西北干旱地区是我国缺水最严重地区之一,长期以来,缺水对该地区农业用水产生了特别不利的影响,使粮食安全受到威胁。因此针对以上情况,在水资源不足的西北干旱地区必须统筹考虑社会经济发展、生态环境保护等因素,优化作物种植结构,合理配置有限的农业用水资源,提高水资源的有效利用率,以缓解水资源的供需矛盾,促进农业的持续发展,进一步取得经济、社会和生态的最佳综合效益。本文针对西北干旱地区黑河流域大满灌区的实际情况,分别对农业经济用水量的内涵及决策层次、农业种植用水的优化模型和农业用水的决策支持系统研发等问题进行了研究,论文主要内容包括以下几个方面:(1)在初步探讨农业经济用水量内涵的基础上,研究和探讨了农业经济用水量的决策层次。(2)对传统的多目标优化方法及遗传算法进行了概述。在此基础上,针对西北干旱地区农业用水建立了合理可行的优化数学模型。该模型在满足水资源、耕地面积等约束条件下,以综合效益最大为目标,因此本文选取总净产值最大、粮食作物总产量最大以及生态效益最大三个目标,它们分别反映经济效益、社会效益及生态效益最大等目标。(3)本文以农业经济用水量决策问题为中心,结合用户需求,对系统框架和功能进行了设计,初步构建了以数据库管理、查询服务、分析统计和决策支持等为主要部分的农业经济用水量决策系统。其中决策支持部分是本系统的核心内容,该部分主要是采用VB和MATLAB兼容的方式进行各种作物的优化,以求不同年份不同作物的种植面积。系统设计开发以数据库系统、模型库系统和人机交互系统三者交互实行。(4)以西北干旱地区黑河流域大满灌区为例进行了应用研究。分析了2007年大满灌区社会经济、可用水资源量、种植业现状及农业用水存在的问题,结合大满灌区实际情况分别对2007年、2015年和2030年农业用水进行了估算和预测,分析确定了种植业优化模型的参数,提出了模型求解方法及优化结果,即目标函数在不同年份提高了约2.33%—27.45%,验证了模型及其求解方法的可行性以及部分系统的实用性。