我国面临着水资源短缺的严重问题,随着国民经济的快速发展和人口不断增加,这一问题愈来愈突出。由于各种不确定、非线性、多变量因素致使水库优化调度问题很复杂,致使在汛期水库的防洪和兴利这一对矛盾尤为突出。本文以洪水资源化研究为背景,以水库汛期抬高汛限水位的多目标决策和风险分析为主题,在综合分析现有研究成果及其所存在问题的基础上进行如下工作:采用分期分级模糊控制水库汛限水位提高其综合经济效益;对不同汛限水位的水库调度方案进行多目标决策,科学地选择调度方案;对水库调度方案的风险效益进行分析,从而使水库在适当的防洪安全前提下发挥出最大的兴利效益,为科学合理地调度水库提供了理论依据。本文主要研究内容和研究成果分述如下:1.概述了水文预报、水库水资源优化调度、水库调度风险分析的研究现状与进展。在水库流域由于下垫面情况变化、人类大规模取、用、耗、排水资源及全球气候变化对水资源的影响,使水库的来水径流序列与设计状况发生了不同程度的变化。作为对气候变化流域下垫面情况改变及人类强烈活动的适应性对策,提出了需要在原来水文系列基础上重新统计延长流域洪水频率,使水文统计结果更真实地反映已发生变化的水库径流。2.提出了分期分级模糊控制水库汛限水位的方法。该方法对汛期水库设计洪水频率进行模糊分期,在不同分期采用不同的汛限水位,从而在不增加防洪风险的情况下提高了水库的经济和社会效益;当实际洪水频率小于水库设计洪水频率时,再进一步抬高汛限水位,即所谓分级抬高汛限水位。为了使各分期的洪水设计频率等于设计洪水频率,需校核各分期的洪水设计频率。提出了采用跨期最大洪水频率计算各分期的洪水频率的新方法,以求得主汛期以外的其它各分期洪水设计频率等于按年最大洪水频率计算的主汛期洪水设计频率。给出了水库分期分级模糊控制汛限水位的拓扑图。3.阐述了多目标决策的基本理论,多目标决策的概念、权重设置、非劣解的生成方法。给出了几种典型的多目标决策方法,包括淘汰选择法(ELECTRE法)、理想点法(TOPSIS)、排序组织法(PROMETHEE)。提出在水资源配置时应采用多种方法对比分析进行优选决策,然后结合本领域专家的积累的知识和经验,得出科学可靠的结果。建立了水库调度复杂大系统的基于水资源投入产出的多层递阶优化模型,该模型是解决水资源系统分析中”维数灾”的有效方法,把水库风险作为子系统,在经济效益方面基于宏观经济的投入产出模型,使得模型的整体经济效益最大,而非局部某些行业经济效益最大,从而提高了优化的真实性和可靠性。4.概述了水库调度风险的基本理论与方法,分析了水库大坝及水库下游的防洪风险;采用概率论方法从理论上严格推导、建立了水库下游的风险率计算方法,该方法具有简单易行、实用性强的优点。5.以张河湾水库作为运用实践给出了分期分级动态模糊控制汛限水位的具体计算步骤;分别采用淘汰选择法、理想点法、排序组织法等对水库进行了有限方案的多目标决策,对这几种方法进行综合分析,结合本领域专家的丰富知识和宝贵经验,得出了科学的优选决策结果;对三种不同的汛限水位:478.5m、479.5m、480.5m,分别计算了水库大坝的风险率,与原来汛限水位相比提高了水库的经济和社会效益,得出了汛限水位可以提高到480.5m的结论。以上通过实例运用,验证了本文部分模型的正确性。6.论文最后进行了总结与展望。