水作为生态环境和自然资源的重要组成部分，是人类生存与发展的基本条件。随着人口的增加和经济的发展，在“无水是沙漠，有水是绿洲”的干旱区，水资源对经济社会发展及生态环境改善的制约日益突出。 作为黑河绿洲核心部分的张掖绿洲集中了黑河流域92％的人口，83％的国民经济用水量和76％的国民经济耗水量。张掖绿洲水资源利用是否合理，将直接影响到中游和下游的经济、生态和社会的发展。长期以来，对绿洲农业水资源的综合利用研究还大多数是从资源、行政、管理的角度出发，流域水资源利用规划的方法和手段仅限于在水资源供需分析和经验决策为主的行政措施范围内，缺乏以经济效益分析为基础的多目标综合分析。这对于设计合理的绿洲水土资源开发利用模式极为不利。如何顺应市场经济体制的要求，将水资源作为生产要素纳入市场运行机制之中，进行新的规制管理，以求得符合经济发展规律的最优资源配置方式，是当前干旱区水资源研究中的紧迫问题。 本文旨在从环境经济学的角度，结合本区水资源利用的实际，对张掖绿洲内肃南、民乐、山丹、张掖、临泽、高台各子绿洲1970——2002的30余年间农业水资源利用情况进行研究，并以甘州区内代表不同类型灌区的大满、小满、乌江、三闸和安阳等五个乡为对象，进行对比分析。经过大量的实地考察，对甘肃的武威、张掖和酒泉三大绿洲的自然、经济情况，尤其是农业生产情况和用水情况进行了深入的调查和研究，在获取实际资料的基础上，结合统计部门提供的历年统计数据，以粮食单产为产出效益衡量标准，以农业生产涉及的灌溉水量、天然降水量、化肥农药施用量、农业生产用电量、农业机械总动力以及自然灾害情况等各相关因子为投入参数，利用SAS、SPSS等统计分析软件对数据进行处理和分析，分别采用实物量指标和价值量指标，分析人工灌溉水量这一投入要素，对粮食单产这一产出的总效益、边际效益和平均效益。 在水资源经济效益研究的各种方法中，边际效益方法为水资源经济效益的时空演变分析提供了有力的工具。利用生产函数建立数学模型，以求得边际效益，是此类研究常用的数学方法。在多种形式的生产函数中，柯布—道格拉斯生产函数计算简便，经济意义明确，可以直接导出边际效益，在实证研究中得到了广泛的应用。本文所研究的绿洲农业生产过程，参数性质和数据符合柯布—道格拉斯函数的技术要求，因此将之作为主要的研究方法。除此以外，还建立了线性生产函数、二次生产函数等不同类型的数学模型，并对不同方法的计算结果进行对比分析，以寻找最切合实际而行之有效的经济学方法。 分析表明:在时间演变上，张掖绿洲农业水资源总效益是递增的，而且具有加速度，反映了农业技术进步对生产发展的促进。总效益受自然灾害的影响有所波动，山区绿洲受自然灾害的影响较平川绿洲明显:生产力水平越高，损失的绝对量也越大。平均效益以90年代前期和80年代前期为高。边际效益随用水量的递增具有递减的趋势，最近5年来，平川地区水资源边际效益有缓慢上升的趋势，说明张掖地区节水型社会建设已初见成效。就空间分布而言，对张掖地区各子绿洲和甘州区内不同灌区的代表乡镇的分析具有相同的结论:山水灌区农业用水的边际效益高于盆地中心的井水、泉水灌区;山区农业生产受水资源的制约更加明显，同时也具有比平川绿洲更大的生产潜力;山丹、民乐等山水灌区的绿洲需要增加灌溉水量以促进农业生产的发展，而绿洲核心的井泉灌区在现有技术条件下，不需要再扩大用水规模。此结论可以作为区域水资源合理分配的理论依据，也为判定绿洲农业灌溉的上限水量提供了理论和方法，同时，也为绿洲规模合理调整提出了符合经济学原理的理论基础。在本文结论的基础上，可进一步研究干旱区农业生产用水的边际成本，与边际效益相结合，探求理想的水资源配置模式。在水资源经济效益分析的数学方法中，柯布一道格拉斯生产函数运算简便、结论可靠，是简便而有效的方法。 如何将农业生产中技术进步的因素量化，作为农业生产的一个投入要素加入到模型中，获得更为客观，更加符合实际情况的结论，是本文未能克服的困难。同时，经济发展情况如何与自然灾害的影响相结合，消除自然灾害统计中生产发展引起的变化量，也是需要进一步讨论的问题。