水是人类生存和发展的物质基础,是可持续发展的重要保障。随着人口的增长、社会的发展和人民生活水平的提高,人们对水资源数量和质量的需求越来越高,而可利用的水资源是有限的,同时水污染、用水浪费与水资源短缺日益严重,水资源供需矛盾和生态环境的恶化已严重制约了社会的发展和人们生活质量的提高。研究面向生态环境需水的流域水质-水量联合优化配置和生态环境需水量是解决这些问题的有效途径,对促进流域社会、经济、环境的协调可持续发展具有重要意义。本文首先总结分析了水资源优化配置的研究现状,指出了目前水资源优化配置的不足,建立了面向生态环境需水的流域水质-水量联合优化配置模型,探讨了基于改进遗传算法(IGA)的模型求解方法;其次对BP神经网络模型、灰色模型、非线性回归模型等进行研究,建立了基于最优组合原理的组合预测模型,并应用于生活、生产需水量预测和可供水量预测中;最后建立了配置合理性评价指标体系,对优化配置成果的合理性进行了初步探讨。并以海河流域为研究对象,对该流域面向生态环境需水的水质-水量联合优化配置进行实例研究。结果表明,所建优化配置模型及其求解方法合理可靠,不同保证率情况下生活和生态环境需水均能满足,系统协调度均大于0.7;所用组合预测方法提高了预测精度和稳定性,模型的平均相对误差由2.3%降低到1.93%;配置合理性评价指标体系丰富了优化配置的内容。本文的研究为海河流域水资源可持续利用及生态环境改善提供了理论基础和决策依据。