当前，我国建筑能耗不断增加，采暖能耗在建筑能耗中的比例也越来越大。集中供热是我国采暖的主要方式，提高集中供热能源利用效率对我国建筑节能意义重大。随着采暖面积的不断增加，供热管网呈现出从单热源支状管网向多热源环状管网发展的趋势。同时，随之产生的供热管网设计不合理、水力失调严重等问题一直得不到解决。地理信息系统(GIS)是近些年飞速发展的新技术，在城市地下管网领域应用越来越广泛。但是地理信息系统在供热管网方面的应用相对较少。目前，国内外关于将地理信息系统应用于其它城市地下管网的研究已经有很多成果。利用其它城市地下管网与地理信息系统结合的应用经验，结合供热管网的特殊性，研究地理信息系统在供热管网中的应用有重要意义。本文首先通过研究供热管网设计水力计算的理论和方法，应用图论和矩阵理论，建立了供热管网的数学模型。总结了支状管网和环状管网的设计水力计算流程，利用基本回路法对数学模型进行了理论求解。最后通过数值迭代的方法完成了计算机上的求解，并利用Visual C++编程语言编写了程序模块，该模块可以对不同形式的供热管网进行设计水力计算和水力工况分析，如支状和环状管网，单热源和多热源管网。其次，通过研究地理信息系统二次开发，分析供热管网的结构特点，结合MapGIS地理信息系统的图形操作和空间数据分析功能，利用Microsoft Office Access数据库和MapGIS-SDE空间数据引擎，建立了供热管网地理信息系统关系数据表和图形文件。之后，研究了GIS的图形操作和空间分析方法，采用遍历算法完成管网的拓扑结构搜索，建立供热管网拓扑矩阵。得到拓扑矩阵后便可以代入水力计算模块进行水力计算。最后，对比分析供热管网和其他城市地下管网的特殊性，提出在设计水力计算时采用供水管网建立拓扑图进行计算，在工况分析时采用供回水管网建立拓扑图进行计算的方式。在供热管网地理信息系统水力计算功能的基本框架内，进行了其他功能的拓展理论性研究，包括利用GIS对管网进行实时查询、在线监测、管网维护、事故分析等。