异算子难以确定和后期收敛速度缓慢容易陷入局部最优解等问题,将遗传算法和粒子群算法结合使用。用粒子群优化算法构建遗传算法中的变异算子即粒子群变异算子,形成粒子群遗传混合优化算法；另一方面在给水管网经济性目标函数的基础上加入以节点富裕水头加权平均值和管网恢复力定义的管网可靠性目标函数,组成给水管网的多目标数学模型。在应用粒子群遗传混合优化算法求解给水管网多目标数学模型时,使用整数编码技术对管径变量进行编码,可以避免其他方法带来的管径二次圆整问题：同时采用罚函数法对目标函数进行改进,对违反经济流速约束的管段和违反节点水压约束的节点采用惩罚技术加以处理以剔除不可行解。最后,以一个具有典型代表性的给水管网优化设计工程案例对该优化模型和粒子群遗传混合优化算法的理论、方法进行验证,并将计算结果与基本遗传算法优化结果进行经济、水力性能和可靠性比较,充分说明了粒子群遗传混合优化算法在给水管网设计中具有重要的理论和实用价值。