流域的水资源供需矛盾和生态恶化问题已经严重影响到了地区经济的发展和人们生活水平的提高。本文针对这两个突出问题展开研究。在研究国内外水资源优化配置和生态修复进展的基础上，形成了本文的研究思路和方法。本文在研究水资源配置系统论、多目标优化以及动态规划等理论基础上构建了多目标动态的水资源优化配置模型。该模型以Visual Basic语言为工具，以时段各用户的整体满意度为目标，利用改进的单纯形法进行求解计算，并在此基础上增加了时间变量，使水资源配置达到动态优化平衡的效果。为了使多目标动态水资源优化配置模型具有更好的可视化效果，将该模型与地理信息系统（GIS）进行耦合，形成了基于GIS的水资源优化配置系统。该系统在建设中使用了大量不同结构和不同格式的数据，采用ArcGIS、Oracle、VB等多种软件平台和多种集成技术将研究区域的DEM数据、地理信息数据、水利工程数据、优化配置方案及结果等集成到一个统一的平台中，便于水资源配置的人机交互，大大提高了水资源的管理和可视化水平。针对淮河干流正阳关到洪泽湖区域枯水期水资源供需矛盾突出的现状，将本文建立的基于GIS的多目标动态水资源优化配置模型应用于该区域。在研究淮河干流某区段枯水期水资源概况、可供水量、各用户需水量等基础上，对其在现状水平年、近期和远期规划水平年不同保证率的组合方案下的水资源进行优化配置计算。将优化配置结果与区域的水利工程、取水口等信息进行分类分层查询和展示，实现属性信息和空间信息交互。同时，根据优化配置计算结果编制水资源调度方案，应用于淮河干流枯水期的水资源优化配置及调度。针对我国很多河流河道干涸、生态恶化的现状，本文以海河流域为例，调研了海河流域平原河流的概况及生态演变，研究了干涸河流的生态修复问题。该区域河流的生态问题主要表现在水量减少、水质恶化、河道干涸沙化及生物多样性衰退。针对现状，提出了干涸河道的生态修复措施，对能够满足生态基流的河道，进行补水，逐步恢复河流生态；对无法满足生态基流的河道，建议采用草地等生态系统替代。同时，应用HEC-RAS软件对典型干涸河道进行了小流量过流模拟，为干涸河流的生态修复提供了理论依据，可为类似地区干涸河流生态修复提供参考。