长期以来,我国对水生态环境保护和水资源利用高度重视,也取得了一些成绩,但我国的水资源与水环境总体形势却仍然愈来愈严峻。随着社会经济的发展,城市化速度不断加快,城市用水需求量不断增加,污染排放量也随之增加,虽然政府投入巨大,但水资源短缺、水环境质量恶化和水生态功能衰退的问题依然存在,用水成本也不断上升。与此同时,长期以来,我国城市供水实行单一水价、统一水质,出现“高质低用”的情况,造成水资源严重浪费。为了提高用水效率,缓解水资源短缺,改善水生态环境,用水除了需要考察水量的多寡,还应将水质纳入管理体系。因此,单一水价、统一水质的供水和用水方式已不适于新形式需要。转变用水方式是实现水资源可持续利用和促进我国水生态文明和美丽中国建设的重要途径。本研究以改变用水方式为目标,进行绿色用水及其管理方法研究。在系统分析国内外研究现状的基础上,针对我国用水现状及存在问题,提出绿色用水新理念并进行绿色用水分析;以实现绿色水供给与绿色水消费的对接为目标,提出了集系统动态模拟和随机不确定多目标优化分析于一体的绿色用水综合规划方法体系;从水资源多属性(社会属性、经济属性和自然属性)出发,进行基于消费支出扩展模型的城镇居民生活用水定价研究,基于不同行业用水的经济贡献进行生产用水定价研究,提出了居民生活阶梯水价和生产用水差异化水价定价策略;从指标、目标和评价方法三个方面,开展绿色用水实施效果评价研究,构建了包含控制性指标、保障性指标、结构性指标和状态性指标四个维度的评价指标体系,确定了相应的指标值,并提出了较为客观的综合等级评价方法及发展均衡性评价方法;最后,以天津为例,进行了以上方法的应用研究。结果显示,本文所提的绿色用水理论与方法可以促进城市用水效率的提高和流域水生态环境的改善。本文的主要创新点在于:将复杂系统模拟方法与多目标优化方法进行了有机整合,并且考虑了城市用水系统所存在的不确定因素,研究提出了集系统仿真-随机不确定多目标优化整合模型,用于绿色用水系统综合规划方法;从水资源多属性出发,综合考虑节水、保障低收入阶层基本用水和提高用水经济贡献率,研究提出了城镇居民生活阶梯水价定价方法和阶梯水量确定方法,并首次尝试性提出生产用水差异化水价定价方法;从实现绿色用水目标出发,根据系统结构决定系统功能的基本原理,从结构、功能和状态三个方面,研究构建了包含结构性指标、功能性指标(控制性指标和保障性指标)和状态性指标的评价指标体系,打破了当前以效率评价为主的传统评价模式。