水量调度是我国水资源管理的主要手段之一,在保障供水安全、落实水量分配方案和实施最严格水资源管理制度等方面发挥了重要作用。针对水量调度计划编制和调度实施中多决策主体之间的相互适应和竞争博弈关系,论文以水量调度中的需水预测、调度计划编制和短期水库调度问题为研究对象,基于复杂适应系统理论建立符合管理体制和决策机制的水量调度模型,并应用于南水北调中线水量调度实例中。主要包括以下四个方面的内容:(1)从理论上分析了水量调度系统中基于用水户主体行为的需水适应性、由利益相关方在调度计划编制决策过程中形成的供水适应性、以及时间尺度上年度水量调度计划与短期水库调度间的嵌套适应关系,并通过个体行为特征的归纳和互馈路径的构建,揭示了水量调度系统中的适应机制。(2)为描述编制用水计划中供需水的动态适应关系,构建了基于用水户的多智能体需水预测模型。将用水户和供水管理者概化为两类智能体,根据社会行为理论以意识驱动机制描述用水户行为,供水管理者则通过发布缺水预警引导用水户的节水意识。枯水期通过模拟用水户限制用水和提高节水率的行为减少受水区需水量,丰水期则通过用水户数量增殖机制模拟随人口增长和经济发展的需水量增长,使得需水呈现出随来水变化而变化的规律。(3)基于水量调度计划编制决策过程中受水区水行政管理者和流域管理机构的相互作用和适应关系,将两者概化为两类智能体,建立了水量调度计划编制的自适应模型,并提出了权衡个体偏好和全局约束的分布式优化方法模拟决策协调机制。以流域管理机构作为唯一决策者的集总式模型是交互式决策模型当各受水区个体偏好都为0时的一种特例,一般情况下交互式决策与集总式相比,调度计划的总供水相等,而供水次序优先的受水区分配水量更多。(4)基于年度水量调度计划和短期水库调度之间长短嵌套、滚动决策的适应关系,以水量调度计划中的时段蓄水过程作为宏观控制变量,建立了基于目标蓄水量的两时段短期调度模型,并推导了基于目标蓄水量的解析式限制供水规则。目标蓄水量的敏感性分析表明当其值设置过低时,不能指导水库有效提前蓄水导致未来超破坏深度的缺水;另一方面,过高的目标蓄水量会造成不必要的限制供水从而降低供水保证率。南水北调中线工程的丹江口水库调度实例研究表明,基于目标蓄水量改进调度规则可以利用长期来用水信息令水量调度的短期供水过程更为合理。论文拓展了面向多决策主体自适应特性的水量调度建模理论与方法,基于复杂适应系统理论建立了符合管理体制和决策机制的水量调度模型,所取得的研究成果不仅丰富了水量调度建模理论与方法,而且为水量调度实践提供了技术支撑。