马莲河流域位于陇东黄土高原，泾河流域东北部，是黄土高原最具代表性区域，也是鄂尔多斯能源基地的重要组成部分。流域可持续发展面临的主要问题有工业化进程加快、水资源供需矛盾突出、河流健康生命受到威胁。本论文基于自然条件和社会经济发展现状，分析了流域内水资源开发利用现状和存在问题，预测了流域经济社会发展水资源需求，采用系统分析的方法，对该流域水资源进行水资源优化配置，成果对于缓解流域经济社会发展中的水资源严重短缺问题有重要参考作用。（1）结合马莲河流域自然地理、气候、降雨、水文地质条件等，综合分析计算了马莲河流域地表水、地下水、水资源总量、可开采量，同时分析了流域内用水现状及供需水现状，总结出了水资源利用过程中存在的问题。（2）依据社会经济发展指标，以水资源预测理论为基础，对马莲河流域2020年、2030年不同行业（农村人畜、城镇生活、农业生产、工业及三产、生态环境）的需水量进行合理预测。2020年需水量为444872.64万m3；2030年需水量为52527.87万m3。从现有水资源量及开发利用状况可看出，若保持现状供水规模，随着人口增长和经济的发展，供水缺口将逐年增大，缺水将直接困扰流域内各地工农业生产和社会经济的发展。（3）优化配置模型的建立和求解。建立了以经济、社会和环境的综合效益最大为目标的流域水资源合理配置模型。三个目标分别为：经济效益—流域供水净效益最大，社会效益—流域总缺水量最小，环境效益—流域重要污染物（COD）排放量最小。探讨了模型参数的确定，并详细介绍了Matlab软件优化工具箱求解模型的思路和过程。（4）实例应用研究。在2010年现状年用水结构的基础上，将模型应用于马莲河流域水资源优化配置中，调用Matlab优化工具箱进行求解，得到马莲河流域2020年和2030年75%保证率条件下的水资源合理配置方案。并分别从各部门配水量、供需平衡、目标值及协调度三方面对优化结果进行了分析，通过分析可得，该模型求得的优化配置结果合理可行，可为马莲河流域水资源规划和管理提供依据。