我国水资源在时间和空间上分布不均匀,区域间工业用水与农业灌溉用水矛盾也在日益加剧。因此如何使水资源合理的利用,解决水资源分布地域差异,缓解水资源供需矛盾成为研究的热点问题。而调水工程则成为解决这些问题的有效方法。随着调水工程的兴建,传统的供水工程变得复杂化。复杂供水系统是指构建水资源协调优化配置时建设的跨流域、多水源、多目标、多用户的引调水工程。系统一般由水源工程、泵站提水工程、输水工程等部分组成,具有水源多、跨区域广,泵站级数多,单级泵站供水管路距离长,扬程高,流量大等特点。同时复杂供水系统在宏观调配,流量计算上存在调度问题。泵站往往由于调度不当,导致运行失调,能源浪费。由于梯级泵站供水工程代表性强,运行理论和技术问题多,所以论文以梯级泵站复杂供水系统为研究对象,主要研究复杂供水系统的优化调度与安全运行问题。在前人研究成果的基础上,利用泵相似特性理论对梯级泵站变速调节时的各种开机台数匹配工况进行理论计算分析,建立水锤计算数学模型计算泵站水力过渡过程,提出水锤防护措施。结合山西省张峰水库供水系统开展复杂供水系统优化调度及安全运行研究,主要内容如下:(1)同型号水泵工频、同型号水泵变频,水泵工作点,泵站效率求解。(2)依据复杂供水系统的运行特性,采取变速调节的方法,实现梯级泵站流量平衡匹配。以梯级泵站供水系统效率最高为目标,提出张峰水库供水系统优化调度措施。(3)建立不同边界条件下的水力过渡过程数学模型,并对模型求解。(4)根据已建立的水泵稳态数学模型、水泵变速调节数学模型、水力过渡过程数学模型,应用编程语言及数据库,开发供水系统调度分析计算软件。(5)以张峰水库供水系统为例,进行泵站稳态及梯级泵站复杂工况(不同开机台数及变频台数组合)的数值模拟,并对泵站水力过渡过程进行模拟计算。为梯级泵站优化调度及安全运行提供技术支持。