玛纳斯河流域位于我国新疆西北干旱半干旱地区,远离海洋,气候干燥,降水稀少,蒸发量大。流域以农业生产为主,长期以来的用水结构使流入下游的地表水量显著减少,尾闾湖泊逐渐消失,生态环境受到严重破坏。为保证生态需水和水资源的可持续利用,并进一步充实水资源可持续利用研究体系。本文从玛纳斯河流域用水结构和土地利用变化分析出发,运用系统动力学对流域水资源供需平衡进行分析,以此为基础,构建水资源多维临界调控模型,对流域水资源用水结构进行优化。研究的主要结论如下:(1)玛纳斯河流域以农业生产为主,农业用水基本维持在95%左右,工业用水略高于3%,生活用水和生态用水均为1%左右。不够合理的用水结构使得生态环境遭到严重破坏。且从单方水的增加值来看,工业用水增加值远高于农业,应不断提升工业用水比例。(2)节水技术推广前后,耕地面积由1976年的3230.86km~2增长至2015年的7437.52km~2,使得农业用水始终维持在90%以上,为进一步降低农业用水比例,除进一步推广应用膜下滴灌技术外,还应实行退耕还林还草,降低耕地面积的措施。工业用地、交通用地和居住地均呈现不同程度的增长态势,其中居住地递增率达到123.5%,而工业用水和生活用水仅增加2%左右,增速较为缓慢。生态用水量虽然始终维持在1%左右,但可利用量仍不断减少,生态环境依旧不容乐观。(3)采用系统动力学对水资源供需进行分析,综合考虑了水资源需求、水资源供给(包括地表水可利用量、地下水开采量和泉水)、工业及生活污水再利用和河道内外生态需水等因素,通过将污水处理率提高至0.9,将种植业面积减少24.47%,将单位工业产值用水定额减少42.9%,将单位种植业面积用水定额减少11%,将单位建筑业和第三产业用水定额减少50%的措施,使得2020年的水资源供需差降低至-1.23×10~8m~3,2030年降低为-1.98×10~8m~3。(4)通过五种方案的对比可以得出:2020年的水资源多维临界调控采用方案四,即同时采取工农业强化节水和污水资源化的措施,可以使工业需水量降低0.24×10~8m~3,农业需水量降低1.79×10~8m~3,总需水量降低2.04×10~8m~3。2030年的水资源多维临界调控采用方案四时,通过调控可使工业需水量降低0.75×10~8m~3,农业需水量降低0.54×10~8m~3,总需水量降低1.28×10~8m~3。当玛纳斯河流域生活供水0.56×10~8m~3,工业和农业供水10.85×10~8m~3,生态供水1.316×10~8m~3时,2020年水资源系统熵最小,达到最优调控结果。2030年,当玛纳斯河流域生活供水0.79×10~8m~3,工业和农业供水12.07×10~8m~3,生态供水1.316×10~8m~3时,2030年水资源系统熵最小,达到最优调控结果。2020年和2030年的缺水量分别减少3.54×10~8m~3和3.76×10~8m~3,说明水资源系统向着有序协调的方向发展。