运行调度直接影响着长距离输水工程的运行安全和效率,是输水工程的中枢神经,对输水工程建设目标的实现具有决定性影响。为全面发挥南水北调中线工程效益、实现工程的规划目标、保障总干渠运行安全,需要根据中线工程特点和运行条件,研究科学的调度模型,开发高效的水量调度系统,以缓解可供水量、需调水量及渠道输水能力之间的矛盾,同时保证制定的供水计划能安全、高效的实施。论文依托“水体污染控制与治理”国家科技重大专项“南水北调水质水量联合调控与应急处置关键技术研究与运行示范”课题(2012ZX07205-005)和生产实践“南水北调中线一期工程总干渠供水调度方案研究与编制”项目,对南水北调中线水量调度系统中供水计划制定、水力学模拟模型、正常运行调度策略制定、系统集成等关键技术问题进行研究,并在南水北调中线京石段进行实际应用。论文主要研究内容如下：(1)分析了渠道运行自动控制的必要性,总结了现有渠道运行控制的方法和理论,提出了长距离输水渠道控制的特点和主要难点。(2)研发了南水北调中线供水计划生成模型。在已知水源水库可调水量过程、受水区需水过程等条件下,综合考虑渠道的输水能力、工程建设目标、用水户优先等级等条件,自动生成年、月供水计划,并可根据上一时段供水计划完成情况、最新来水情况、用户需求进行滚动修正。(3)研发了南水北调中线总干渠水力学模拟模型。中线总干渠的水流状态分为“明流”与“有压流”两大类。论文以Saint-Venant方程组作为模拟明流建筑物的基本方程,以低压管流方程作为模拟倒虹吸等有压建筑物的基本方程；模型离散、求解的基本思路与方法是：以节制闸为边界将全线分为若干渠段,渠段内部采用水流方程求解各水力要素,渠段之间以节制闸过闸流量方程为边界条件进行耦合,整个系统采用“二重迭代”的方式解决非线性耦合问题。(4)研究了南水北调中线总干渠正常调度前馈控制策略。论文根据渠段进出水量及渠段水体体积变化,制定了渠段上、下游节制闸的前馈流量过程,并根据南水北调中线工程运行特点和要求,实现了多渠段节制闸前馈流量过程的相互协调和衔接,从而制定了整个渠系的前馈控制策略。(5)研究了南水北调中线总干渠正常调度反馈控制策略。论文在对现有常用渠道控制方式进行调研和分析的基础上,根据南水北调中线工程的运行特点和要求,提出了多重嵌套的水位三点控制方式和水量三点控制方式。(6)构建了南水北调中线总干渠水量调度系统。采用数据库技术、计算机网络技术、地理信息系统技术,为各模型计算软件调用提供统一的操作界面,管理和维护各模型参数及运行结果,实现水量分配、闸门控制、输水调度等业务功能的一体化操作。