在我国西南大比降河流的水能开发中,引水式开发方式由于坝体高度低,可以降低建设成本、淹没损失、移民数量和对生态环境影响而得到广泛采用。引水式开发方式的特征是需修建长距离引水隧洞。由于引水隧洞长,水流惯性大,为降低水击压力和改善机组运行条件,需修建调压室。长距离引水式水电站的水力过渡的特点是调压室水位波动周期长、振幅大、衰减缓慢,给水电站的运行造成了诸多不便。差动式相比阻抗式调压室相比通常振幅小、波动衰减缓慢,水力学性能好,然而天生桥二级闸门井垮塌事故使人们对差动式调压室的结构风险更为重视。本文综合考虑水力学性能与结构风险,以调压室最低涌波水位和升管主室最大水位差为优化目标,在分析现有多目标优化方法基础上,应用非支配排序多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ)对差动式调压室升管阻抗孔、升管面积、升管溢流堰高程和升管回流孔进行优化,得到两个优化目标(水力性能和结构风险)的Pareto前沿,并在此基础上对两个目标进行权衡分析。设置阻抗式调压室的长距离引水式电站为了降低涌波而减小阻抗孔,然而通过调压室底部透射到上游引水隧洞的水击压力也会增加。现有的水击穿室解析公式是基于瞬时水击波的,不能考虑阀门缓慢关闭的情况,因而不能应用于实际情况。本文在引水隧洞很长、压力管道末端阀门(水轮机)缓慢直线关闭的假设下,从水击基本方程出发,推导出阀门处最大水击压力上升与调压室底部最大穿室压力的理论公式。应用该公式的计算结果与基于特征线方法的水电站水力瞬变数值计算结果对比后表明公式计算精度很高,便于应用于工程实际。长距离引水式电站的涌波极值水位往往出现在组合工况中,国内外文献尚未得出对合工况下阻抗式调压室的涌波计算的解析公式。本文应用非线性微分方程的渐近分析方法对阻抗式调压室涌波方程在组合工况条件下进行研究,分别得到了先弃荷后增荷和先增荷后弃荷两种组合工况下调压室的极值水位计算公式。计算公式与采用四阶龙格库塔方法的调压室涌波微分方程的数值解吻合得很好。