随着水电开发建设事业的快速发展,我国已规划建成包括金沙江、雅砻江、长江上游、澜沧江等在内的十三大水电基地,水电能源开发利用的重心逐步向梯级水库群联合优化调度管理转移。通过充分挖掘梯级水库水文、库容补偿效益,梯级水库联合优化调度能够提高梯级防洪、发电、航运、供水、生态等综合利用效益,实现流域水资源的高效利用。梯级短期优化调度作为中长期优化调度的最终执行单元,能够直接用于指导梯级水库实际调度运行。然而,传统梯级水库短期调度模型采用尾水位曲线法计算水库下游水位,其未考虑下游水位变化的“后效性”,不足以准确描述水电站的尾水位特性;此外,传统水库调度模型大多采用综合出力系数法或基于厂内经济运行最优流量分配计算出力,综合出力系数法未考虑电站不同运行工况之间的差异,厂内最优流量分配计算方式偏理想化,实际中由于安全稳定运行要求电站厂内运行方式难以达到最优。上述存在的问题使传统调度模型难以准确描述水电站实际运行过程,导致所编制的调度方案在实际执行中产生偏差,造成水能资源浪费。为此,如何构建合理、准确的短期优化调度模型,制定更加符合电站实际运行的优化调度方案,从而提高水电站实际发电效益、保障水电站安全稳定运行是亟待解决的关键工程问题。针对此问题,本文基于数据挖掘、水电能源学、运筹学等理论与方法,围绕短期调度方案的准确性、梯级水库短期优化调度模型及求解算法等问题开展研究,主要研究内容和创新成果包括:（1）为获得梯级短期优化调度建模的准确基础数据,提高短期调度方案的可靠性,建立了基于随机森林-高斯过程回归的电站水能计算（N（28）KQH（28）Q/μ）关键变量--下游水位Zd、流量耗水率μ预测模型。分考虑后效性和不考虑后效性两种情况构建备选因子集,采用随机森林对备选输入因子进行筛选后,建立高斯过程回归预测模型。结果表明,考虑后效性的预测模型预测精度得到大幅提高,并在滚动预测中仍保持较好的预测性能。将下游水位、流量耗水率预测模型集成至梯级水库调度计算模型中,显著提高了调度模型水能计算精度,为水库调度方案的准确编制提供可靠支撑。（2）基于对电站下游水位、流量耗水率变化特性的准确描述,围绕梯级水库实际运行对优化调度方案的可靠性要求,建立了综合考虑回水顶托、下游水位变化后效性、水流传播时延的梯级水库短期发电优化调度模型,提出了基于扩展型逐步优化和引力搜索的混合优化算法（EPOA-GSA）对所建模型进行求解,通过扩展型逐步优化算法进行外层寻优,利用引力搜索算法进行内层寻优。实例计算表明,所建模型能够更加准确地描述电站实际运行过程,所提算法在保证优化结果质量的同时具有较高的求解效率,为梯级水库短期优化方案的准确、高效制定提供一条有效途径。（3）针对梯级水库非汛期和汛期不同的调度任务,分别建立三峡电站响应调峰需求的梯级电站发电-蓄能耦合模型和三峡水库响应洪水调度需求的梯级发电量最大模型。发电-蓄能耦合模型能在三峡电站发电计划确定下,均衡考虑三峡电站耗能和葛洲坝电站发电量对葛洲坝电站运行过程进行优化,使得梯级整体效益最优;汛期梯级发电量最大模型在满足防洪调度指令需求下,充分考虑泄水设施调度运用,优化梯级电站运行方式,提高梯级电站发电量,对于指导梯级水库在防洪调度要求下的优化运行具有重要意义。