水利调度优化理论的研究和实施开始于20世纪40年代至50年代初期。当时主要是应用古典优化理论，研究单目标水库的最佳调度（运行）方案。自50年代中期以来，由于现代应用数学和电子计算机技术的迅速发展，系统分析方法和优化理论逐步被引入到水利工程运行调度中来，并与过去传统调度技术相结合，使得水利调度优化技术得到了更快的发展，在实践上已见成效。中国自20世纪50年代后期开始进行这方面的研究。70年代以来，结合生产实践，在一些大型水库及水电站（如柘溪、丰满、新安江、狮子滩等水电站，以及丹江口水利枢纽和黄河上游梯级电站、古田溪梯级电站等）拟定了优化调度方案，通过实施使发电效益及综合利用效益均有一定的提高。

包括：明确所研究问题的内容和边界条件，确定预期目标，建立数学模型；选择适当的优化方法，对数学模型求解；检验模型效果。

建立数学模型 　①拟定输入函数──径流过程，根据径流描述方法，可分为随机径流过程和确定性径流过程;②根据工程运用准则和效益函数，建立目标函数;③按照工程规模、设备能力、系统边界条件以及特定的限制条件等建立约束方程；④建立水量平衡和能量平衡方程（状态方程）。

模型求解 　求解方法一般为:在一定约束条件下,求目标函数的最优解。早期曾利用多元函数求无条件（不考虑约束条件）极值,利用拉格朗日乘子求条件极值,利用变分法求泛函(目标函数用泛函表示)极值等。这类方法由于不适应随机模型求解，而在应用上受到局限。自20世纪50年代中期以来，较广泛地应用动态规划法（包括微分动态规划、增量动态规划等）拟定水库优化策略，能较好地解决随机过程和多种约束条件的求解问题。对于多库或多种水利工程联合调度，常应用系统的分解和协调理论，分层次求解统一调度的最优策略。

效果检验 　一般采用长系列水文资料分别进行优化方案和常规方案调度计算，要求优化方案在满足各种约束条件(包括正常供水或供电)的前提下，经济效果（发电量或供水量）较常规方案为佳。