随着我国各大流域水利水电工程的大规模规划、建设与投运,尤其是以三峡水利水电枢纽工程为核心的长江上游梯级水库群的建成投运,我国水电行业的研究重点已逐步从规划建设向水电站安全经济运行管理转移。在影响水电站运行的众多因素中,具有强不确定性、非线性特征的水文径流序列过程对水电站安全经济运行的影响尤为突出。水文径流序列蕴含随机、混沌等不确定性特征,加之上游水库蓄泄调控的影响以及水电站间信息共享机制的缺失,径流不确定性进一步增强,已有的径流预报方法尚不足以提供高精度、长预见期的径流预报信息,制约了水电站发电效益的充分发挥,不利于水电站安全经济运行。因此,如何准确描述水库来水的不确定性特征,并量化不确定性来水对水电站优化调度的影响,构建兼顾发电效益与欠发、过发风险的水电站效益-风险均衡发电优化调度模型,是水电站优化调度研究面临的一个工程难题。本论文以三峡水库为研究对象,围绕水电站安全运行过程中面临的不确定性径流影响问题,研究站点径流分布规律,提出了适用性较好的随机径流特征描述方法;在此基础上,建立了来水不确定影响下考虑风险的水电站发电优化调度模型,为水电站安全运行提供理论支持和决策依据。本文的主要工作内容和创新性成果如下:（1）为探明径流过程不确定性分布规律,研究径流序列随机模拟方法,本文引入高斯混合模型（GMM）建立日径流序列的联合分布函数;进而构建基于高斯混合分布的日径流随机模拟模型,采用期望最大化（EM）算法优化模型参数;以宜昌水文站历史径流数据驱动该随机模拟模型,模拟长序列径流数据。结果表明,与历史实测数据相比,模拟径流序列的相关系数、均值、标准差、偏度系数等各项常用统计参数误差均满足精度要求,表明了该日径流随机模拟模型用于描述不确定性径流的合理性与有效性。（2）为描述水电站入库径流序列的不确定性分布特征,研究适用于随机发电调度模型的多阶段径流情景集合,本文采用情景分析法,刻画径流时间序列的不确定性特征;针对传统情景缩减方法存在的效率较低、不适用于大规模初始情景集缩减的问题,引入基于改进混合度量指标的K-Means聚类方法对初始径流情景集进行缩减,获得典型日径流情景。结果表明,通过该方法获得的典型日径流情景与历史径流数据的均值偏差2.0%以内,标准差值偏差为5.4%,保留了历史径流数据的主要特征,验证了该方法用以生成典型径流情景刻画入库径流不确定性特征的有效性与适用性。（3）针对水电站来水不确定性带来的发电调度风险问题,引入经济学领域的半方差风险计量模型,构建半方差风险发电优化调度模型;以三峡电站为研究实例,建立以周为调度期,日为调度时段的短期发电调度模型,基于随机动态规划思想求解,结果表明,该模型可以实现水电站发电效益与发电风险的均衡;在此基础上,分析水电站过发风险、欠发风险与发电效益对风险厌恶系数的敏感性,通过绘制发电效益、发电风险等值线图,探求综合衡量不同发电风险的发电效益风险均衡最优区间,为水电站实际发电计划的制作提供理论依据与决策参考。