基于水资源短缺、城镇化进程与生态环境之间矛盾愈加突出、干旱区绿洲城市发展受水资源约束等背景考虑，本文以奎屯河流域为研究区，采用水资源承载力评价模型、景观格局指数、系统动力学和土地变化模拟等定量模型分析的理论与方法，在提取1999年-2011年四期土地利用类型、城镇外部形态以及该流域水资源空间分布、水文参数等数据基础上，研究流域水资源时空变化、城镇空间格局演变规律，并从区域土地格局、城镇体系、城市边界、内部空间形态等四个方面分析干旱区水资源利用与城镇空间格局相互关系，建立水资源需求预测的系统动力学模型，模拟2011年～2030年不同类型的水资源需求变化情况，并设定现状延续型、平衡发展型、节水发展型和经济优先型等不同经济社会发展情景，分析不同情景下水资源承载力的变化情况，继而在此基础上建立奎屯河流域土地利用变化的空间模拟模型，并模拟预测了四种情景下的土地利用格局在未来至2030年的演化过程和趋势，对实现流域水土资源的合理开发和可持续利用具有重要科学指导意义。　　主要研究结论如下:　　(1)奎屯河流域水资源的空间分布密度呈现出南北两端高，中部低的主要特点。另一方面，南北部水资源分布密度的空间异质性较强，中部区域的空间异质性较弱，主要体现在水资源分布密度的变化梯度上。　　(2)奎屯河流域1999年-2011年期间，耕地、林地、建设用地增加，草地减少，荒漠、冰川和裸地的减少趋势显著，盐碱地呈波动式变化，但总体表现为增加过程，水体面积持续稳定增加;奎屯市、乌苏市、独山子区的建成区面积迅速增加;1999-2003年间，奎屯河流域的城市扩张强度较低(6.18％)，2007-2011年间迅速增高到14.30％;流域内三个中心城市建成区均趋向往连—霍高速公路、312国道、北疆铁路方向扩展，呈现出三城镇建成区平面图形几近联接在一起的特点。　　(3)奎屯河流域水资源利用量与土地利用、城镇发展规模相关，各类用水量与城镇发展变量间主要存在非线性函数关系。其中，用水总量与耕地、林地、草地等面积变化均在显著性水平上呈强相关性;区域和城镇用水总量与人口总量、城镇化率和一产比重的相关系数均在0.70以上。　　(4)奎屯河流域水资源对经济社会发展的约束强度大于土地资源。预测未来至2030年，在现势延续型、平衡发展型、节水发展型和经济优先型四种情景模式下，农业都还将一直是奎屯河流域用水需求比重最大的生产部门，工业用水需求量占流域用水总量的比重将不断升高，农业用水需求量所占比重将逐渐减小，生态需水量比重最小，但呈逐渐增加的变化趋势。现势延续型、经济优先型和平衡发展型情景下水资源对经济社会发展的承载压力较大，节水发展型情景承载压力适宜。　　(5)奎屯河流域土地利用变化和城镇空间发展的空间驱动因素主要体现在地形、交通条件和水资源密度等方面，水资源密度是制约城镇空间发展的关键因子之一。预测至2030年，其制约度会越来越强。同时水资源分布对奎屯河流域经济社会发展的约束程也度将越来越强。不同发展情景下水资源对城市发展的约束系数高达0.52～0.71之间，且约束系数均表现为增加过程。　　(6)预测未来至2030年，草地仍将是流域内规模最大的用地类型，平均占比为38.16％，耕地的规模次之，平均占比为23.63％;耕地、林地、草地和未利用地变化特征最明显，类型间动态转移频繁;不同发展情景模式下的土地利用格局具有不同的变化特征，节水发展型情景的土地利用格局变化具有较强的空间合理性。　　(7)节水型情景对应的发展模式是未来奎屯河流域城镇空间可持续发展的主要出路，需大幅度降低农业用水需求以保证城镇和工业发展;与现势型发展情景相比，预测节水型发展情景农业需水量在2015年、2020年、2025年和2030年分别要降低2.10×108m3、2.25×108m3、2.41×108m3和2.56×108m3。