我国洪涝灾害与水资源短缺并存,洪水的防范与管理成为我国乃至世界各地关注的焦点。随着社会的发展,利用先进的技术水平,充分发挥水利工程体系的作用,在确保防洪安全的前提下,提高洪水资源利用率是缓解我国水资源短缺的重要举措。对水库而言,利用预报信息的预报调度方式是提高洪水资源利用率的关键技术。我国水库大多数处于复杂库群系统中,并且考虑到水文预报的不确定性,本文以清河水库、柴河水库以及它们所在的水库群系统为研究背景。首先分析洪水预报精度及预报误差范围,其次研究基于优化抽样的水文预报模型不确定性分析方法,然后研究考虑预报误差的防洪预报调度方式和并联水库群联合防洪预报调度规则优化求解模型,最后研究并联水库群实施联合预报调度方式对水库及上下游的风险。主要研究内容和成果如下:(1)分析清河水库、柴河水库和水库群区间已有洪水预报精度的可利用性,并确定预报误差域。引用已有成果,清河水库产流预报精度达到94.1%,柴河水库产流预报精度达到90%,南清柴铁区间产流预报精度为82%,且较大洪水的洪量预报误差较小,满足预报调度方式的要求。汇流预报结果精度均较差,只能作参考预报。文中采用极大熵模型,确定出清河水库、柴河水库和水库群区间产流预报误差域。(2)将多目标优化抽样方法应用于洪水预报模型不确定性分析研究。首先介绍多目标 GLUE(Generalized Likehood Uncertainty Estimation)不确定性分析方法、ε-NSGAII抽样方法和不确定性评价方法,重点介绍ε-NSGAII优化抽样方法的非支配排序、精英策略和ε存档策略,可在抽样过程中动态储存和利用当前局部最优解,利用新信息引导搜索空间向期望的区域进行,找到多目标问题的Pareto解集;然后以运用新安江模型为洪水预报模型的清河水库为例,通过与传统抽样方法拉丁超立方体抽样(LHS)的比较,得出结论:基于ε-NSGAII抽样的GLUE不确定性分析方法的多目标表现有明显优于LHS的Pareto解集,抽样效率约为LHS的6倍,参数不确定性和洪水预报过程不确定性表现结果均更好。(3)研究考虑预报误差的防洪预报调度方式。以清河、柴河水库为例,分别考虑预报误差30mm和预报误差为0(预报准确)两种情况,分析两水库采用防洪预报调度方式抬高汛限水位的调洪结果,研究预报误差对单库防洪预报调度方式的影响。从防洪和兴利两方面对防洪预报调度方式和常规调度方式进行比较:考虑预报误差的预报调度方式在保证防洪安全的前提下,明显增加兴利效益,清河水库的汛限水位可从127.00 m抬高到127.60 m,柴河水库的汛限水位可从104.00 m抬高到104.90 m;水库增加兴利效益的同时也提高了防洪效益,清河水库从原汛限水位127.00 m开始起调,采用累积净雨为判别指标的预报调度方式调洪,明显降低了调洪最高水位值,柴河水库亦是如此。本文考虑预报误差的防洪预报调度方式增加了水库的综合效益。(4)建立考虑预报误差的并联水库群防洪预报调度方式优化模型及其求解方法。在研究预报误差对单库防洪预报调度方式影响的基础上,将优化技术与规划防洪预报调度方式相融合,首先给出预报调度规则的一般形式和推求步骤,建立并联水库群优化调度模型,采用优化方法求解各水库的预报调度规则和抬高后的汛限水位；然后以清柴水库群为例,优化制定清河水库和柴河水库满意联合预报调度规则并确定汛限水位动态控制域上限;最后与单库防洪预报调度和常规调度结果比较,清河水库和柴河水库的汛限水位分别可抬高到128.00 m和105.20 m,最大可使汛期增加兴利蓄水0.62亿m3。本文并联水库群防洪预报调度方式优化模型不仅高效快捷,减少工作量,而且制定出的调度规则可操作性强。(5)提出基于贝叶斯定理的汛限水位动态控制域上限风险分析方法,并将洪水预报不确定性分析结果用于水库群防洪风险分析。首先根据清河水库和柴河水库极大熵模型计算出的产流预报误差域,用积分的方法求出各误差区间对应的先验概率,当遭遇净雨预报误差Ai时,通过绘制的水位与频率关系曲线Zs～Ps内插或外延求出调洪最高水位Zst超过对应特征水位Zs的风险P(Z>Zs|A|=Ai);然后利用贝叶斯条件概率公式求出各频率设计洪水发生时遭遇不同预报误差的风险,此方法不仅能得出在不同净雨预报误差范围内,各频率设计洪水调洪最高水位超过对应特征水位的概率,并且可计算出各频率设计洪水发生时遭遇不同净雨预报误差的风险;最后分析清河和柴河水库群下游防洪控制站铁岭的最大组合流量分布和发生的概率,为并联水库群的联合预报调度提供决策支持信息。