我国是一个水资源严重缺乏的国家，且径流年际分配很不均匀。近年来随着气候变化，导致国内许多地区水资源短缺情况愈发严重。如何有效提高水资源的利用率已经成为国内水资源与环保领域迫切需要解决的科学难题。近年来，随着水电站的大规模投产和运行，管理者逐渐认识到梯级水库联合调度是对水资源优化配置的一种重要手段。但是梯级水库之间是以水力联系作为连接的“纽带”，各水库自身又需要满足一系列复杂的等式和不等式约束，急需高效的求解方法和科学的理论来处理梯级水库优化调度问题。本文围绕梯级水库群优化调度展开研究，主要研究内容和成果有：
　　(1)提出了梯级水库群发电调自适应正余弦算法。该算法以正余弦算法为基础，引入精英引导进化策略增加种群中优秀个体位置信息，改善了算法探索和开发之间的平衡；引入拟对立学习策略增加个体在可行域中的搜索范围，有效提高了算法效率；引入非等概率变异策略增加种群中精英个体信息共享，防止了搜索过程中种群多样性急剧减少。24个CEC2005函数结果表明，所提算法在数值函数优化中较正余弦算法有更好的搜索性能和鲁棒性。最后，以乌江流域梯级电站作为工程背景并结合发电调度模型，使用自适应正余弦算法进行求解，结果表明自适应正余弦算法能够实现梯级水库群发电效益最大化，具有良好的可行性和工程实用性。
　　(2)提出了梯级水库群调峰调度精英灰狼优化算法。该算法以灰狼优化算法为基础，引入拟对立学习策略寻找更好个体位置，提高了算法效率；引入多精英个体变异策略在搜索过程中保留了精英个体，并增加了种群多样性；引入弹球边界处理策略削除了不可行解对种群进化影响，提高了算法收敛精度。12个基准测试函数结果表明，所提算法在数值函数中较其他经典算法具有更好的收敛性能、可行性和鲁棒性。最后针对梯级水库调峰问题介绍了一种常用的复杂约束处理策略，分别以大规模梯级水电站和乌江梯级电站作为工程背景结合调峰调度模型，使用精英灰狼优化算法进行求解，结果表明精英灰狼优化算法能够为电网提供有效调度方案并为梯级水库调峰调度运行提供科学依据。
　　(3)提出了梯级水库群生态调度混合引力搜索算法。该算法以引力搜索算法为基础，引入莱维局部搜索策略对全局最优个体位置附近搜索，提高了算法收敛速度；引入混合变异策略避免种群“早熟收敛”，增加了种群多样性；引入精英选择策略保留了种群中优秀个体，提高了子代个体质量。24个基准测试函数表明，所提算法在数值函数中能够克服传统优化算法易早熟收敛缺陷。最后，总结了几种常用的生态流量计算方法，以乌江梯级电站作为工程背景并结合生态调度模型，使用混合引力搜索算法进行求解，结果表明混合引力搜索算法的工程实用价值并能够为梯级水库生态调度提供合理有效的解决方案。