作为人类生存与发展所必需的重要资源,水资源和能源的短缺问题已经成为威胁全球可持续发展的两大挑战,这两大挑战之间也有着密不可分的联系。然而长久以来工业部门水资源和能源的管理相对独立,无论是技术选择还是政策制定都聚焦于单一系统,容易造成顾此失彼的局面。尤其是在以钢铁行业为典型代表的高耗水、高耗能的工业部门,如何协调好两种资源的需求和使用还尚不明确。本论文对钢铁行业水-能协同节约的可行空间和技术选择进行探究。研究综合了多区域投入产出模型、基于投入产出的全生命周期混合模型、计量经济学模型、费用效益分析和蒙特卡洛模拟等多种工具,构建了钢铁行业水-能协同节约可行空间识别与技术选择研究的集成模型。通过识别真实钢铁消费及其引致的水耗、能耗与经济发展之间的计量规律量化水-能协同节约的可行空间,并将水-能协同管理落实到生产端具体的工艺和技术选择,提出可行的协同管理技术路径,为制定趋利避害的资源管理方案提供决策支持。研究结果表明:(1)强劲的钢铁消费刺激了行业对水资源和能源的需求。受到资本形成的影响,短期内钢铁消费及其引致的水耗、能耗与经济发展尚未脱钩。人均GDP每增加1%,人均真实钢铁消费量增加2.3%,由真实钢铁消费引致的水耗、能耗分别增加2.8%和2.6%。这种强关联关系决定了短期内通过减少钢铁需求实现行业水耗、能耗协同减少的可行空间有限。(2)中国是全球钢铁行业水耗、能耗的关键节点:2013年中国承担了全球钢铁生产近74%的水耗和54%的能耗,但其中37%的水耗和24%的能耗服务于其他国家的最终使用。(3)针对中国的模拟研究发现,钢铁生产工艺的调整和低温轧制技术的应用存在水-能协同困境。从全生命周期的角度看,中国以电炉炼钢工艺替代高炉-转炉炼钢工艺虽然可以节约13.2%-15.7%的能耗,但是增加了10.6%-16.4%的水耗;采用低温轧制技术吨钢生产可以节约9-17千克标准煤的能耗但却需要多消耗0.1-0.2立方米的水资源。此外,研究识别了18种具有节水协同效益的节能技术,其中联合循环发电技术,干熄焦技术,干式TRT技术等每吨标准煤的节能量协同的节水量可达20立方米以上;将这些水资源影响纳入全生命周期技术评估可以减少2-26美元/吨标准煤的节能成本,同时提高经济有效的节能潜力。基于这些认识,研究更新了行业传统的技术优先序排列,建立了具有节水协同效益的节能技术优选清单。