随着我国需水量的日益增长与可供利用水资源的不断减少之间的矛盾日益严重，针对水资源可持续利用的研究得到社会各界人士越来越多的关注。水资源的可持续利用是如今可持续发展框架下水资源利用的一种创新模式，已经成为解决世界上众多水资源危机问题的唯一方法。模型预测控制用于受约束的控制问题，即在维持适当的风险和合理的成本的条件下使预期收益最大化，因此它适合可持续问题的定量研究。为了实现水资源的可持续利用，为相关的政策分析提供定量参考，本文根据水量、水价及水质间的关系，结合普罗米修斯模型探讨了面向水资源可持续利用的随机预测控制与仿真模型，并以广东省新丰江水库直饮水工程为例预测了10年内水资源各指标的配置方案。论文首先通过分析了水资源可持续性利用的具体含义及原则，指出它面临的各类问题。对西方发达国家的资源水价研究进行了介绍和分析，与我国的情况相比较后指出了其中值得借鉴的经验。其次，介绍了新丰江的水资源环境及直饮水工程，讨论了广东省若干城市直饮水的社会需求概况，并在考虑随机因素的前提下选取水价、水质、水量三个基本指标进行可持续分析。然后，分析和评价水资源可持续依据，基于普罗米修斯模型，建立新丰江水资源可持续利用的开环模型及闭环模型，并探索其算法。最后，采用实际的新丰江水库水资源数据，运用闭环预测模型及滚动优化预测若干年内的水价、水质、水量指标曲线，为有关部门的管理与决策提供定量的参考。