شبکه ­های توزیع آب از جمله مهم­ترین زیرساخت­های شهری محسوب می­شوند که برای تامین آب با کمیت و کیفیت مناسب برای مشترکین و مصرف­کنندگان طراحی می­شوند. عملکرد هیدرولیکی این سیستم­ها متاثر از عدم قطعیت ناشی از پارامترهای مستقل شبکه از جمله زبری لوله­ها، مصارف در گره­ها و ... غیرقطعی است. عدم­قطعیت این پارامترها در شبکه منتشر شده و سبب غیرقطعی شدن پاسخ­های هیدرولیکی سیستم می شود. پاسخ­های غیرقطعی می توانند به راحتی عدول قیود و معیارهای طراحی و بهره برداری را به دنبال داشته و سبب کاهش معنی دار اعتمادپذیری سیستم گردد. رساله حاضر به توسعه یک روش نظام­مند جدید برای تحلیل و متعاقب آن، طراحی غیرقطعی شبکه­های توزیع آب بر مبنای مفاهیم مجموعه­های فازی می­پردازد. برای هر سطح عدم قطعیت فازی، تحلیل عدم قطعیت (تحلیل فازی) یک شبکه توزیع آب با تعداد  لوله و  گره،  مسئله بهینه سازی تک هدفه برای تعیین حد بالا و پایین پاسخ­های شبکه (فشار درگره­ها و سرعت جریان در لوله­ها) شکل می­گیرد که در آن­ها پاسخ شبکه، تابع هدف و پارامترهای مستقل غیرقطعی شبکه، متغیرهای تصمیم هستند. در روش­های سنتی تحلیل فازی، با به­کارگیری متوالی یک موتور بهینه­سازی تک هدفه این مسائل بهینه­سازی یکی پس از دیگری حل می­گردد. کارایی این روش به دلیل عدم استفاده موثر از فراخوانی­های مکرر مدل شبیه­سازی، پایین بوده و در عمل، نیازمند زمان زیادی برای تحلیل فازی شبکه­های واقعی است. در رویکرد معرفی شده در این رساله تحت عنوان "بهینه­سازی چندهدفه مستقل" اهداف کلیه مسائل تک هدفه فوق بصورت همزمان بهینه­سازی شده و از این نظر نسبت به رویکرد تک هدفه صرفه­جویی قابل توجهی در هزینه محاسبات می­گردد. به این منظور، یک مدل بهینه­سازی چند هدفه مستقل با هسته PSO تحت عنوان MOPSO توسعه داده شده و به یک مدل شبیه ساز هیدرولیکی متصل گردید. پس از صحت سنجی MOPSO ، کارایی آن جهت تحلیل فازی شبکه­های توزیع با اعمال این مدل روی یک شبکه مثال مرجع و 3 شبکه واقعی از منابع پیشین، کاملا مثبت ارزیابی گردید بطوریکه جهت حصول نتایج با دقت تقریبا برابر، MOPSO  نسبت  به سایر رویکردهای مبتنی بر بهینه­سازی از 35 درصد در یک مثال مرجع کوچک تا 4/4 برابر در یک مثال واقعی، سبب ارتقاء سرعت تحلیل فازی گردید و به نظر می­رسد میزان بهبودی سرعت تحلیل فازی در شبکه­های بزرگ­تر بیشتر می­شود. در بخش دوم این تحقیق با تعریف یک شاخص عملکردی جدید برای شبکه به نام شاخص شکنندگی، که ویژگی­های انتشار عدم قطعیت در شبکه را نشان داده و از توابع عضویت فازی پاسخ­/پاسخ­های هیدرولیکی شبکه حاصل می شود، معیار جدیدی برای طراحی دوهدفه فازی شبکه­های توزیع آب معرفی گردید. عملکرد این شاخص در افزایش مقاومت به عدم قطعیت طرح­های بهینه پارتو در قالب طراحی دوهدفه یک مثال مرجع کوچک و یک مثال مرجع واقعی کاملا مثبت ارزیابی گردید. به این منظور از یک الگوریتم بهینه­سازی چندهدفه کلاسیک خودسازگارشونده NSGA-II   بهره­گیری شد. مقایسه نتایج بخش طراحی فازی، نشان داد که برخلاف تصور عمومی مهندسیین هیدرولیک شبکه، شاخص­های جایگزین اعتمادپذیری تصویر کاملی را از ویژگی­ عملکرد غیرقطعی شبکه نمی­توانند منعکس کنند. در این خصوص، نتایج دو مثال مطالعه موردی فوق نشان داد که طراحی دوهدفه مبتنی بر هزینه-شاخص شکنندگی، نسبت به طراحی دوهدفه مبتنی بر هزینه-شاخص اعتمادپذیری،  می­تواند سناریوهایی را پیشنهاد نماید که در قبال هزینه تقریبا برابر، عدم قطعیت­پذیری کمتری داشته و از این نظر طرح یا طرح­های بهینه مقاومتری حاصل آید.