水是生命之源,是人类赖以生存和发展不可缺少的重要的物质资源,随着全球气候变化及人类活动的影响,可供利用的水资源日益匮乏,如何高效合理利用水资源已成为国内外普遍关注的问题。因此,综合考虑多种不确定性因素的影响,在满足防洪、发电、供水、航运等多种综合利用目标需求条件下,开展梯级水库群多目标优化调度方案决策及风险分析研究,寻求变化环境下的多目标优化调度方案,对于流域水资源高效利用和防灾减灾具有重大现实意义。对于这一涉及多个学科的复杂的系统工程问题,本文基于水文学、水力学、经济学、数学及计算机等,在梯级水库群优化调度算法、多目标优化调度方案决策、入库径流不确定性与风险分析等方面进行了深入探究,取得的主要成果如下:（1）改进和声搜索算法及其在梯级水库群优化调度中的应用。为了解决和声搜索算法的初始和声记忆库分布不均及易陷入局部最优的缺陷,采用均匀设计的方法生成初始和声记忆库以增加其多样性和有效性,引入混沌序列来改善算法的全局搜索能力,提出了改进的和声搜索算法,并将其应用于梯级水库群发电优化调度模型的求解。通过与和声搜索算法、动态规划算法对比分析,验证了改进和声搜索算法的优越性,为梯级水库群发电优化调度模型求解提供了一条可行的途径。（2）基于边际转换率的水库多目标优化调度方案决策研究。为得到入库径流不确定条件下的水库多目标优化调度方案,本文以防洪和发电具有结合库容的三峡水库为研究对象,在对入库径流过程预报误差进行量化估计的条件下,以耦合微观经济学中的产品转换曲线和等收入线获取最大效益的原理,将边际转换率应用于水库多目标优化调度方案决策,寻求防洪和发电矛盾对立转化的最佳均衡点。算例分析结果表明,模型方法不仅可以得到确定性来水条件下防洪和发电效益的最佳均衡点,而且还能得到考虑入库径流过程预报误差时的发电最大蓄水位的动态控制区域,为合理确定中小洪水时的起调水位和洪水的资源化提供了一定的理论参考。（3）基于改进VIKOR模型的来流不确定下水库多目标优化调度方案决策研究。针对传统水库多目标优化调度方案决策时往往忽略入库径流不确定性影响的不足,一方面对评价指标选用区间数,此区间数的上下限为以考虑入库径流预报误差下的模拟入库径流为输入时优化计算得到的最大和最小值;另一方面在采用博弈论集合模型对基于序关系分析法的主观权重和Critic法的客观权重进行组合赋权的基础上,对VIKOR模型进行改进以提高评价指标权重的可信度和合理性。并通过实例分析验证了模型和方法的合理性和实用性,为入库径流不确定下水库多目标调度方案决策提供了一种新途径。（4）考虑多元入库径流预报误差的梯级水库群短期发电调度风险分析。针对大型水库群短期联合发电调度风险分析时,下级水库入流不仅要考虑上级各水库入库径流预报误差的影响还要考虑区间入流预报误差的影响,而不同预报时刻的径流预报误差也有相关性的这一多元且相关的问题,在分析各预见时刻误差分布特点的基础上,采用t-Copula对多元径流预报误差函数进行联合拟合,建立了多个预见时刻的入库径流过程预报误差随机模型,对基于预报误差的预报径流过程进行随机模拟,进而对梯级水库群短期发电调度的风险进行相关分析。并通过实例验证了本文提出方法的可行性和有效性,本研究对梯级水库群短期发电调度具有一定的参考价值。