水资源是人类生存之本,是人类社会发展不可或缺的基础物质需求之一,与社会经济发展的各个方面息息相关。人类的发展进步往往伴随着水资源利用水平的提高,用水方式也从古老的沿水域取用发展为兴建水利工程来满足不同的用水需求。水库是水资源利用最基本的方式,常常具备兴利防灾等功能。近年来,水资源短缺、用水过度、水污染等现象使得水生态问题日益突出,这使得人们对水库的定位及需求有了新的变化,如何实现水库由以往的常规防洪、兴利等调度向兼顾合理改善和解决水域周边生态环境问题成为水利学者研究的热点。本文针对白洋淀及其上游河道的生态环境恶化等问题,综合考量白洋淀上游五座典型水库,分析归纳水库群入库流量演变规律,梳理水库群保障周边生产、生活等用水情况,在水库群原有调度规则的基础上增加生态供水约束,探讨联合调度规则,采用遗传算法求解及方案模糊优选进行方案寻优,以期实现水资源的合理调配,最终实现白洋淀及其上游河道生态环境的改善。本文的研究工作及成果如下:(1)整理长系列入库径流资料,分析并归纳了水库群径流演变规律,指出近年来水库入库水量呈现明显下降的趋势;梳理了白洋淀上游五座水库的历年供水资料,明晰了各水库的供水情况;面对新形势下雄安新区规划需求,以白洋淀不同生态需求为目标,构建了适宜、最小两种生态情境,并将适宜、最小生态水位7.81m、6.92m对应的适宜、最小生态需水量2.48亿m~3、1.51亿m~3作为基于生态的水库群联合调度的参考。(2)针对王快、西大洋水库实现水库连通后的联合调度具有主从递阶结构,提出了基于双层规划的供、调水规则,构建上层的调水规则及下层的供水规则,通过双层规划模型的确定及求解,并将欧式距离最小的点作为双层规划的满意解,该点处的调度方案可以使王快-西大洋联合调度在生态供水量、供水保证率以及引水量目标间达到相对平衡。(3)提出了利用水库蓄水量及供水时间将调度图划分为不同区域的方法,制定了基于聚合水库的供水优化调度规则,建立了水库联合调度模型,并采用NSGA-II进行求解得到满足目标函数的Pareto解集。由于解集中各目标之间的存在竞争协同关系,其中:生态供水保证率与农业供水保证率之间的竞争关系较为明显;农业供水保证率与综合缺水率两个目标的相对优属度的差别较小,因此两者之间存在一定的协同关系;生态供水保证率与综合缺水率之间既存在一定程度的竞争关系又存在一定程度的协同关系,因此不存在使三个目标值同时达到最优的解。(4)利用多目标模糊优选法从可行调度方案中得到满意解,选出相对隶属度最大为0.605的第141解为最优解。基于最优解得到了优化调度方案,设置了由高到低三条控制线分别为农业供水限制线、生态供水限制线、城镇生活限制线,将聚合水库的运行区间分为五个供水决策区:I区-正常供水区;II区-农业供水限制区;III区-生态供水限制区、IV区-生活供水保障区、V区-死库容区。将优化调度规则与传统调度应用于长系列实测资料,结果表明:通过优化调度得到的调度规则是合理且适应调度需求的,可满足平水年适宜生态用水、枯水年最小生态用水,为决策者进行基于生态的水库群优化调度提供了参考。