目前我国集中供热事业发展迅速,管网规模不断扩大,供热系统也日益复杂化,既有的供热管网中存在着较多问题,导致热网元部件故障时容易造成供热事故。在管网结构方面一些枝状管网的结构设计不尽合理,干线过长,使得部分热用户与热源之间距离较远,故障工况时影响范围较广;一些环状管网的结构设计较为混乱,未能充分利用其结构备用的优势。如何对供热管网结构形式进行设计规划,探索供热管网结构备用的优化设计是供热事业发展中需要解决的问题。本文以提高管网可靠度为目标,对供热管网结构进行优化设计研究。针对同一热网系统的不同结构形式,分别计算其各个网络拓扑结构特性参数、边影响度I、无故障工作概率指标R,对计算结果进行对比分析后,确定可用于评价供热管网结构可靠性的指标。基于此,对热网结构进行简化并分析,建立供热管网结构备用优化模型,确定模型中的目标函数及约束条件。其次,对建立的优化模型进行分析,尝试采用传统算法及随机搜索算法求解,最终确定可用于求解此优化模型的优化算法,确定算法的流程及具体步骤,并编写相应的求解程序。采用本文建立的优化方法求解不同规模的网格化模型,研究其用于供热管网结构备用优化设计时的适用性及局限性。通过相关计算及分析,选择边影响度I作为热网结构可靠性评价指标,其值与热网结构可靠性呈负相关。以管网管段总长度最小为优化目标,以0-1矩阵X为优化变量建立供热管网结构备用优化模型,并确定热源、热用户位置约束、0-1矩阵的有关约束、节点路径约束、网络连通性约束以及结构可靠度约束。此模型为0-1非线性优化模型,基于遗传算法对该模型进行求解,并对基本遗传算法的编码及解码方式进行改进,利用可行解变换法建立0-1矩阵相关的约束,采用添加辅助判断变量以及初始最大化目标函数的淘汰法来建立优化模型中的其他约束。算法中分别设置不同的种群规模、交叉概率、变异概率,研究其对供热管网结构备用优化模型求解结果的影响,并确定了各自适宜的取值范围。经仿真计算得到,本文提出的供热管网结构备用优化设计方法适用于小型供热管网或区域供热管网,对于大型城市管网则需要进一步改进优化模型,并研究其优化算法。