在油田地面建设中,集输管网的投资占了相当大的比重。因此,对集输管网的建设参数进行优化设计可以取得显著的经济效益。工程实际中,集输管网中的物理量大部分都具有不确定性的特点,这些物理量的不确定性会影响集输管网的设计计算和运行工况分析的结果,导致传统的集输管网参数优化方法不能准确地反应出不确定性参数对设计结果的影响。针对这一问题,本文基于可靠性的思想,综合考虑了油品物性参数、环境参数和运行参数的不确定性,分别对二维平面及起伏地形条件下的集输管网参数优化设计进行了研究,取得以下成果:首先,在大量调研的基础上,系统的论述了油气储运工程中的主要不确定性因素及其特点。基于概率论和模糊数学理论,建立了不确定性参数的数学表征方法,为基于不确定性分析的油气集输管网优化设计奠定了理论基础。其次,在深入分析树状管网结构特征的基础上,根据质量守恒、能量守恒定律,结合气液混输管道水力热力计算方法,推导建立了树状单管集输管网工艺流程节点参数的计算方法。再次,以树状单管井口加热工艺流程为例,建立了考虑参数不确定性的水平气液集输管道水力热力分析法,并运用蒙特卡洛随机模拟方法进行求解。在此基础上,以模糊可靠性为约束条件,以管网建设费用最小为目标函数,建立了集输管网参数优化数学模型。应用工程实例验证了所构建的管道工艺参数计算方法和参数优化模型的有效性,该模型在优化管网建设投资的基础上兼顾了集输管道运行安全性,具有一定的理论意义和实用价值。最后,以树状单管不加热气液混输集输工艺为例,对起伏地形条件下的管道工艺计算方法和管网参数优化理论进行研究初探。考虑起伏地形和多相管流流动特性对集输管道水力热力计算的影响,引入盲数理论建立了考虑流动不稳定性的起伏地形集输管道水力热力分析法。在此基础上,以盲数可靠性为约束条件,以建设费用最小为目标函数,分别建立了起伏地形条件下集输管道和管网参数优化数学模型。应用工程实例验证了该模型的有效性。