水在过程工业的发展中占有极其重要的地位，是可持续发展的关键因素，并将成为21世纪全球资源和环境的首要问题。由于水资源的逐年匮乏和环境污染的日趋严重，水网络的研究引起了普遍关注。但在水网络设计中同时考虑不确定因素的影响的研究未见公开报道。由于经济全球化、市场迅速变化和激烈的国际竞争，以及环境条件和设备状况的变化，过程系统面临多种不同的工况，必须适应多种变化的工况，并必须保持系统的优化。因此，必须对过程系统中的不确定性因素加以足够的重视，即对系统进行柔性分析。因为不确定参数的波动可能使实际工况远离设计工况，致使系统的操作条件不能很好地满足生产过程的约束条件，仅仅基于某个固定工况的生产过程优化设计在实际生产过程中往往不能有效利用。由于水网络在操作中有许多不确定因素存在，因此进行水网络的柔性分析和柔性设计的研究是十分必要的。在这种背景下，本论文对水网络的柔性分析和柔性设计的方法进行了研究。主要研究内容有： (1) 对柔性有关性质进行研究分析；结合水网络的特点，将柔性分析的思想应用于水网络研究中。对现有水网络进行柔性分析，计算水网络的柔性指数F，判断是否满足柔性要求，即F≥1，如果不满足柔性要求，需要对此水网络进行改进，调节设计向量，使水网络满足柔性要求，满足实际生产需要。 (2) 在现有水网络进行柔性分析的基础上，本文提出了考虑柔性的水网络设计方法，分为固定柔性设计和优化柔性设计。固定柔性设计即指柔性指数给定的情况下优化系统的设计向量，结合水网络的特点，采用多目标优化方法，提出了满足柔性要求的设计方法；优化柔性设计是在柔性大小不再人为给定的情况下进行设计，本文在优化设计时，首先考虑提高系统柔性所产生的效益和所需增加的费用，即净效益，求不同柔性指数和与其相应的净效益的关联曲线，最后利用关联曲线确定最佳柔性设计。 (3) 把灵敏度理论应用于水网络柔性分析中。通过计算现有水网络的柔性指数判断水网络是否满足柔性要求。当柔性指数F＜1时，需要对水网络的设计参数进行调整，利用灵敏度分析的方法，确定最佳调节设计向量选择原则，找出最佳调节设计向量，使所需增加的新鲜水量最小。