近些年来，调水工程水量调度大多集中在宏观水量调度计划的研究工作，很少涉及到短期水量的精细化分配，调水工程大多数都是明渠输水，而明渠控制以灌溉渠道控制应用为主，对于大规模调水工程的渠道控制而言，实际应用十分有限。南水北调中线工程(以下简称为中线)作为我国重要的水资源配置大型工程，如何提出有效的方案提高输水效率和保障输水安全有着重要的研究意义。
　　本文构建了基于水动力模型和基于加权框架的竞争群多目标优化算法(WOFCSO)耦合的短期水量优化调度模型，以南水北调中线总干渠为研究对象，进行了实际调度工况的模拟和检验工作，验证模型的可行性和有效性，为调水工程的水资源优化调度提供了新的解决方案。本文主要研究内容如下：
　　(1)介绍了调水工程水量调度以及明渠运行控制研究的现状和不足，以南水北调中线总干渠为研究对象，提出了基于水动力模型和WOFCSO多目标优化算法耦合的短期闸门群优化调度模型，实现了复杂明渠调水工程的模拟优化调度，为实现复杂明渠调水工程的自动化提供了新的思路。
　　(2)提出了基于加权框架的竞争群多目标优化算法(WOFCSO)，其主要包含三个部分的内容，分别是基于成对竞争机制的竞争群更新机制、基于问题转换的加权优化框架和基于参考点的非支配排序环境选择策略，采用两阶段优化策略：常规优化策略和加权优化策略，最后，通过LSMOP测试函数集验证了算法的性能。
　　(3)针对中线调度存在的问题和不足，构建了中线短期水量优化调度模型，提出了长短时间尺度耦合闸门调整策略、空间尺度闸门聚合分解调整策略和动态变量范围选取策略，采用OpenMP多线程并行计算技术，实现模型的高效求解。
　　(4)介绍了中线短期水量调度计划的研究工作，对中线日最大分水变化量进行研究，得出了中线日最大分水变化量的合适值，通过周、日计划两层调度模型的嵌套优化，提供了日-时的短期全站式精细化闸门调控策略，为调度人员提供详细的调度策略指导。最后，以中线大流量调整中的典型工况生态补水为例，优化结果表明该模型可以很好的处理中线实际工况的优化工作，取得了很好的效果，验证了模型的实用性。