水资源短缺和二氧化碳（Carbon dioxide,CO2）过度排放是区域决策者面临的严峻挑战。本研究耦合投入产出与多元统计分析,辨析区域经济-水-碳系统的复杂特征,量化多种管理策略对系统的影响,揭示系统中多因子的主效应及其相互关系,为实现区域经济、环境的健康发展提供理论支持。首先,本研究耦合多区域投入产出与析因分析,构建了基于多情景析因分析的多区域投入产出模型,并将其应用于京津冀城市群的碳减排方案研究。与以往模型相比,该模型在评估碳排放特征,模拟多种碳减排方案,以及量化城市群中多城市、多部门、多因子的个体和交互效应方面具有优势。结果表明:（1）京津冀碳转移的方向表现为由资源丰富、重工业发达的城市流向拥有高新技术、第三产业发达的城市;（2）当GDP增长率从5%提高到7%,碳排放将增加25.5%,碳强度将下降3.7%;（3）对于直接排放削减,高水平GDP增长率下,可严格控制天津与河北的冶金及电力热力生产供应业、河北的采矿及机械制造业;（4）对于最终需求削减,高水平GDP增长率下,可严格控制天律与河北的电力热力生产供应业、河北的机械制造业,宽松控制天津与河北的冶金业、河北的采矿业。其次,本研究耦合投入产出与多种多元统计方法（主成分分析、K-means聚类分析、析因分析）,构建了基于多元统计分析的投入产出模型,并将其应用于京津冀的经济-水-碳系统分析。与以往模型相比,该模型具有以下优点:（1）基于网络与统计视角辨识经济-水-碳系统中多部门、多要素、多因子的复杂特征;（2）针对关键传输部门（供应链路径的中间节点）模拟技术升级策略;（3）量化部门对水-碳变化的个体和交互效应。结果表明:（1）2030年京津冀农业、服务业、食品业的用水最多（分别占35.0%、22.8%、10.8%）;冶金业、服务业、电力热力生产供应业的碳排放最多（分别占24.1%、22.0%、19.7）;服务业水-碳耦合压力较大,产业转型升级应以提高创新效率为重点;（2）关于间接水-碳,碳减排政策可重点关注集群1的部门（能源、制造、建筑、服务业）;水资源政策可重点关注集群2的部门（农业、食品、纺织业）;（3）多部门技术升级时,河北能源行业、化工、冶金、机械制造及北京电力热力生产供应业的协同具有最佳的经济-水-碳综合管理效果。最后,本研究耦合投入产出、逐步聚类与析因分析,构建了基于逐步聚类-析因分析的投入产出模型,并将其应用于中国的经济-水-碳系统研究。与以往模型相比,该模型的优点在于:（1）从需求侧（消费端）、供给侧（收入端）视角剖析经济-水-碳系统的复杂特征;（2）针对收入端关键部门模拟不同类型的供给侧策略（投入导向、产品导向）;（3）量化多部门、多策略、多因子的个体和交互效应。结果表明:（1）基于需求侧,中国的农业、食品和建筑业用水量最多（占比分别为25.4%、22.8%、12.5%）;建筑、机械制造和其他服务业的碳排放最多（占比分别为31.5%、19.6%、14.1%）;建筑业水-碳压力突出,亟需发展节能绿色建筑:（2）基于供给侧,农业、其他服务和能源及水供应业用水最多（占比分别为56.9%、7.6%、5.7%）;能源及水供应、其他服务和冶金业的碳排放最多（占比分别为31.5%、12.3%、12.2%）:能源及水供应和服务业的水-碳压力突出,亟需由要素、投资驱动转向创新驱动:（3）当多策略交互应用于多部门,农业的初始投入削减,食品、化工、其他服务业的产出分配削减;能源及水供应业的初始投入削减,化工、其他服务和机械制造业的产出分配削减均有较好的经济-水-碳综合管理效果。综上所述,本研究耦合投入产出与多元统计分析,研究区域涉及国家、城市群,旨在对区域经济-水-碳系统进行多视角、多维度、多层次的剖析,辨识系统特征及其内部的复杂关系,提出具有针对性、指导性的政策建议,为区域可持续性发展战略的实现提供决策支持。