由于给水管网建设的不同步性、管材的差异性、管线走向的多变性等决定了给水管网改扩建系统设计的复杂性。研究和探讨给水管网改扩建工程的优化设计方法，对于丰富和完善管网设计内容，降低工程投资和运行成本都有重要的理论意义和现实意义。　　本文以克拉玛依市给水管网改扩建工程为研究背景，通过学习和分析现有给水管网优化设计理论与方法，结合本工程特点，选取了城市中长期用水量预测模型，构建了管道阻力系数模型，改进了给水管网优化设计模型，并由工程实例进行验证了其可行性，论文主要研究结论如下：　　（1）结合克拉玛依市当地的自然条件和城市规模、居住条件和居民生活水平、生活习惯和用水特点来计算总用水量，运用分类水量分别计算的方法对城市中长期用水量进行了预测，达到了在数据较少情况下提高预测精度的目的。并根据克拉玛依市供水区域人口密度的不同，将整个克拉玛依市的供水区域划分为三个不同区域，计算得出各个区域的管段比流量。　　（2）实测了部分现状管道粗糙系数，根据经验公式，利用 MATLAB最小二乘原理建立管道阻力系数模型，完成 Y段不同、铺设时间不同、管径不同、位置不同的管道 C值的推求。　　（3）根据原始设计资料，在进行改扩建优化技术的基础上，利用经济学原理，以年费用折算值最小为目标，建立了城市给水管网改扩建优化设计模型，运用MATLAB数据拟合和遗传算法的原理建立了相应的管道造价公式来进行管网技术经济分析。　　（4）针对改扩建优化设计为复杂的非线性规划问题、决策变量为离散变量及目标函数为多峰值函数的特点，采用基于整数编码的改进遗传算法对所建模型的求解方法。以克拉玛依市给水管网改扩建工程实例进行优化设计，相关数据代入所建模型并进行求解，将优化模型结果与传统设计模型得到的结果进行比较，说明了该模型及算法是可行的、可信的，减少了整个城市的管网建设投资和运行管理费用。