随着现代城市的发展和人类对水的渴求，各地对城市水系规划工作愈加重视。拥有自然水系的城市加大了对自然河道的恢复与河网整治工作，而没有天然水系的城市通过人工水系的打造来增加城市水面。然而对于新建人工水系规模的确定，尚无一个完整统一的设计体系。本文意图在综合各方面因素的基础上，建立一个能够比较系统地确定水系规模的数学模型，供城市人工水系规划设计参考。本文的主要内容及成果如下：（1）梳理了城市人工水系与城市排涝体系、人工湿地生态系统的关系，明确了城市人工水系与城市排涝体系、人工湿地生态系统的功能关联，从而确定以人工水系、排涝工程、人工湿地为整体进行布局规模优化的思路。（2）从整体的角度入手，对系统整体的建设成本与效益分别进行了识别，并根据工程实际及前人的研究给出了量化方法。在此基础上，遵循成本和效益的作用主体相一致的原则，建立以系统的净收益最大为目标，综合考虑城市排涝需求、城市水环境容量要求以及城市可供水量要求等约束的多功能城市人工水系布局优化模型，以确定各工程的合理规模。（3）以天津市滨海新区中部新城北组团内部新建水系为例，对模型进行了应用。通过优化确定北组团内部新建水系最优布局策略为：新建水系面积4.03km2，开挖深度3.51m，排涝泵站装机容量33m3/s，满足水系补水水源处理的人工湿地面积为47.51万m2。（4）对北组团内部新建水系布局优化模型的变量和参数进行了敏感性分析。分析发现：系统所产生的各项效益值，除排涝效益因取决于排涝标准为定值外，其余均与水系面积呈正相关的关系，水系面积越大，效益越大；对于系统的总投入数额，在一定的排涝标准下，增大水系的规模要比增加排涝泵站装机容量更经济，而对于确定的水系规模增加水系开挖深度比扩大水系面积更节省费用。