在环境系统中,大气和水是两个重要的子系统；大气污染和水资源短缺,都是当今世界各国普遍关注的重点问题。环境系统建模,不仅有利于精确的描述研究系统的行为,而且还能够量化管理方案的可能实施效果,帮助管理者提出科学、可行的管理策略。然而,由于环境系统(或大气质量和水资源子系统)具有多重层次和复杂组分,且各子系统之间及其内部组分之间存在着错综的互动关系,呈现异常复杂的多目标性和动态性,这就给用于定量描述系统行为的环境模型提出了更高的要求----不确定性是这类大系统模型的重要特征。　　 本研究在对不确定性优化理论的研究及应用进行综述的基础上,通过对研究系统进行深入剖析,复杂性辨识,建立了一系列不确定性优化决策模型,并将其应用于大气质量管理和水资源优化配置的案例研究。具体内容包括：⑴基于空气质量指数(AQI)达标的环境目标,开发了一系列联合概率约束的区间两阶段/多阶段等一系列多污染物大气质量管理模型,用于区域环境空气质量的综合评价与大气污染的总体控制,寻求污染控制成本最小化和区域空气质量最佳化的有机组合方案,为各级环境管理部门制定合理的区域大气污染控制和减排策略提供有力的理论保证和技术支持。⑵开发了不确定性条件下水资源系统的双层规划管理模型,用以处理水资源管理系统内不同实体间的利益冲突,帮助决策者优化系统结构,合理利用水资源。⑶开发了基于优劣级度量的模糊随机混合整数规划模型,为进行科学的流域水资源调配和洪水管理提供决策,达到全面、有效管理流域水资源的目的。所开发的优化方法能够有效地处理各种表达为区间数、模糊隶属度函数或概率密度函数等形式的不确定性参数；通过对资源环境变量和社会经济目标的权衡分析,预期可为决策者提供科学、可行的规划管理方案。