水资源是人类生存发展的物质基础,是可持续发展的重要保障。当今水资源供给与需求之间形成的尖锐矛盾,使社会经济以及生态环境系统受到了严重威胁,这一矛盾已成为人类社会发展的制约因素。特别是在农业用水当中,在灌溉水资源有限的情况下,如何对灌区现有水资源进行合理的优化调度,获得最大的灌溉效益受到人们普遍关注。因此,作为解决水资源问题的最重要手段,水资源优化调度的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文以可持续发展作为水资源优化调度的指导思想,在总结分析当前我国水资源优化调度研究现状的基础上,运用系统论的观点分析了灌区水资源特点,以查哈阳灌区水资源优化调度为实例,基于大系统分解协调技术,应用实数编码的加速遗传算法求解灌区水资源优化调度的最优控制模型,实现了水资源在用水部门间及其作物各生育阶段水量的优化调度,为灌区水资源优化利用提供决策依据。具体研究以下几个方面:(1)分析了水资源优化调度问题的提出背景及依据,综述了国内外水资源优化调度的研究现状,阐述了水资源优化调度理论及方法,并从可持续发展战略出发,指出在灌区水资源优化调度中存在的主要问题及今后努力的发展方向。(2)系统地阐述了生态系统及生态需水理论,从不同角度概述生态需水的定义,分析生态需水的特性,分别从河道内与河道外考虑生态环境需水量,给出其生态需水量的计算方法及其优缺点,并确定利用蒙大拿法计算河道内生态环境需水量。(3)以可持续发展思想为指导,预测灌区各水平年各部门的需水量和供水量,在此基础上对灌区不同水平年不同保证率下进行了供需平衡分析。(4)详细介绍了大系统理论及遗传算法,根据灌区水资源供需特点,提出了灌溉系统水资源优化调度的大系统分解一协调递阶模型及其基于实数编码的加速遗传算法,并根据大系统理论建立了灌区水资源优化调度模型,提出了基于大系统分解协调技术与遗传算法相结合的模型解法。该调度模型以灌区综合效益最大为目标,通过制定约束条件,确定水资源优化调度方案,利用Matlab语言编制程序实现灌区水资源的最优调度。同时以作物水分生产函数为基础,建立了作物各生育阶段水分生产函数模型,确定了水稻不同阶段水分敏感指数,对作物各生育阶段的水量进行优化调度,从而确定灌溉水的最优调度过程,为水稻科学合理配水提供了科学依据。(5)以灌区水资源优化调度模型为基础,对查哈阳灌区水资源优化调度进行了实例研究。优化调度成果对该灌区的水资源可持续利用具有指导意义。