化工园区是我国化学工业发展的重要载体,是行业转型升级、绿色高质量发展的重要依托。化工园区水资源消耗大,园区纳污水体水环境容量有限,在现有生产模式下尚未实现废水资源的高效利用,导致园区工业水资源浪费与环境污染负荷巨大。针对该问题国务院出台了加快节水技术推广应用和进行化工行业工业用水全过程管理等政策。为实现水资源可持续发展目标,本文提出了均衡环境及经济效益的水系统集成优化框架。基于生命周期思想,以系统内的水质和水量演化特征为基础提出水供给、水利用、水转换和水消纳四环节结构模型,并将其表征为园区水系统资源代谢关系。在此基础上,集成再生水处理单元和中水道模型,建立化工园区水网络系统超结构物理模型,并建立化工园区水网络混合整数非线性规划数学模型（MINLP）。再生水处理装置的成本是化工园区水系统优化的结果的影响因素之一,因此本文对适合园区案例的再生水处理装置成本因子进行核算,将其与集成优化模型相结合应用于园区水系统管理的规划研究中。分别以最小用水年均总成本和最小新鲜水量为优化目标,开展水网络系统多种高效利用场景的集成优化研究,得到了最小新鲜水用量为100 t/h,最小用水年均总成本为2977万人民币的优化结果。对两个目标下的四种情景的非常规水源利用效果进行讨论,确定了每个目标下的最佳方案。并对两种不同新鲜水供应量限制条件下的水系统代谢网络结构进行探究。研究结果表明,系统工程集成优化与生命周期思想相结合来实现化学工业园区的高效水系统管理分析是可行的。本文对化工园区年均用水成本、废水排放量及废水排放水质之间的关联关系进行探究。提出的化工园区不同情景下可持续的综合优化水资源管理方案,作为园区平衡环境和经济利益来实施优化水系统管理决策的参考。研究结果表明,如果没有这样一个根据不同的需求而选择不同的水资源优化管理的方案,增加的经济负担将不利于实际水管理计划的实施。本研究提出的基于生命周期思想,并将园区用水成本、废水排放量及废水水质同时联系在一起的管理方案可为园区管理者提供决策依据。