经济和社会的快速发展，城市用水问题越来越显著突出，已经成为经济和社会发展的新瓶颈问题。目前，我国供水工程已经进入优化改造挖潜的新时期，由于实际供水管网计算复杂，管网改造设计问题在当下，若还应用原来的设计方法，已经无法在经济上给出最优答案。对于不断增长的供水需求的现实问题，供水管网优化改造问题越来越需要重视，亟需解决。本文从作者的实际工作出发，以哈尔滨市近些年在城市供水方面发生的巨大变化为背景，通过对供水管网优化改造模型的建立与应用，实现对城市供水管网的科学管理。通过对哈尔滨市供水现状包括水源水厂现状及配水管网现状的阐述，站在实际工作角度，对哈尔滨市城市供水存在的实际问题进行深入分析，为下步进行优化改造研究打下基础，确立目标。通过对常用用水量预测方法进行分类，并考虑到哈尔滨市已有用水量数据较少，应用灰色预测模型对哈尔滨市中长期用水量预测分析，利用较少的已知数据，保证预测精度，为哈尔滨市供水管网优化改造提供用水量数据支持。随后，通过对供水管网优化改造模型的构建流程及内容的系统介绍，针对哈尔滨市供水管网特点及实际情况，构建供水管网优化改造模型。并在供水管网改造单目标模型基础上建立供水管网改造多目标模型。最后，以磨盘山供水工程通水为工程实例，同时采用免疫算法对模型进行求解并应用。在哈尔滨供水方式发生改变的背景情况下，作出工况分析应用以及管网改造最优化寻解应用，验证优化改造模型的理论和应用价值。