城市的供水管网系统是城市建设和发展的重要基础设施,随着城市的规模和人口数量日益增大,对城镇供水管网系统的建设提出了更高的要求。现实中的工程优化问题,往往是多目标优化问题,它们的特点是需要同时优化多个互相影响、互相约束的优化目标,供水管网的优化也不例外。随着优化目标的个数增长,多目标优化问题的解空间将变得复杂;并且,供水管网的优化问题,从数学建模的角度分析,它是一个典型的具有NP难特性(Non-Deterministic Polynomial Hard)的组合优化问题,其解空间具有非线性、非连续、多模态等特性,这些都增加了供水管网多目标优化模型的求解难度。因此,人们通常建立优化目标为经济成本最小化的供水管网优化模型。但是,这种建模方法使求得出的解在管网的实际运行中仅满足了经济成本的优化要求,无法适应供水管网逐渐提高的设计要求。本论文首先介绍了高维多目标优化的基本理论和求解算法,然后,根据供水管网的计算特点的设计需求,建立供水管网的高维多目标优化模型。在建模过程中,综合考虑了管网的经济成本、运行时控制管网的漏失水量、管网的供水可靠性和水质安全问题,将最小化管网的经济成本、管网漏失水量、节点最大水龄和最大化管网的弹性力作为优化目标。在Visual Studio的平台上调用EPANET 2.0的Toolkit进行管网水力、水质求解,然后利用自适应高维多目标进化算法——Borg,求解优化模型得到供水管网的高维多目标优化模型的最优解集。接着,为了与高维多目标优化模型的解集进行比较,本研究按照相同的条件和方法建立并求解优化目标为最小化管网经济成本和漏失水量的低维多目标优化模型。然后,分别从整体解集和个体方案分析的角度对这两个模型进行比较。整体分析采用解集分布比较和优劣解距离法(TOPSIS)进行分析;个体分析采用TOPSIS结果中两个模型的最佳方案进行管网运行和事故模拟分析。最后,本研究使用Fossolo管网和Anytown管网进行验证。结果表明在高维多目标优化模型中,可行解的数量比低维多目标优化模型更多,并且在目标优化趋势方向上求解得到更多可行解。在TOPSIS的排序比较中,高维多目标优化模型的解集几乎整体优于低维模型。在个体方案分析中,高维模型最佳的方案在事故模拟中能保证节点正常供水的比例较高。在Anytown管网的运行分析中,高维模型的最佳方案水龄分布整体较低,减少了水泵的频繁启闭和提高了水池的利用效率。本研究证明了高维多目标优化模型可以为管网的优化设计提供更多可行的方案,减少了在决策过程中对管网模型的信息掌握欠佳造成的决策偏差,为管网设计决策提供一定参考。