中国属于全球的农业大国,现如今,极大制约中国农业发展的因素即为水资源,水资源往往会出现供需失衡情况,与此同时,过多开发本就有限的水资源,将会使得某些地域出现地下水位降低的情况,不利于维持良好的生态环境,故而,有必要围绕水资源利用问题,展开较为深入的细致探究,而调节种植结构将能在一定程度上优化现有的水资源。本文以郑州为研究对象,首先分析了历年农作物种植结构与用水结构情况,然后以农业经济效益和虚拟水最大及农业成本最小为目标函数,在已确保当地资源充足的基础上,针对农作物当前的种植结构,构建科学适宜的优化模型。郑州水资源量匮乏,人均水资源量严重不足,随着经济的发展,为了弥补水资源的不足,通过种植结构的调整,增大水资源的利用率。通过加权系数法将作物收益、虚拟水效益、节水效益的多目标函数转化为单目标函数,再基于MATLAB的linprog函数进行求解。通过研究得出以下结论:(1)郑州现有的种植面积正在逐年降低,当前时期相对稳定;但是,农作物表现的种植结构存在显著波动,稳定性较差。因此,在“保口粮”的基础上调整郑州的种植结构,使作物常年保持在一定的水平。(2)基于优化郑州的农作物,利润增加82.08亿元,占优化前利润的94%,虚拟水量增加12.7亿m~3,占优化前虚拟水量的36%,虚拟水效益也增加131.48亿元,占优化前虚拟水效益的86%。灌溉用水量减少了0.657亿m~3,节水效果明显。种植结构的调整使农业经济得到大幅度提高,提高农户种植作物的积极性和使水资源得到有效地利用,水资源竞争力大大提高。优化方案能够满足当地人对粮食的需求,在尽量提高农作物经济效益的情况下,也能满足对当地水资源的控制。