灌区水循环过程在强人类活动和自然因素双重驱动下异常复杂。创建分布式灌区地表-地下水模拟-优化耦合模拟方法与技术,开展灌区水资源时空分布演变规律和优化配置研究,进行地表-地下水协同调度与调控,是实现灌区水资源高效利用与生态环境和谐的重要基础。论文以黑龙江省三江平原锦西灌区为研究对象,对灌区渠系输配水、农田灌溉、土壤饱和-非饱和水演变和地下水抬升导致的沟网排水等过程及水资源优化配置方法进行了研究,主要取得了以下几个方面的结论:（1）创建了基于分布式水动力计算的灌区水循环过程模拟模型,其中运用一维网格形式Saint-Venant方程组描述渠系输配水过程,二维浅水方程组描述畦田地表水流运动过程,土壤水分分配模型描述土壤入渗过程和二维Boussinesq方程描述地下水流运动过程,改进了非迭代全隐式有限体积法,全耦合模拟了灌区水循环过程。（2）建构造了灌区多水源优化配置模型,以经济效用、生态效用以及灌溉性能建立多目标函数,改进了 Hicks优化方法,结合混沌粒子群算法,实现了灌区多水源优化配置。（3）通过融合灌区多水源优化配置方法和灌区水循环过程模拟模型,借助MPI并行计算技术,建立了灌区多水源协同调度模拟-优化耦合模型,提出了锦西灌区春灌及汛期灌溉下合理的地表-地下水利用比例,优化了灌溉用水过程,分析了汛期设计暴雨下灌区受淹风险。（4）地表-地下水联合调度方案及汛期设计暴雨下灌区受淹风险。春灌期间需通过地表-地下水联合调度区域为区域46、区域49、区域50、区域51、区域64、区域68、区域69、区域75和区域85。汛期整个锦西灌区灌溉时优先考虑使用地下水,将地下水位降低,减小由侧渗补给引起的渠系水位上升。以保证在灌溉过程中遇暴雨时,保证渠系调度运行安全。锦西灌区各支渠控制区域均需进行地表-地下水联合调度,抽地下水灌溉水量为0.74万m3至32.88万m3,分别为9号区域和75号区域。考虑降雨频率、降雨时段和降雨区域三个要素,三个要素分别设定1、3和3个水平,采用完全组合设计法,共形成9个待模拟的降雨情景方案。最易发生积水区域为花马分区,最长积水天数为2天,小于作物耐淹天数,不发生涝灾。锦西灌区上游区域遇设计暴雨时,需提前一天开启山西排水站、花马排水站、对锦排水站及双榆树排水站等4个排水泵站,将渠系水位降至排水水位,最易发生积水区域为花马分区,最长积水天数为2天,小于作物耐淹天数,不发生涝灾。锦西灌区下游区域遇设计暴雨时,头林排水站及二林排水站需提前一天开启将渠系水位降至排水水位,最易积水区域为头林分区,最长积水天数为2天,小于作物耐淹天数不发生涝灾。