洪水灾害是全球发生频率最高、范围最广、破坏最严重的自然灾害之一，在全球气候持续变化的背景下，洪水的强度、频率和严重程度均呈现出增加的趋势。因此，全球气候变化下的防洪问题是世界各国尤其是洪灾严重地区面临的重大挑战，也是国内外学术研究的热点和难点问题之一。气候变化已经改变了已有的水文稳态规律，使流域洪水序列形成的一致性不复存在，导致传统的基于一致性假定的水文频率计算方法不再适用；同时，流域水库群的建设，不仅增加了设计洪水计算的复杂性，而且对水库群的汛限水位设计提出了更高的要求，即兼顾水库群的整体防洪效益和兴利效益。因此，本文针对变化环境下水库群防洪设计中存在的问题，同时考虑水文序列的非一致性以及洪水的地区组成特性，提出变化环境下水库群设计洪水计算方法：并基于水库群设计洪水，提出变化环境下水库群汛限水位的联合设计方法，不仅对提高流域的综合效益和水资源利用效益具有重要作用，同时也为变化环境下水库群联合防洪规划提供理论基础和技术支撑。此外，针对水库实时防洪调度中的风险问题，基于汛期径流特性，研究水库实时防洪库容频率曲线和实时防洪风险，为水库的实时防洪调度运行提供依据。主要研究内容和成果如下：(1)基于汉江上游流域洪水序列，采用变异诊断系统和时间序列分解与合成法进行非一致性检验和非一致性水文频率计算，推算安康水库设计洪水过程。结果表明，安康、石泉和区间的年最大洪峰序列均发生跳跃变异，且变异年份分别为1985年、1990年和1987年；安康水库的设计洪峰流量与原设计值有明显差别，5年一遇洪峰和20年一遇洪峰较原设计值偏大，100年一遇以上洪水较原设计值偏小。(2)基于汉江上游流域非一致洪水序列重构结果，采用Copula函数法和地区组成法分析安康水库设计洪水的地区组成规律，推求水库群设计洪水过程。结果表明，典型组成、同频率组成1、条件期望组成1中石泉洪水所占比重较大，对防洪较为有利：而最可能组成、同频率组成2、条件期望组成2中区间洪水所占比重较大，对防洪较为不利。(3)基于非一致条件下安康水库设计洪水过程，构建耦合防洪与兴利的汛限水位多目标优化模型，采用多目标布谷鸟搜索算法（MOCS)进行求解，确定安康水库的汛限水位和对应的防洪规则,并分析汛限水位与水库校核水位以及发电量的关系。结果表明,安康水库的汛限水位最高为322.67m,低于原设计值,对应的水位判别参数分别为326.22m和329.42m,均高于原设计值。考虑到设计洪水的变化,有必要在发生中小洪水时,通过石泉水库分担部分防洪任务来抬高安康水库的汛限水位,提高水库群的整体效益。(4)在确定石泉-安康梯级水库群联合防洪调度方式的基础上,根据水库群设计洪水过程,构建基于联合防洪调度的水库群汛限水位联合优化模型,采用MOCS算法进行求解,确定梯级水库群的联合调度规则和汛限水位联合设计方案,并分析不同洪水地区组成对水库群防洪的影响和差异,以及联合运行和单库运行下安康水库调洪结果的差别。结果表明,石泉水库在20年一遇及以下洪水时,可以充分发挥水库的拦蓄作用,减少下游安康水库的洪量;在100年一遇及以上洪水时,可以发挥水库的削峰作用,减小下游安康水库的入库洪峰。相比安康水库单库运行,水库群的联合运行可以在保证下游防洪安全的前提下,抬高下游安康水库的汛限水位,并降低各频率下安康水库的调洪高水位,尤其是100年一遇及以下洪水。遇中小洪水时,不同洪水地区组成下安康水库调洪过程差别不大,但是遇100年一遇以及以上洪水时,不同洪水地区组成下安康水库调洪过程差异明显。(5)根据水库时变防洪库容,构建基于龙-刘梯级水库群联合防洪调度的龙羊峡水库实时防洪风险模型,对汛期径流过程以及设计洪水过程进行调洪计算,确定龙羊峡水库实时防洪库容频率曲线和实时防洪风险。结果表明,随着调度期的缩短,龙羊峡水库所需要预留的防洪库容逐渐减小,并且7月1日和8月1日水库所需防洪库容差别不大,而9月份水库所需防洪库容明显减小;龙羊峡水库在7月1日和8月1日的防洪风险差别不大,9月1日与9月16日的防洪风险差别不大,而水库在9月1日的防洪风险相比7月1日明显减小。