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提出了以水耗量最小化的梯级水电站联合发电优化模型。结合水库水体能量形式，针对大型水库的自然形状和蓄水特性，分析了水库水体分布及其对压力引水管人口处的力学作用形式，建立了基于水库水体分级的水库能源产生模型。研究了水库水流在压力引水管的输移过程，建立了水体微元所含动能、势能、压能的转化模型，研究水电机组输出功率形成机理与数学表式。重点研究了在给定的负荷下耗水量及其优化方式。最后以红水河流域梯级水电站为实例，进行了仿真计算，仿真结果表明：该模型能正确、有效地指导水电站充分利用水资源，提高梯级水电站群联合发电效益