为解决水资源空间分布不均的问题,近年来我国修建了大量的长距离输水工程。输水工程运行调度方式作为影响工程运行效率和结构安全的关键环节,直接决定着工程效益。因此,为全面实现输水工程的建设目标,保证工程运行安全,针对长距离输水工程运行调度的研究十分必要。本文以辽宁省观音阁水库输水工程为背景,首先构建输水系统一维水动力学模型,模拟实际输水过程,然后结合优化算法、神经网络算法,进行输水系统集中联合控制研究,从而确定输水系统调控方案。本文研究内容及主要成果有以下几个方面:(1)针对输水系统复杂的实际运行过程,构建一维水动力学模型进行模拟分析。首先基于输水工程拓扑结构与工程建设数据,采用HEC-RAS软件构建输水系统一维水动力学模型;然后依据历时监测数据进行模型参数率定;最后根据实际调度运行过程,进行模型验证。结果表明:本研究构建的输水系统水动力学模型能够准确反映实际输水过程,可为后续研究提供模型支撑。(2)针对输水系统内部控制构筑物调控时相互影响的问题,结合输水系统水动力模型与优化算法构建输水系统阀门优化调度模型。首先将输水工程原始调度目标转化为相应的目标函数,综合考虑工程运行需求与水力要求,确定调度模型约束条件;然后利用遗传算法求解模型最优解,将其作为输水系统调度方案;最后对比实际调度方案,进行结果分析。结果表明:优化调度模型可根据需求获得最优调度方案,使调水量满足需水量。同时,相比当前实际调度方式,优化调度模型仅需调节一次阀门开度,避免阀门群反复调节,有效地延长结构使用寿命,并且输水系统内流量、水头波动幅度更小、水力过渡时间更短,从而益于工程安全稳定的运行。(3)针对输水系统在某些时刻需及时获取可行调度方案的情况,应用BP神经网络构建输水系统运行调度模型。首先利用输水系统水动力学模型生成训练样本;然后确定神经网络结构,进行神经网络训练。结果表明:模型具有较高的识别能力,能够提炼输水系统运行规律,反映输水系统各要素间的相互影响和相互联系,利用该模型可预测不同工况下系统输水流量;此外,与基于水动力学模型的优化调度方式相比,基于BP神经网络模型的优化调度方式能够快速生成可行方案,在急需调度方案时更为适用。