城市群是城镇化水平发展到较高阶段的产物，是国家发展的重要战略空间和新型城镇化的主体形态。作为人口、产业和城镇的高度集聚区，城市群的资源环境问题更为突出。京津冀城市群是京津冀协同发展的重要载体，是我国世界级城市群战略的重要组成，战略地位和国际地位上升推动其吸引力与影响力不断扩大。而京津冀城市群位于水资源短缺的华北地区，水资源短缺已成为京津冀城市群发展的关键胁迫因素。本文在国内外城市群发展与水资源利用的相关研究进展及评价的基础上，首先分析了京津冀城市群规模要素和水资源要素的概况特征，以及城市群发展规模和水资源利用的相互关系和影响机理;在此研究基础上，将系统动力学模型作为主模型，将城市群供水量阈值模型、人口规模阈值模型、经济发展阈值模型、城市用地阈值模型等作为辅助模型，构建水资源约束下的京津冀城市群合理发展规模综合模拟系统，模拟出京津冀城市群未来不同发展情景下与水资源承载力相适应的人口规模、经济规模、用地规模以及适速的城镇化水平，从水资源利用的角度提出京津冀城市群协同发展模式，为水资源约束下的京津冀城市群可持续发展提供决策依据。主要研究结论是:　　(1)京津冀城市群的城市群发展规模和水资源利用不尽合理。从城市群发展规模来看，主要表现为:城市群人口主要集中在京津两个超大城市，其常住人口占城市群总人口的33％，城镇体系中缺乏特大城市，城市规模不尽合理;虽然城市群经济集聚程度有所下降，但河北省各城市经济发展水平仍然不高，城市间经济发展差距仍然很大;经济增长速度减缓，已经进入了中高速增长阶段，且重工业发展受制于资源环境问题，发展前景堪忧。从水资源开发利用来看，主要表现为:处于水资源重度短缺地区，水资源本底条件差，将长期制约社会经济发展;水资源开发利用程度高，地下水超采严重，地下漏斗和地面沉降现象严重，水污染问题较为严重;水资源供应将严重依赖水资源调配工程，而相关的水资源调配和生态补偿机制尚未建立。　　(2)水资源约束下京津冀城市群的发展，是城市群发展和水资源利用之间相互影响、相互制约的过程。当人口增长和经济发展到一定程度时，会因水资源短缺和水环境问题，对社会经济的发展产生制约作用。从水资源承载力来看，水资源开发利用的综合效益随着开发量的增长而先增后降，超过一定的阈值将会出现得效益下降、得不偿失的结果。这是水资源承载力存在阈值的重要原因。此外，通过再生水利用、环境投资、技术革新、水利投资等，社会经济的发展亦会缓解水资源和水环境问题;而从城市群的角度来看，人口疏解和产业转移会缓解超大城市和特大城市的水资源压力，促进其可持续发展，并优化承接地的产业结构，促进其经济增长。　　(3)到2020年、2025年、2030年京津冀城市群的发展的人口规模阈值分别为12931万人、12970万人、14389万人，对应的城镇化水平为53.82％、61.12％、69.87％，经济规模阈值分别为85090亿元、110148亿元、152416亿元。从城市群空间分异来看，北京、天津的承载阈值较高，2030年，两者的人口规模阈值分别为3200万人、2400万人，经济规模阈值分别为40000亿元和38000亿元;石家庄、保定、唐山、沧州次之，人口规模阈值在600～1000万人，经济规模阈值在8000亿元以上;张家口、承德、邯郸、秦皇岛等城市的人口和经济规模阈值适中;廊坊、邢台、衡水的承载规模较小。从时间角度来看，2020年以后，南水北调工程通水且供水量形成一定的规模后，大部分城市的社会经济发展用水得到保障。但是经济规模仍呈现过载的状况，原因为天津以及河北省多数城市仍然处于工业化阶段，工业规模的持续扩大将会使经济出现过载的情况，但2030年城市群能够基本保持和水资源承载力相适应的社会经济发展水平。　　(4)京津冀城市群发展应采取动态供水、疏解发展、适度节水的综合模式。通过供水情景的模拟发现南水北调可以极大缓解水资源缺乏状况，采取向邯郸、邢台、衡水等地加大供应量可以极大解决水资源匮乏状况。设置三种空间发展模式，即以北京为核心的单核城市集聚发展模式、向天津、石家庄等疏解人口和产业的极核城市集聚发展模式、以及加大邯郸、邢台、承德等城市投资的节点城市均衡发展模式。通过模拟发现，三种发展模式下，京津冀城市群2030年人口规模分别为13264万人、13282万人、13360万人，城镇化水平分别为75.0％、75.7％、74.2％，经济总量分别为153705亿元、159864亿元、152546亿元;需水总量分别为259.56×108m3、269.85×108m3、269.44×108m3，高供水情景下供需缺口分别为-17.19×108m3、-21.66×108m3、-21.23×108m3。极核城市集聚发展人口规模适中、经济规模最大，耗水量虽然较大，但是和节点城市均衡发展模式相差不大，故为最佳的空间发展模式。通过耗水情景模拟，发现采取优先满足环境用水、大量压减农业用水、适度压减工业用水和生活用水的节水方式，将会实现节水和经济损耗适中的发展状态。　　(5)为了缓解城市群整体水资源压力，提高各城市的用水效益，提出相应的发展模式和对策，发展模式主要包括:始终将可持续发展作为京津冀城市群发展的重要战略，依据水资源禀赋差异建立“以水定城”的城镇化发展模式，依据水资源利用特征建立人口疏解与产业转移的协同发展模式，结合水资源短缺风险构建高效节水、富有特色的经济发展模式，建设节水型城市，构建高效、安全的节水发展模式，建设水资源协同调配和水环境协作治理的发展模式。相应对策则是:建立完善的水资源协同发展机制，完善生态补偿制度，健全水资源市场机制，强化水资源管理红线，并加强相关资金和科技支撑。