石羊河流域是甘肃省河西走廊三大内陆河流域之一，目前是我国西北地区人口密度最高、经济社会发达、水资源开发利用程度最高、生态环境问题最突出的内陆河流域。由于不合理的水资源配置，农作物灌溉及社会经济用水严重挤占生态用水，使得进入下游民勤绿洲的水量逐年锐减，致使下游地下水位下降，依赖地下水生长的天然植被衰退，绿洲萎缩，进而引起土地沙漠化、荒漠化、盐碱化程度的扩大等一系列生态环境问题，威胁着流域的可持续发展，危及当地人们的生存。面向生态的流域水资源合理配置的研究，可为区域水资源的合理配置、高效利用及生态安全提供科学依据。本文从天然植被生态需水量估算理论与方法、干旱区农作物灌溉需水量估算及天然植被生态需水、农作物灌溉需水及工业、生活用水这四大类需水的水资源合理模拟配置三个方面进行了研究。研究主要基于阿维里扬诺夫潜水蒸发理论模型及面积定额需水理论，结合遥感技术与ArcGIS手段获得石羊河流域1987年、2000年和2010年三期土地利用数据，提取出石羊河流域不同植被类型面积，对在最小需水、适宜需水及最大需水三种不同需水情景下的天然植被生态需水量及农作物灌溉需水量进行了估算，并基于工业万元GDP耗水量与人均生活用水量的方法模拟计算得到流域各县区工业需水与生活需水总量，且通过在六种不同需水情境下的模拟，以期得到2020年石羊河流域各县区基于生态保护目标情境下最为合理的水资源配置模型。研究结果表明石羊河流域各县区天然植被生长状况从1987年起呈退化趋势，各县区生态需水比重也持续减小，其中民勤县天然植被的退化尤为明显；而各县区农作物种植面积及灌溉需水量却呈增加趋势，除此变化之外，六种主要农作物种植结构的改变也非常明显，从起初以粮食作物种植为主发展到现在追求经济效益最大化的多种作物协调种植，这种变化也更深层次的反映了农业种植结构受到社会经济发展的影响，从而使得石羊河流域农作物种植结构变得日趋合理。各县区的生活需水量因人口的不断增多需水总量也变化明显，尤其城镇人口的剧增使得城镇生活需水量成倍增长。而流域需水量的最大变化莫过于因工业生产总值的快速增加而导致的工业需水总量的显著变化，其中金川区是当之无愧的工业大区，其工业需水量比重远远高于总流域工业需水的平均水平。石羊河流域基于不同情景模拟下的水资源配置原则是在确保流域生态环境良好健康生长的前提下发展经济，通过对石羊河流域六种模拟情景下的水资源配置结果分析可知，石羊河流域水资源优化配置的实质是农业灌溉需水与天然植被生态需水之间的博弈，即在确保生态安全的前提下保证粮食安全；六种模拟情景下的水资源配置因生态保护目标及农作物灌溉需水量的不同需水总量介于56.9×108m3至68.4×108m3之间。考虑到石羊河流域既是西北干旱生态脆弱区，又是中国重要的商品粮生产基地，所以对流域水资源优化配置时要考虑生态与粮食安全的双重因素。因此本研究所推选的优化方案是基于流域天然植被恢复至1987年的生长水平、农作物灌溉需水按80%供给情境下的水资源模拟配置总量与需水格局，并考虑民勤、凉州、古浪、金川四区县生态比较脆弱的实际情况，对其生态需水量参考流域各部门需水平均占比做适当调整，从而得出石羊河流域2020年面向生态的水资源优化配置的结果。石羊河流域2020年面向生态的水资源优化配置结果表明流域总需水量为60.75×108m3，其中农作物灌溉需水量为30.4×108m3，是流域当之无愧的用水大户；林地、草地、工业三大类需水量总和几乎占全流域总需水量的50%。以上模拟优化配置既在充分考虑了流域生态保护目标情景下植被生态需水，又较好的考虑了流域的经济良好发展与人民生活的必要需水量，因此这种模拟配置是合理科学的，可以对流域未来水资源配置起到指导与参考价值。