密云水库调蓄工程是为了解决南水北调来水与北京市用水过程不匹配而设置的大型调蓄工程，从团城湖引水，经九级泵站加压调水至密云水库。沿线水工建筑物多，包括渠道、泵站、倒虹吸、渐变段等，实际调水过程复杂。在工程运行初期和正常运行期还会面临不同的调水任务，要求梯级泵站系统在各种不同的工况下都能实现高效运行，因此需要对梯级泵站系统展开优化运行研究。　　本文针对密云水库调蓄工程的特点，建立了水力学仿真模型和泵站优化运行数学模型，以便准确模拟调水过程，提出高效运行方案，为梯级泵站调水系统优化运行提供技术支撑。主要的研究成果如下:　　(1)针对密云水库调蓄工程反向输水的特点，通过开发渠段模块、泵站模块、倒虹吸模块、渐变段模块等，进行模块化建模，形成了一个可以全局求解的、能够自适应的、具有模块化结构的泵站群水力学仿真模型;并且利用建立的水力学仿真模型，进行了渠道和泵站联合运行的水力学特性研究;　　(2)以泵站模型试验为基础，对试验数据进行拟合，在换算原型抽水机组性能时，考虑传动效率和电机效率，得到泵站抽水机组原型特性曲线;在此基础上，利用插值算法，计算出各泵站抽水机组工况点，确定任意扬程和流量条件下对应的抽水机组效率和叶片角度;　　(3)针对梯级泵站系统联合运行的调水方式，基于动态规划法的思想，以泵站运行效率最高为优化目标，建立了单级泵站流量优化分配数学模型和梯级泵站系统扬程优化分配数学模型;根据工程设计参数，综合考虑各级泵站在不同水泵机组投入工作时可以运行的流量、扬程区间，进行合理的离散，确定出了在实际调水过程中梯级泵站联合运行的所有工况点，得出了单级泵站在这些工况点下的流量优化分配方案，以及梯级泵站系统联合运行扬程优化分配方案。　　本文是对密云水库调蓄工程梯级泵站系统优化运行的理论性研究，要实现在实际调水过程中的应用，还需结合工程运行实践做进一步研究。