南水北调中线工程(简称中线工程)是缓解北京、天津、河北、河南四省市水资源短缺,推进社会经济发展和保障生态环境效益的国家重大战略设施。中线工程采用闸前常水位的运行方式,具有水位控制严格、水力控制难度大等的运行特点,在平稳运行及实时决策上难度较大,因而精准地预测闸前水位是控制渠段整体水位和实现实时调度决策的首要前提。本文面向中线工程实时调度及决策响应的需求,在中线工程现有数据条件下,探索基于水动力学和基于数据驱动的闸前水位模拟预测方法在中线工程的适用性。结合日常调度和管理需求,集成模型成果,设计“中线总干渠水位实时预警系统”,支撑中线工程运行管理及实时决策。主要内容和成果如下:(1)基于水动力仿真的中线工程水位模拟方法。通过概化中线工程节制闸、倒虹吸、分水口内边界,基于圣维南方程构建了南水北调中线干渠一维水动力仿真模型,模拟了京石段12个闸的闸前水位,分析了在现有数据条件下基于水动力学的水位模拟方法在中线工程适用性。(2)基于深度学习的中线工程水位模拟预测方法。采用TensorFlow深度学习框架,构建了三种不同深度学习结构的闸前水位实时预测模型,并选用Adam梯度优化算法加快模型收敛。模拟预测了中线工程京石段12个节制闸的闸前水位,实现了中线工程闸前水位实时预测。选取最佳水位预测模型,通过模型参数敏感性分析,研究了模型超参数及预见期对模型预测精度及计算效率的影响,给出了模型参数设置和预见期的设定建议。(3)中线工程总干渠水位实时预警系统及应用。基于中线工程日常运行调度的业务流程和实际需求,提出闸前水位分级预警方法及基于水位分级预警的实时调度规则。基于水动力仿真模型和深度学习水位预测模型在中线工程的适应性对比结果,以基于深度学习的水位实时预测方法作为中线工程闸前水位的预警方法,设计了“中线总干渠水位实时预警系统”,为中线工程日常运行调度和实时决策提供技术支撑。