社会经济发展与资源环境的矛盾日益突出,公众环境保护意识的逐渐提高,对水环境及水质提出了更高的要求,水资源及水环境问题已经成为了制约我国社会经济可持续发展的主要瓶颈因素。因此,科学有效的水环境规划与管理是合理开发利用水资源,改善水环境质量,实现流域社会经济可持续发展的一项基本措施。由于水环境系统中普遍存在的复杂性和不确定性,传统的管理规划方法受到挑战,严重影响到其结果的可信度和可行性。本研究的主要目的是把不确定分析和系统优化方法整合并应用到水环境系统规划与管理中来帮助解决复杂性与不确定性所引发的技术和实践难题。研究中,首先结合水质模拟模型,开发了基于模拟的区间两阶段机会约束二次优化(SITCQP)方法,并应用于流域水环境管理案例；然后进一步引入模糊数学的概念,形成了基于模拟的区间两阶段模糊可信性约束二次优化(SITFCQP)方法,并应用相同的案例验证了其适用性和有效性。结果表明,基于模拟的区间两阶段机会约束二次规划方法能有效地反映水环境管理系统的复杂性与不确定性,能定量地揭示系统约束违背风险和系统费用之间的互动关系,进而帮助决策者降低风险实现优化目标；基于模拟的区间两阶段模糊可信性约束二次规划方法能进一步地有效反映系统各部分之间的动态性和交互性。通过结果对比分析可知,两种方法尽管在反映不确定性信息上有所不同,但对约束的处理具有一定程度的一致性,均可得到多种政策情景和不同环境标准下的优化决策方案,从而能帮助决策者科学合理地规划和管理水环境系统。