我国水情复杂,水资源问题由来己久,特别是随着工业化、城镇化的快速发展和全球气候变化的影响加大,水量和水质性缺水更加严峻,水污染严重、水生态环境恶化等问题更加突出。2011年中央一号文件提出要建立史上最严格的水资源管理制度,建立并界定对水资源开发利用的控制、用水效率控制、水功能区限制纳污“三条红线”。那么如何在“三条红线”水资源管理制度的约束下,在既保持人与水的自然和谐关系,又兼顾水资源贫富区域的社会公平与经济效益的条件下,解决水资源在地区间、用水主体间和各用水目标间的优化分配问题成为实现新时期经济发展目标迫切需要解决的重大问题。本文从水资源“量”与“质”统一的角度对水资源配置内涵进行扩展,提出水量水质统筹优化配置的概念,并以此为基础对区域水资源优化配置展开研究。(i)首先进行理论分析,对区域水量水质统筹优化配置的相关概念进行辨析,通过用水主体博弈论证水量与水质统筹分配的必要性与科学性,模型结果表明：基于水资源水量水质统筹优化配置的模式下,全流域的总均衡取水量与排污量将小于单纯依据水量进行配置下的总均衡取水量与排污量,从而从定性和定量两个角度论证水量与水质统筹分配的必要性与科学性；其次,为了最大限度的提高水资源的利用效率,提出了从水资源全生命周期视角构建区域水量水质统筹优化配置的优化模型,并验证该理论方法用于水量水质统筹优化配置中的可行性和有效性；最后针对区域水量水质统筹优化配置模型的大系统、多目标、非线性等的特点,提出了改进的MOPSO求解算法,并通过与经典多目标算法的对比分析,从定性角度验证了该求解算法的优越性；(ii)在水资源水量水质供需系统构建与预测中首先以徐州市为例对区域进行子区划分和水功能分区、水源和用水部门分类,在此基础上对区域水资源供需系统进行分解。其次,根据社会经济的发展水平、节水措施的实施以及水情所具有不确定性,在多情景模式下按不同节水方案、不同降水保证率、不同社会经济发展情景对徐州市各用水部门的需水量和各水源的可供水量进行预测,在此基础上进行现状水平年和规划水平年的一次供需平衡分析；最后对现状水平年的水质可利用量进行分析,并对规划水平年的水质可利用量进行预测,从而为水量水质统筹优化配置奠定理论和实证基础；(iii)构建区域水量水质统筹优化配置模型,依据水资源生命周期理论对区域水量水质统筹优化配置的目标进行识别,对水资源生命周期各阶段的目标函数及约束条件进行具体评价与量化,在形式上较完整地反映了区域水量水质统筹优化配置的原则与决策机制。最后针对本文提出的改进MOPSO求解算法,通过与经典多目标算法的对比分析,从定量角度验证了在区域水量水质统筹优化配置模型中该求解算法的优越性,并进行算法设计和流程分析；(iv)以江苏省徐州市为例进行实证分析,研究MOPSO算法在水资源配置中的应用步骤,并充分考虑水情、节水措施及社会经济发展情景等动态因素对水资源优化配置的影响,运用优化模型对多情景模式下徐州市规划水平年的不同方案集进行了优化计算,得到了水量水质在各子区的分配关系,获得不同水平年下供需方案的水资源优化配置结果。最后通过对优化配置方案的供需平衡分析、目标分析和敏感度分析验证水量水质统筹优化配置模型和求解方法的有效性；(v)针对优化配置结果中水量水质供需严重不平衡现象和可能发生的水资源突发事件,提出了一般、应急对策建议和相应的保障措施。首先根据水量水质统筹优化配置结果提出相应的一般对策建议,在此基础上针对区域干旱、洪涝和水污染等水资源突发事件,分别设计水量和水质应急预案,以期做到水量和水质优化管理的事前控制,最大限度降低水量和水质供需缺口,提高水资源利用价值,也为政府部门制定应急预案提供了一定的理论依据。除此之外,为了保证区域水资源系统以最优的状态运转,从工程措施和非工程措施两个层面,提出保障水资源优化配置目标实现的“硬件”和“软件”保障措施。