日益凸显的水资源供需矛盾严重地制约了社会经济的发展,由此引发的不同地区之间及不同用水户之间的争水事端日益频繁。单一的水资源配置方式愈发不能适应我国社会主义建设、生态文明和节水型社会建设的步伐,亟需寻求适应新形势下的资源配置方式、方法、理论、制度等对水资源配置进行优化。市场在资源配置中的高效性、自发性、全面性等优点决定了其在我国当前深化水资源制度改革中必将占有重要的地位。然而在构建和完善我国水权制度、水权交易机制和水市场中,由于缺乏与生产管理实践相契合的水权理论、相对完备的交易规则、科学合理的交易计量方法、层次分明的交易模型、交易影响的定量分析模型等,一定程度上阻碍了市场配置水资源的进程,亟需建立一套系统科学的理论、方法、模型等对水权交易机制构建及完善提供必要的指导和支撑。(1)结合水资源管理最新需求提出了流域二层次水权概念,将水资源使用权分成取水权和用水权,称为二层次水权。分别界定了“取-用”水权的概念,分析梳理了流域二层次水权的内涵、区别和联系等,构建了流域二层次水权同最严格水资源管理制度与水权交易的驱动关系。(2)流域二层次水权初始分配由两部分组成。其中取水权初始分配以响应原则下的目标函数为子目标,以多目标规划为方法构建模型,并利用多目标规划寻优求解取水权初始分配方案。用水权初始分配是以子目标偏差总体最小为目标构建用水权初始分配模型,利用模糊数学求解寻求用水权初始分配方案。将所构建的模型应用到沙颍河流域,检验流域二层次水权初始分配模型的合理性。(3)流域二层次水权交易在统筹考虑我国水市场建设现状的基础上,分别以经济效益和社会福利为目标构建了用水权交易模型和取水权交易模型,利用Matlab中的Fminimax模块Fgoalattain模块分别对用水权和取水权模型的交易方案进行寻优,并通过设置不同的交易水价,分析了价格对流域二层次水权交易方案的影响。将模型应用到沙颍河流域,分析了市场配置下沙颍河流域水资源的收益和福利变化。(4)在分析水权交易外部性的形成原因、研究目的的基础上,指出了流域二层次水权外部性分析应以负外部性为重点,结合取用水权交易的特点,分别构建取水权和用水权的负外部性量化分析模型。结合实例,分析流域二层水权交易负外部性产生的主导因素,为实践活动中减少负外部性的产生、设置相应的规范、构建交易补偿机制等提供支撑。