能源和水,作为人类社会赖以生存的两种重要资源,相互间有着不可切割的联系,现有割裂式管理降低了管理效果。城市群作为人口聚集地和产业集中区,在消耗大量的能源和水的同时,其内部的城市间因社会经济往来发生着更频繁的能-水耦合作用,城市群能-水协同管理的需求更为突出。因此,需建立有效的方法以刻画城市群能-水耦合关系,以明晰城市间、部门间互动关系及影响机制。本研究面向城市群,基于引力模型和区位商模型,首次利用省级投入产出表编制了城市间投入产出表,并逐步利用投入产出分析、生态网络分析等技术,建立能-水耦合系统模拟与分析方法。以珠三角城市群为例,基于“混合能”、“混合水”的能-水耦合关系解析,辨识城市群能-水耦合特征,从系统属性、生态结构和部门动力学等方面剖析耦合网络机制,得到如下主要结果:(1)城市的经济地位一定程度上决定了其资源获取类型。例如,较发达城市深圳是典型的能、水掠夺型城市,而较不发达城市惠州不仅是典型的能、水自给型城市,还是能源输出型城市。经济系统中,部门性质会影响其资源消耗特点。其中,制造业是典型的资源密集型产业,交通业是人口密集城市的能源消耗大户,而农业是水资源密集型产业。同时,电力、热力及燃气的生产供应中,电力的耗水强度最大。(2)系统属性方面,耦合关系使得城市群芬恩循环指数有所提升,但仍远低于自然系统,反映出其能、水交互不够充分,尤其是制造业、电力、热力及燃气的生产供应及服务业。城市群平均混合能、水系统鲁棒性均有所提升,分别达到0.356、0.358,但整体仍未达到可持续发展状态,且发展极不均衡,广州、深圳的表现尤为突出。(3)珠三角城市群能-水耦合系统的生态等级结构较不合理。其中,建筑业拉动力不足,电力、热力、燃气和水的生产供应的驱动力欠缺,能源系统中起主要驱动作用的制造业和水系统中起主要驱动作用的农业需进一步强化其驱动能力。(4)耦合对能、水系统的控制关系影响主要集中在城市内部,但对依赖关系影响则集中在城市间。其中,控制关系中建筑业和其他服务业对自身的变化最大,均值分别达到99%、60%。而依赖关系变化最明显的为中山对珠海和佛山的跨市依赖。因此,城市群协同管理不能只关注资源消耗量,还需加强对耦合循环率、效率与冗余度之间的平衡、生态结构合理性及控制或依赖关系变化的调控。其中,部门结构的优化,可有效节约城市群整体的能、水消耗,提升系统可持续性。本研究构建的适用于城市群的模拟与分析技术,为城市群能-水耦合研究奠定了基础,同时也将对区域协同管理具有重要的借鉴意义。