石羊河流域是我国西北干旱地区水资源开发利用程度高,水资源配置管理问题比较突出的区域,研究该区域内水文循环和水资源转化过程对干旱地区有限水资源的合理利用和优化配置具有重要的现实意义。同时,水资源系统是一个复杂的不确定性系统,在水资源系统优化过程中的因素和参数随着气候变化、水资源量、农业生产水平和管理水平的变化等不确定性条件而改变。本文以石羊河中游武威盆地为研究对象,结合不确定的参数和变量的分析方法,进行研究区域内的不确定性条件下的水资源转化关系理论和模拟优化模型研究,构建亏缺灌溉管理、作物面积配置、地下水地表水转化、水库实时操作、区域灌溉面积优化和水资源配置等水资源优化和模拟相关过程模型,主要研究内容和结果如下：(1)构建亏缺灌溉条件下的作物面积管理区间参数模糊优化模型,并将该模型应用于石羊河流域河水灌区和井水灌区,该模型研究有限的水资源条件下的三个灌区的亏缺灌溉面积分配比例和亏缺灌溉管理。由于河流流量、系统费用、相应效益的时空变异,农业灌溉系统通常存在一定的不确定性,为表征这些不确定特征,在确定性的优化模型中引入区间参数和模糊优化方法,根据不同的流量情景检验模型的优化,采用不同的模糊水平来反映决策者不同主观判断情况下的决策以及对系统效益的影响。不确定的优化模型结果比传统的确定性优化为当地的灌溉系统管理提供更好的指导。(2)构建基于不确定条件下的地表水地下水联合运用、分月水库实时优化操作、多作物亏缺灌溉、水资源优化配置及转化过程管理模型,模型的优化和管理决策在灌溉区域的产量效益最大的同时,保证下游有足够的基本生产和生活需水要求。由于水资源总量不足,模型采用分阶段的水分生产函数来计算亏缺灌溉管理。模型反映干旱内陆河区域水资源重复利用和多次转化的特征,能够体现区域的水文循环和水资源转化过程。该模型应用于石羊河流域武威盆地的水资源优化管理,采用模糊概率来表征水库管理中的不确定性,采用决策者的机会约束参数来表示不确定性,Necessity of dominance (ND)方法用来分析不确定模型,不确定模型的优化结果包括水库的实时操作,亏缺灌溉的管理和水资源的配置策略,不确定分析策略可以为水库管理提供风险分析。(3)构建该区域的水资源配置模拟模型,采用Molden Sakthivadivel基于水平衡的地表水和地下水计算模型来计算区域水资源转化过程中的数量平衡关系,采用Thornthwaite-Mather模型来估算在不同的水资源配置情景下,地表土壤区域储水量的变化过程,计算地表区域的蒸散发量和地下水的补给量,同时研究区域各部分的水资源消耗和蓄变关系,进行区域内地表水和地下水联合运用情况下的水资源利用和转化研究,分析不同情景下的水资源配置策略。(4)在结合石羊河流域重点治理规划中灌溉面积减少的要求,参考规划关于下游余水量的目标,地表水和地下水取水目标等规划要求,构建基于Molden Sakthivadivel模型和Thornthwaite-Mather模型的区域水资源优化模型,进行区域内灌溉面积的优化管理和分月灌溉水量的优化研究,建立区域灌溉面积优化和分阶段水资源配置策略,达到有限水资源约束条件下的基于灌区人口权重的最优配置,为研究区域灌溉面积优化管理和水资源配置过程的规划提供指导。