近年来,城市内涝灾害频繁发生,使城市蒙受大额经济财产损失,也给人们正常生产生活带来诸多不便；不仅如此,城市内涝还对自然和人居环境以及公共安全构成重大隐患,在一定程度上制约社会的和谐、可持续发展。城市雨水管网作为城市排水(雨水)系统的关键组成部分,具有收集、排放地面雨水等的功能,在防洪排涝过程中发挥重要作用。目前一些城市的雨水管网呈现出许多弊端,如原有管网设计标准低、设计方法不合理、管网运行过程中管理维护机制欠缺等。因此,研究如何经济合理地对现状管网进行改建,使其排水能力大幅提高,以满足城市发展对排水工程的要求,是城市防洪除涝的重要内容。现状对于城市雨水管网建设的研究多集中于新区管网优化设计方面,受资料、资金及技术条件等的限制,老城区雨水管网优化改建研究相对比较少。本文以大连市具有代表性的老城区排水区作为工程背景,从以下四个方面对城市雨水管网优化改建进行了深入研究：(1)以管径为优化变量,在以降低造价为目标的单目标优化模型基础上,加入提升排水能力和减少管段改建数量的目标,建立管网改建多目标优化模型,并应用改进遗传算法NSGA-II进行优化计算,寻优得到管径组合改建方案；(2)基于Java运行平台,将SWMM源代码嵌入优化算法NSGA-II中进行寻优,实现了优化算法与水力模型的耦合,减少寻优与结果模拟之间的人工操作,大幅提高计算精度与效率；(3)在优化结果基础上,利用多目标模糊优选模型对可行改建方案集进行筛选,加入决策者的主观意愿,满足不同规划目标与需求,改建方案更具灵活性与可行性；(4)基于低影响开发可持续雨水系统理论,在现状管网基础上加入蓄水池、透水砖、植被缓冲带等附属设施及构筑物,并对各方案进行模拟,评估改建效果、经济指标与社会价值。本文以费用、施工、排水能力等为目标函数,建立管网改建多目标优化模型,用优化算法耦合水力学计算软件筛选寻优,用多目标模糊优选模型进行方案优选,结合先进的雨水管理理念对排水系统进行完善,以期在城内内涝治理方面具有借鉴与应用价值。