南方山丘区是我国社会经济的重要组成部分,保障南方山丘区的水资源供给对于我国经济社会的可持续、高质量发展具有重要的战略意义。南方地区水资源相对丰沛,但时空分布不均。带有补库泵站的水库供水系统是南方地区最具特色和代表性的供水系统。现有的这类水资源优化调度模型均未充分考虑水库调度准则约束;传统函数优化方法难以应对这类高维问题的“维数灾”,遗传、粒子群等现代启发式算法无法高效处理具有水库调度准则这类判断性约束的最优化问题,且无法保证全局最优解。因此,开展南方山丘区（多）水库-（多）泵站系统水资源优化调度方法研究,具有一定的应用价值和学术意义。主要研究工作和研究成果如下:（1）开展了“单库”与“单站”水资源优化调度方法与应用研究。以年内供需水量偏差的平方和最小为目标函数,水库各时段供水量和弃水量为决策变量,水库年可供水总量、水库调度准则等为约束条件,构建“单库”水资源优化调度模型;以年内供需水量偏差的平方和最小为目标函数,泵站各时段提水量为决策变量,泵站年可提水总量（水权）、泵站提水能力等为约束条件,构建“单站”水资源优化调度模型。针对“单库”和“单站”优化模型的特点,采用一维动态规划优化。以江苏省南京市六合区的大泉水库为例,同常规调度相比,“单库”优化的本质是通过调整缺水分布,消除个别时段的严重旱情,其中平水年（50%）最大时段缺水量减小77.8%,干旱年（75%）最大时段缺水量减小83.9%。（2）开展了“单库-多站”水资源优化调度方法与应用研究。对于由调蓄水库、补库泵站和调水泵站所构成的“单库-多站”系统,以系统年内供需水量偏差的平方和最小为目标函数,水库各时段供、弃水量和泵站各时段提水量为决策变量,系统年可供水总量（包含水库来水和补库泵站补水）、调水泵站年总提水量、水库补水和弃水调度准则等为约束条件,构建“单库-多站”系统水资源优化调度模型。针对模型特点,提出“单库-多站”动态规划逐次逼近方法,将二维优化问题转化为“单库-单站”一维动态规划和“单站”一维动态规划的迭代计算。以江苏省南京市六合区的河王坝水库及其补库泵站和调水泵站的“单库双站”联合调度为例,进行模型和算法的应用研究。同常规调度相比,本文采用的优化调度方法能够充分发挥系统蓄、引、提联合调度的优势,通过减少系统弃水,在特殊干旱年（95%）灌区缺水量减小5.9%,提高系统水资源利用率。（3）开展了并联“多库-多站”水资源优化调度方法与应用研究。以系统年内供需水量偏差的平方和最小为目标函数,各时段水库供、弃水量和泵站补水量为决策变量,系统总可引水量、水库可供水量和水库调度准则等为约束条件,构建并联“多库-多站”水资源优化调度模型。针对模型约束复杂但仅含有一维大系统耦合约束的特点,提出了并联多库多站分解-动态规划聚合方法,可将L+1维动态规划问题直接转化为L+1个一维动态规划的顺序递推过程。将上述模型和算法应用于江苏省南京市六合区的金牛山、河王坝、山湖和大泉四座并联水库及其补水泵站的联合调度中。与常规调度相比,优化后系统干旱年（75%）总缺水量减少76.5%,且最大时段缺水量减小98.9%。证明该方法可以在有限的系统补水总量下,合理配置各个水库的补库水量,实现系统供水效益的最大化。（4）开展了串联“多库-多站”水资源优化调度方法与应用研究。以系统年内供需水量偏差的平方和最小为目标函数,各时段水库供、弃水量和泵站补水量为决策变量,大系统总可供水量约束、水库可供水量和水库调度准则等为约束条件,构建串联“多库-多站”水资源优化调度模型。有别于并联系统,串联“多库-多站”系统中,上游水库可以引提下游水库的弃水进行补库,水库间存在直接的水力联系。针对该特点,提出了串联多库多站分解-动态规划聚合方法,将大系统分解为L个“单库-单站”子系统,然后以“单库-单站”子系统为阶段,采用动态规划进行大系统聚合模型的逆序递推,其实质是将L+1维动态规划转化为1个在聚合模型一维动态规划中嵌入L个子系统模型动态规划的嵌套过程。将上述模型和算法应用于江苏省南京市六合区山湖水库、泥桥水库及其翻水线所组成的“两库两站”系统。通过与常规调度的对比,证明该方法可以实现系统的水资源再分配,达到以丰补歉的目的:在干旱年（75%）通过增加胡庄站的调水量,从而消除山湖水库的弃水,减少2.5%的山湖水库补水量（肖庄站提水量）,同时弥补泥桥水库的缺水。同时,将多库多站分解-动态规划聚合方法和以粒子群算法和遗传算法为代表的现代启发式算法进行对比分析。实例证明:从最优性的角度,基于动态规划的分解聚合算法可获得全局最优解;粒子群算法和遗传算法的求解结果具有随机性,且与参数选择有关,往往获得的是局部最优解。从高效性的角度,分解-动态规划聚合方法的实际运算时间仅为粒子群算法的14.3%、遗传算法的15.6%。综上所述,本文构建了“单库”与“单站”、“单库-多站”、并联“多库-多站”和串联“多库-多站”系统水资源优化调度模型,与现有的水库水资源优化调度模型相比,模型中包含了水库调度准则这类判断性约束。提出的并联“多库-多站”水资源优化调度数学模型的分解-动态规划聚合算法和串联“多库-多站”水资源优化调度数学模型的分解-动态规划聚合算法,具有高效、全局最优的特点,不仅能够破解传统函数优化方法求解高维模型的“维数灾”,还能克服现代启发式算法（罚函数处理约束）无法高效处理判断性约束的缺点。成果不仅可以解决丰水地区类似“多库-多站”系统的水资源供需矛盾,还可以为求解这类含有判断性约束的复杂系统优化问题提供借鉴和参考。