城市水系统是自然和人工水资源通过相互交换、循环与更新的复杂体系。为了实现城市生态系统的可持续性，建成以人为本、和谐的现代化城市，必须制定能反映发展愿景、又切合实际的城市水系统规划。科学、有效的城市水系统规划对于指引城市水系统实现可持续运转和保障社会、经济的稳定发展具有重要的意义。城市水系统的规划要满足多层次、多方面、多目标需求，因此需运用许多学科(例如水文学、流体力学、气象学、生态学、社会学、统计学、各种工程学、经济学、环境科学与工程等)的知识，需要不同学科和领域的科技与管理人员的共同参与，更要用到大量的信息和工具来辅助决策。规划人员，需处理和使用的海量数据、信息、方法、工具，以及规划对象本身，都可能存在不确定性，这些不确定性在规划的过程中传递、累积，从而影响规划结果的可信性。因此研究城市水系统规划决策的不确定性具有非常重要的意义。本文讨论了城市水系统的概念和城市水系统规划的决策过程以及决策方法，指出规划决策中的不确定性。然后总结了不确定性的来源、分类和数学分析理论及方法，并根据城市水系统规划决策的要素、过程和特征，系统地阐述了城市水系统规划决策过程中存在的不确定性以及它们的数学分析方法。由于城市水系统规划中的不确定性错综复杂，本文选择重点分析了小样本数据条件下城市用水量预测模型的不确定性、城市水系统规划和管理相关指标及指标评价方法的不确定性、数据输入的不确定性和地理信息数据的不确定性。在“基于WISYS水资源信息系统的北京某新区水系统规划”案例研究中，对WISYS系统支持下的城市水系统规划决策的不确定性进行了数学描述和计算，结合WISYS系统的数据库结构，提出带有概率分布的区间数形式来表达不确定信息的输入，在不确定性信息幕景的计算和分析过程中，通过Visual Basic编程实现了指标计算模块的Monte carlo模拟，并将Monte Carlo模拟计算的指标结果存储回地理信息数据库，然后利用SPSS软件进行统计分析，用来分析参数不确定性在规划决策过程中的传播。在不确定性信息输入的情况下建立了节水和水利用程度由低到高的3种水系统规划的方案幕景，并选取地表水利用、地下水利用、工程费用、财政负担4个综合指标对3种幕景进行了比较和分析。同时对不考虑不确定性的情况进行了对比试验。用SPSS对Monte carlo模拟的指标计算结果进行统计分析，得到指标计算结果的概率分布和均值的95％信任区间，将其与参数值为确定值时的指标计算结果相比较，发现参数输入为确定值的指标结果并不在Monte Carlo模拟得到的指标均值的95％信任区间中。说明参数值输入的不确定性会对决策结果产生较大的影响。然后通过比较三种幕景的Monte carlo模拟计算的结果，对规划方案进行了选择。对于所选评价指标的关联度和Monte Carlo方法的优缺点也进行了讨论。该案例成功地对应用决策支持系统的水系统规划决策中不确定性进行表达和计算，对于城市水系统规划决策的不确定性和有效性分析做出了有益的实践。最后，文中简要讨论了进一步工作的方向，对于规划决策过程中各种因素交叉、混合造成的更为复杂的不确定性，例如随机模糊性、模糊随机性等，需要结合多种数学方法进行分析。对于决策支持系统中各子系统之间不确定性的相互影响，需要通过改变各子系统参数进行大量实验来验证。