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城市供水输配系统是保障人民生活生产与城市发展的重要基础市政设施。我国很多城市管网当前面临供水管网漏损、爆管、供水压力不稳以及管网水质污染等问题，严重影响着供水管网的服务水平。因此管网更新课题的研究有积极意义。本文在研究国内外管网更新理论的基础上，结合本专业综合利用运筹学与系统工程，可靠性理论，优化理论，基础数学和计算机技术，在科学评估管网状态的基础上，建立了科学决策管网维护更新的模型体系，旨在制定出经济可行的更新改造策略，以尽量小的成本尽可能的改善管网供水可靠性，保障城市的可持续发展。本文对管段更新改造排序优化进行了研究。依据管段拓扑可靠性，管段更新一二级别首先被划分。对第一和第二级别，分别采用管段失效延时影响水量和延时水力水质可靠性定义管段事故影响度，并基于开源EPANET计算。根据管网可靠性理论和概率论，给出管段在指定时间失效概率和指定爆管事件发生概率。在此基础上基于贝叶斯决策思想给出考虑爆管不确定性的管网事故不利影响期望。最后，基于之前的相关讨论，结合相关硬性规定，给出更新候选管段优化筛选与排序标准。本文对管网更新改造方案优化进行了研究。参考管网优化设计模型，结合更新改造问题特点，本文给出综合考虑经济性，更新后管网事故影响度，管网更新后水力水质可靠性改善程度的多目标分层更新改造优化模型，对更新管段集合进行选择优化进而优化管径。本文采用GPU并行计算技术解决管网更新改造优化问题，基于枚举法建立求解流程。算例分别采用NSGA-II算法和GPU并行计算下的枚举法进行求解，结果表明，在如算例的中小规模管网优化问题中，GPU并行计算和NSGA-II算法具有相当的精确性，但前者具有更快的求解速度。