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在我国西北干旱区,特别是在以农业发展为主的区域,水资源短缺是制约经济可持续发展的重要因素。随着社会经济的发展,水资源短缺日益严重,加之未来来水不确定性的增加,水资源矛盾更为加剧。因此,对干旱地区开展以节水为前提的水资源优化配置研究具有重要现实意义。本文以干旱区典型流域开都-孔雀河流域为研究区,基于历史和未来的供需水以及相关社会经济资料,运用系统动力学模型(System Dynamics Model,SD)和区间两阶段随机规划模型(Interval two-stage stochastic programming model,ITSP),开展了基于节水的研究区水资源优化配置研究。研究结论如下:(1)流域内未来需水及经济指标预测通过有关资料,统计了4个用水单元(第一产业、第二产业、第三产业和生活用水)的用水资料并计算了生态需水量,利用灰色预测法和Logistic模型对流域内经济社会指标做了预测,建立了水资源可持续发展的系统动力学(SD)模型。通过模型检验表明,模拟结果能较好地预测未来的水资源需求状况,并识别了敏感参数,基于对这些参数的调节设置不同的节水情景,为后续的水资源配置提供了较好的数据支持。(2)节水情景设定及优选根据政策及敏感性因素识别,以节水为前提调整敏感性参数,设定四种节水情景:现状延续型,二三产业节水型,农业节水型,综合节水型。四种情景的模拟分析结果表明:二三产业节水型与农业节水型相比较,短期内农业节水效果最好,平均每十年需水量减少约5×10~8m~3,但从长远看第二三产业节水更为有效。对比四种情景,综合节水型对未来的水资源发展最为有利,其水资源脆弱性指数持续增大,即水资源系统发展更加稳定,到2050年水资源脆弱性指数将达到0.81,节水效果显著。(3)最优节水情景下需水量分析未来2020-2050年,在综合节水情景下,第一产业需水量为21.06×10~8m~3～36.00×10~8m~3,节水量最大;由于节水和经济发展的双重影响,第二产业需水量呈现先增加后减小的趋势,需水量为1.29×10~8m~3～2.37×10~8m~3;第三产业需水量呈波动上升趋势,为0.12×10~8m~3～0.18×10~8m~3;生态和生活用水单元需水量则分别为28.87×10~8m~3～29.59×10~8m~3和0.08×10~8m~3～0.09×10~8m~3。(4)历史随机来水下水资源优化配置研究结果显示历史来水量无法满足需水量,缺水主要发生在生态和第一产业用水单元。在低、中、高来水水平下:第二产业、第三产业和生活用水单元需水量能得到满足,其最优配水量分别为:2.2×10~8m~3、0.28×10~8m~3和1.07×10~8m~3。在低、中、高来水水平下第一产业最优配水量分别为:20.99×10~8m~3～28.83×10~8m~3、29.75×10~8m~3～35.92×10~8m~3和36.54×10~8m~3～44.01×10~8m~3。在高来水水平下生态用水单元配水量为:0～9.3×10~8m~3。(5)未来随机来水下水资源优化配置未来2020-2050年,缺水主要发生在生态用水单元,第一产业、第二产业、第三产业和生活用水单元需水量均能得到满足,其最优配水量分别为36.00×10~8m~3、2.37×10~8m~3、0.18×10~8m~3和0.09×10~8m~3。基于四种土地利用发展情景,在RCP4.5气候条件下,生态用水单元最优配水量表现为:基于现状(2.44×10~8m~3～9.60×10~8m~3)>生态保护(1.80×10~8m~3～8.9×10~8m~3)>自然发展(1.79×10~8m~3～8.88×10~8m~3)>经济建设(1.4×10~8m~3～8.44×10~8m~3)。在RCP8.5气候条件下,生态用水单元最优配水量则表现为:自然发展(4.73×10~8m~3～11.86×10~8m~3)>基于现状(4.12×10~8m~3～11.23×10~8m~3)>生态保护(3.37×10~8m~3～10.38×10~8m~3)>经济建设(2.65×10~8m~3～9.35×10~8m~3)。通过节水的水资源优化配置,提高了开都-孔雀河流域水资源的利用效率,缓解了水资源供需矛盾,可实现水资源的持续利用。