城市管道天然气作为一种清洁、高效的城市燃气，其使用已成为城市现代化的重要标志。然而由于城市规模的不断扩大，城市总体规划设计工作相对滞后，城市天然气利用的规划设计时间又相当紧迫，因此对城市天然气管网优化设计的研究具有重要意义。 本文根据城市天然气管网设计的特点和天然气管输理论，采用分级优化的方法，将城市天然气管网优化设计分为两个方面：管网的布局优化和管网的参数优化。首先，以管网投资最小为目标，建立了管网的布局优化模型，并利用图论的方法对模型进行了分析，采用本文改进的Dijkstra算法进行求解。在管网优化布局的基础上，以管段的管径、壁厚为参变量，充分考虑管道水力、强度、稳定性等约束条件，建立了管网的参数优化模型，再采用组合罚函数法，将所有的约束条件同目标函数一起构造成无约束函数。其中，利用二次插值法进行一维搜索，选用Powell算法进行无约束极小化求解。 本文运用Visual Basic 6.0语言编制了城市天然气管网优化设计程序，该程序操作简单、运算精度高。经实例计算取得令人满意结果。