随着我国各大流域内大型水库群的相继建成,标志着我国水电工作的重点正处于从建设到管理的关键转型期。如何做好已建水库群的管理运行工作,最大程度上发挥水库群的防洪、发电、航运、生态等综合效益,实现水库群的优化调度和经济运行,是当前水库管理面临的首要任务和技术难题,也是目前水文水资源学科研究的热点和重点之一。论文以三峡水库以及清江梯级水库组成的混联水库群为研究背景,开展水库防洪和蓄水优化调度方法方面的研究,主要研究工作及成果如下：(1)回顾了水库调度理论和方法的提出及发展历程,阐述了水库防洪预报调度、优化调度、实时调度的研究进展,全面综述和总结了水库汛末蓄水调度中面临的问题,包括防洪风险问题、泥沙淤积问题以及环境和生态问题。(2)为克服群智能算法中普遍存在的早熟收敛现象,提出了一种新的基于DE算法和PSO算法的并行差分进化粒子群优化算法。前期利用两个分群并行搜索,保证了收敛速度,后期引入收敛因子,判断种群是否陷入局部最优,并利用扩展操作实现种群逃离局部最优区。选用具有不同典型数学特征的10个标准测试函数,进行100次独立仿真实验,验证了算法的优越性。(3)针对三峡和清江梯级水库群防洪补偿联合调度问题,建立了梯级单独和水库群联合防洪优化调度两种数学模型,运用加速收敛的POA算法,引入动态惩罚函数处理约束条件,采用优化、验证、调整三个模块迭代求解。研究结果表明,提出的初始解生成方法,加快了POA算法的收敛速度。选择最不利的1982年为典型年,荆江河段的防洪标准至少可分别提高到118年和136年一遇。(4)针对梯级水库防洪优化调度求解过程中存在的入库洪水过程的随机性,以及优化调度模型求解的复杂性这两方面的问题,提出了基于Copula函数的随机模拟方法,充分考虑了洪水地区组成方式的多样性和随机性,从而能模拟对梯级水库防洪调度最不利的情况；建立了梯级水库防洪优化调度模型,运用基于并行搜索思想的PDP算法,对优化调度模型进行求解。该方法既充分考虑了洪水地区组成的复杂性,又能快速的求解得到最优调洪过程,为梯级水库防洪优化调度研究提供一种新的思路。(5)分析了三峡水库汛末提前蓄水的必要性,在三峡水库现有优化调度和试验性蓄水方案的基础上,研究并拟定了30种汛末提前蓄水方案集,建立了汛末提前蓄水方案优选模型,从防洪风险和综合利用效益两个方面对三峡水库汛末提前蓄水方案进行了优选。建议三峡水库9月1日从145m起蓄,采用分段控制,均匀蓄水的方式,9月30日蓄水至168.0m。(6)应用Copula函数构建了联合分布及条件概率分布,通过随机抽样方法模拟得到三峡水库9月份随机入库流量序列。建立了三峡水库汛末提前蓄水时机优选模型,对9月份提前蓄水方案进行了优选,结果表明：若8月下旬来水为丰水,则9月下旬起蓄,月底均匀蓄水至166m；若来水为平水,则9月中旬起蓄,月底均匀蓄水至166m；若来水为枯水,通过加强实时监测,则可进一步提前至9月上旬起蓄,月底均匀蓄水至166m。