水资源优化配置是水资源管理中重要又复杂的课题。随着东北地区百亿斤粮食增产工程的提出，作为我国重要粮食产区的松花江流域面临着水资源能否支撑粮食增产的迫切问题。本研究选取松花江流域的重点城市——哈尔滨市为研究对象，基于哈尔滨市水资源总量及分布特征分析，水资源开发利用评价，土地资源开发前景分析，水资源供需预测，并应用多目标优化理论和遗传算法进行水资源优化配置，得到2020年和2030年，在p=75％保证率的水资源优化配置方案。配置结果可将各分区按农业生产潜力划分为4类:(1)第一类为哈尔滨市区。随着城镇化进程加快，哈尔滨市区将会成为农业用水最为短缺的分区。在此形势下，哈尔滨市区的粮食增产空间很小;(2)第二类为五常、尚志和宾县分区。分区内也存在农业用水短缺的现象。但由于短缺程度较小，如能加大节水措施和水利工程措施的建设力度，尚有粮食增产的可能;(3)第三类为阿城、呼兰、木兰和方正分区。伴随着城镇化进程的进一步加快，分区内将会产生一定的农业用水短缺风险。根据分区情况，可通过加强节水措施建设来消除风险。分区内具备一定规模的粮食增产空间;(4)第四类为双城、巴彦、依兰、延寿和通河等水资源条件较好的分区。分区内具备农业大规模发展的潜力。应提高水、土资源开发利用程度以确保粮食增产。研究成果可为制定哈尔滨地区实现区域水资源可持续利用的粮食增产计划提供科学建议和决策依据。