我国在努力建设资源节约型社会,对城市的可持续发展呼声也越来越高。供水系统为人们的日常生活提供正常用水,随着城镇化建设不断加快,居民和工厂也对水的需求越来越高,需要可靠性的管网进行保障。由于城市区域的差异性,供水管网的复杂程度各有不同,传统的管网规划存在着很多缺陷。供水管网中的优化问题,一般涉及以最低的成本满足水力性能、提高经济效率、水质改善、存储量控制以及其他的重要目标。供水管网是城市关键基础设施系统之一,为保障公共健康、促进经济繁荣和确保良好的生活质量方面发挥着关键作用。然而,城市供水管网对突发灾害具有高度的敏感性和脆弱性,供水系统遭受自然灾害或者人为破坏,会影响供水系统的各种性能,并导致对用户的服务水平降低,管网的抗级联可靠性也会受影响。本文的研究目的是减轻级联失效对供水管网的灾害性后果,进一步权衡管网的经济性和可靠性两大目标。首先,建立了基于流的城市供水管网级联失效模型,该模型融合了工程实际和复杂网络级联失效理论,能够更为现实的模拟失效发生后城市供水管网的级联演化过程。其次,为抵抗级联失效,提升供水管网韧性,进一步以管径为决策变量,以最小化供水管网建设成本和最大化抗级联可靠性为优化目标,构建了多目标粒子群优化模型;运用MATLAB软件,依据粒子群算法的原理、寻优过程和步骤,编写管网优化设计主程序,结合经济性和可靠性目标函数以及水力约束条件,编写了供水管网造价目标函数、适应度计算、水力可靠性计算等子程序,然后,代入一个管网案例进行迭代分析。仿真结果显示,需水因子一定的时候,城市供水管网严重老化时,即使考虑较高建设成本仍不能达到有效抵抗级联失效的目的,城市供水管网的定期维护保养对城市供水管网抗级联失效的提升有重要意义。容忍度参数一定时,需水因子对城市供水管网抗级联失效的帕累托前沿影响稳定,所形成的帕累托前沿中,供大于求优于供求均衡优于供不应求。供不应求情况下,用户用水量增加,城市供水管网抗级联失效能力降低,为达到相同抵抗能力,需增大管径,增加建设成本。最后,对比了相同需水因子和容忍度参数条件下,优化前和优化后城市供水管网可靠性及建设成本。在相同参数设置条件下,优化后供水管网的抗级联可靠性更高,建设成本更低,相应的低压水头也得到了改善。该模型综合的权衡了相互矛盾的多种目标,最大限度的提升了供水管网的可靠性,能够为相关管理者对于城市供水管网级联失效演化过程提供参考。针对于供水管网级联失效的演变过程,提出有效的控制和预防措施。