全球气候变化和人类活动作用对水资源管理提出了新的挑战。一方面,水文的稳态性假定丧失,全球大部分地区水文要素的特性,如均值和极值等都出现了明显的改变;另一方面,人类用水需求随社会经济发展发生动态改变,使得水资源开发利用的目标不再一成不变。水库是水资源开发利用的主要工具,非稳态条件下传统水库调度方式已不足以应对未来的水资源供给和人类用水需求,因此变化环境下的水库适应性调度成为当前水资源管理研究的重要问题之一。本论文从极端水文情势角度入手,定量分析了气候变化和人类活动对全球干旱演变的影响;然后从水库调度角度应对未来干旱的变化,建立了水库汛末蓄水风险对冲调度模型;最后采用风险对冲理论解析了传统水库调度图的设计,并分析了基于传统调度图的变化环境适应策略。本论文的主要研究内容和成果如下:(1)分析了未来全球干旱演变及其频率变化。基于多气候模式与水文模型耦合模拟结果,探讨了气候变化和人类活动对未来全球尺度气象干旱、农业干旱和水文干旱的干旱特征与极端干旱频率的影响。结果表明气候变化对极端干旱事件频率的影响大于人类活动,在纬度25°N-40°N和15°S-50°S之间,极端水文干旱重现期将显著缩短。(2)建立了水库汛末蓄水风险对冲调度模型。基于径流预报的不确定性,得到水库蓄水期末最大可蓄水量的分布,根据不同蓄水量分布所对应的蓄水效益和防洪损失,提出了两阶段汛末蓄水风险对冲模型,得到水库蓄水决策的最优准则和蓄水风险对冲规则曲线。丹江口调度案例表明,采用蓄水风险对冲规则的水库蓄水过程可以随预报信息进行动态蓄水,蓄水效果显著优于丹江口现行蓄水规则。(3)证明了传统水库调度图与风险对冲优化的理论一致性。围绕传统供水调度图设计中的三个基本问题,即供水基本调度线规律及设计、防洪库容设计和蓄水期与消落期划分,分别从理论分析和案例验证两个角度,解释了传统水库调度图背后隐含的风险对冲机制,证明了二者具有理论一致性。在历史径流条件下,传统调度图可以通过风险对冲优化得到。在此基础上,采用风险对冲理论,进一步分析了未来不同变化情景下基于调度图的适应策略。