水利是经济社会发展的基本条件、基础支撑、重要保障。加快水利发展改革是我国当前时期的重要战略,全面保障城乡居民饮水安全成为“十二五”期间加快水利发展改革的重要目标。城市原水系统是城市生活、生产、环境的主要水源,原水系统的健康可持续发展,是全面建设小康社会的必要条件。对原水系统的科学调度管理,不可脱离水资源具有“水质”与“水量”双重属性高度统一的现实,研究城市原水系统优化调度问题,必须从水质水量联合调度出发,探索水质-水量-调度目标之间的相互影响规律。本文针对城市饮用水安全保障问题,以城市原水系统为研究对象,分析原水系统结构特征,探讨原水系统水质仿真模型与水量调度模拟模型,在传统水量调度的单一模式基础上,构建水质水量控制耦合模型,提出水库群水质动态过程评价决策方法,利用已有的水质检测系统及水库调度信息管理系统等信息采集平台,开发城市原水系统水质水量联合优化调度的决策支持系统；所建立的调度系统与水源污染源监控系统、水厂工艺调控系统等共同构成城市水源安全保障体系,能够提高水源供水安全保证率,从源头上有效缓解了水厂应对突发水源污染的应急处理压力,为城市居民创造安全的饮用水条件,促进国民经济发展和社会稳定。通过研究取得的主要成果如下：(1)建立了城市原水系统水质模型。根据原水系统的结构特征,以水质迁移转化基本方程及水质指标生化反应原理为基础建立原水系统水质模型。针对原水系统水质模型具有多输入多输出和存在关联水质指标的特征提出水质模型的改进方法；运用粒子群算法和梯度法相结合,对模型进行多参数同时优化；利用模拟结果与实测数据比较验证模型的合理性。(2)建立了水量优化调度模型和计算机仿真模型。在分析深圳市原水系统水厂需水量变化规律的基础上,提出水厂需水量简易预测方法及雨洪资源的简单估算方法,利用供需平衡动态模拟技术建立原水系统水量优化调度模型,采取大系统分解协调原理进行模型求解；运用图论、可拓分析、数据结构及计算机面向对象技术,研究复杂原水系统网络结构的计算机动态存储技术,并设计、开发基于面向对象的原水系统计算机仿真模型。(3)提出了水库群多组分水质水量联合调度方案决策评价方法。通过分析水库群多组分水质动态过程评价问题的特征,提出调度方案三维信息空间结构描述方法；以单因子水质评价方法及综合指数评价方法为基础,构建单因子污染指数(SFPI)评价指标；以SFPI与水库蓄水量为基本指标建立评价指标体系,提出水库群多组分水质动态过程评价决策方法,应用该方法对原水系统水质水量联合调度方案进行评价决策,同时作为原水系统水质水量控制耦合模型的优化调度目标之一,为水质水量联合调度决策提供新思路。(4)建立了原水系统水质水量控制耦合模型。运用大系统理论分散控制原理及定性控制方法,以单个水库作为控制基本单元,构建水质-水量反馈控制基本模型；运用定性推理及定性数学方法,预测水库群之间水质指标相互影响规律,采用决策树分析方法分析水质水量调控策略,生成决策树形式的调控策略集,并将决策树植入策略分析器,建立水质水量控制耦合模型；分析水量优化调度与水质模拟在网络空间求解顺序上的矛盾,基于图的深度优先与广度优先混合遍历算法,探讨了原水系统水质水量控制耦合模型的时间、空间两个维度的求解方法；通过实例分析,验证模型的合理性以及水质调控效果。(5)设计开发了深圳市水源调度管理系统。通过分析深圳市水资源管理机制以及水源调度业务,确定深圳市水源调度的主要需求；根据已有信息采集平台,进行系统架构设计；介绍了系统的主要功能以及部署、应用情况。该系统为提高我国城市水资源调度管理技术水平提供主要技术支撑。