我国的山地面积占国土面积的69%,山地城市的给水管网与平原城市的给水管网相比有许多不同的特点:首先,山地城市管网的标高与其水源标高相差悬殊,致使管网整体能耗高,低区管段压力大,爆管问题严重;第二,受山地城市布局的影响,山地管网延伸远,成环困难,可靠性低;第三,与平原地区管网相比,山地管网基建投资高,运行管理费用也高。因此,从山地城市给水管网的特点出发,设计出经济、合理、高效运行的管网,降低给水管网的建造及运行费用,成为提高供水企业效益的重要环节。本文针对山地城市给水管网的特点,从多个角度对其进行了探索和研究。主要工作和结论如下:①对常用的几种用水量预测模型进行了分析和讨论,提出了一种新的组合模型预测方法——方差-协方差优选组合模型。通过实例证明,方差-协方差优选组合模型比单个预测模型考虑问题更系统、更全面、更科学,能有效地减少单个模型预测过程中一些环境因素的影响,能够弥补各单个预测模型的局限性,具有更精确的预测效果,可用于城市用水量的预测。②对山地城市分区管网进行了水力条件分析和供水能耗分析,分别提出了串联分区管网节能优化模型与并联分区管网节能优化模型。③针对山地城市管网的特点对原有的优化模型基础式进行了改进,在原有基础式中加入了加压泵站的年成本和高位水池、水塔的年成本,同时考虑了货币的时间价值和峰谷电价对优化模型的影响。然后,根据平原城市管网模型的基础式,得出了山地城市管网分区优化模型的表达式。④由于山地管网分区优化模型属于大型混合离散变量求解问题,难以求得最优解,因此本文采用了系统工程学中的层次分析法对该问题进行求解计算,将优化问题分解成两个子问题,即布局优化问题和管网参数优化问题,其中管网参数优化子问题使用遗传算法求解。最后,使用层次分析法和遗传算法对翠屏山区给水管网进行了优化设计,优化结果证明了优化算法的可行性和有效性。