黑龙江省水资源储量丰富,时空分布不均,针对黑龙江省水资源开发利用现状,本文以实现黑龙江省水资源可持续利用为指导思想,以实现合理利用地表水和地下水为目标,进行了黑龙江省水资源承载力的计算以及生态承载力的时空差异性研究,并在此基础上针对黑龙江省重要粮食主产区三江平原的农业用水情况,对水资源进行优化配置,为黑龙江省水资源的可持续利用、三江平原用水成本的减少以及地表水和地下水联合使用比例提供了一定的理论研究基础。(1)通过对黑龙江省水资源开发利用现状和水利工程现状,找出黑龙江省水资源开发利用中存在的问题。在分析已有文献对水资源承载力评价体系的基础上,提出与黑龙江省相符合的水资源承载力评价指标。基于支持向量机方法对黑龙江省不同行政区的水资源承载力进行评价。(2)基于生态足迹理论,对黑龙江省水资源情况进行多尺度分析计算,将黑龙江水资源尺度分为行政区、二级流域、全省三个尺度进行水资源时空差异性研究,分别从各市(地区)的地表水、地下水、总体生态承载力到各流域生态足迹、生态承载力及生态盈余,再到全省生态承载力、生态足迹、生态盈余以及不同账户生态足迹,从多地区、多角度计算了黑龙江省水资源的各项指标,并进行相应分析。从总体而言,黑龙江省水资源生态足迹呈现上升的趋势,水资源生态承载力较高和较低的年份分别出现了生态盈余和生态赤字;黑龙江省可开发利用空间较大,但是水资源在空间上分布极为不均,北部山丘地区承载力较强,水资源开发利用程度较低;西南地区经济较发达,承载力较低,所以在西南地区,尤其是水资源承载力较低的齐齐哈尔市、绥化市、大庆市应该加大产业结构调整,控制耗水量较大以及污染严重的企业;东南地区属于平原地区,应该在农作物耕种上进行调整转变,增加需水量较小,效益较高的农作物种植面积;在此基础上,应该提高黑龙江省蓄、提、引水的能力,合理利用地表水和地下水,推广农业节水等措施,促进水资源的健康循环。(3)以黑龙江省的主要粮食主产区三江平原为例进行水资源优化配置研究,建立农业种植结构综合效益最大的单目标优化模型,考虑到农业的可持续发展,此模型的目标函数分别代表经济、社会和生态三个方面。在各种作物的种植面积确定后,对水资源的合理分配进行了研究,以农作物用水成本最小为目标函数,计算出了各方案下地表水和地下水的优化配置情况,将不确定性区间两阶段随机规划模型应用到三江平原农业水资源优化配置中,为决策者做出更合理的决策提供了参考。该模型最大的优势在于结合了地表水和地下水的联合调度,同时引入引水成本和缺水成本作为用水成本,计算了不同方案下在不同来水情况下的可分配水量,为三江平原的水资源规划与管理提供了的决策依据,有助于决策者节约用水,提高用水效率。本章分析给出了优化配置后的地表水和地下水的合理开采区间,以及使用地表水和地下水的比例范围,这为以后合理开采利用,具有重要的参考价值,为三江平原农业水资源可持续利用政策的制定提供有利的理论依据,势必会在保障粮食产量快速发展的同时,更好的解决水资源短缺的风险。总之,通过对黑龙江省水资源承载力的时空差异性研究,对黑龙江省水资源的总体利用水平、以及全省水资源生态足迹的发展趋势有一个大概的了解。针对三江平原水资源开发利用中存在的地表水和地下水使用比例不协调、地下水开采严重以及开发利用水资源成本较高问题,利用区间两阶段随机规划不确定模型对水资源优化配置进行实例分析,在此基础上,提出不同目标优化下,水资源开发利用的比例,为三江平原水资源的可持续利用和保障区域效益最优化提供理论指导。