本文在查阅大量国内外相关文献资料的基础上，采用理论研究与实例应用相结合的技术路线，以山西省汾河灌区为例，对灌区水土资源供需预测及优化配置进行了系统的分析与研究，主要内容及研究成果如下：　　 (1)简要介绍了目前我国水资源状况，分析了农业用水面临的危机，论述了国内外水资源优化配置的理论与方法，阐述了开展水资源优化配置研究的目的意义及基本思路。　　 (2)根据历年实测径流资料，计算了各规划水平年不同年型的区间来水量和水库来水量。用定额法对汾河灌区各规划水平年生活、工业、农业和生态四类用水部门需水进行了预测，并用BP神经网络方法对灌区农业需水量进行预测。通过对比，两种方法的预测结果基本一致。基于现状水平年和规划水平年的可供水量，对灌区水资源进行供需平衡计算，得到设计水平年的缺水量。　　 (3)阐述了灌区水资源优化配置模型理论，重点阐述了大系统分解协调的原理和特点，建立了综合考虑水源水质与水量的水资源大系统优化配置模型，该模型是具有四层谱系结构的阶梯模型。模型第一层为非充分灌溉条件下的作物优化灌溉制度模型，以作物水分生产函数为基础，确定作物最优灌溉制度；模型第二层为作物间优化配水模型，模型的第三层为各用水部门间优化配水模型，第四层为全灌区优化配水模型，各模型之间通过效益函数协调。　　 (4)提出了灌区优化配置模型的求解方法。采用自上而下逐层寻优的思路，分别利用动态规划法和线性规划方法求解模型。　　 (5)应用模型对汾河灌区水资源进行优化配置，得到了规划水平年在不同水文年型的灌区作物及其生育期阶段配水方案和灌区各用水部门配水方案。