水资源利用及其引起的能源消耗和碳排放,对人类发展和环境可持续性至关重要。能源的生产需要消耗水资源,而水的生产、分配、使用、污水收集与处理也都要消耗能源,两者之间密不可分。城市是水和能源集中的区域,随着城市人口的增加,水系统中能源消耗就会增加,进而引起温室气体排放。生命周期过程视角的节水、降能、减碳研究是城市区域可持续性发展的关键议题之一。论文以张家口市为例,基于生命周期理论和情景分析,核算了现实年（2005年、2010年和2015年）和预测年（2025年）城市水系统各部门（农业、工业、服务业、生活、生态）和各过程（取水、制水、配水、用水、污水处理、污水再生）的能源消耗与碳排放,辨识了区域用水─能耗─碳排放关系,探讨区域城市水系统节水降能减碳策略。主要研究结果如下:（1）2005、2010和2015年的研究表明,张家口市水系统的能源消耗及碳排放呈波动增长态势。2015年能源消耗总量最大,为24亿kWh,2005年次之,为22亿kWh,2010年最小,为21亿kWh。2015年碳排放总量最大,为294万吨,2005年次之,为279万吨,2010年最小,为260万吨。能源消耗与碳排放是正相关关系;从部门来看,张家口市2005年和2010年各用水部门能耗按大小排序依次为:工业、居民生活、农业、服务业、生态。2015年居民生活能耗超过工业能耗;从过程来看,张家口市在水资源开发利用过程中能耗按大小排序依次为:用水、取水、制水、配水、污水处理、污水再生;能耗及碳排放在三大区域（市辖区、坝上地区、坝下地区）及20个区县中呈现较强的空间异质性特征。（2）设置地表水利用率达到45%和50%的“地表45”和“地表50”两个基础情景、再生水优先和调水优先两个子情景,对张家口市2025年在不同水源配置下的取水能耗与碳排放的分析发现,不同情景下,张家口市2025年取水能耗将比2015年下降25.56%-28.02%。相同子情景下,地表50基础情景的取水能耗低于地表45,即对本地地表水的利用率越高,取水能耗就越低。各子情景中,调水子情景的取水能耗低于再生水。地表50-调水优先情景在4种情景中取水能耗最低,为24693.344万kWh。同时也有最低的碳排放,为307679t。（3）基于现状和预测分析,从水资源需求端和供给端分别提出了张家口市节水降能减碳的发展对策。首先,推广应用节水器具及树立全社会节水意识;其次,进行产业结构调整与产业布局优化。坝下地区是能耗与碳排放总量最高的地区,是产业布局优化的重点区域。该地区应该将高端装备制造业和现代旅游服务业作为产业优化路径。市辖区的能耗与碳排放总量仅次于坝下地区,市辖区可以走一条现代服务业和高新技术产业并举的发展之路。坝上地区能耗与碳排放总量较低,该地区可借助风光能源充裕,大力发展新型能源业。同时发展特色、有机食品加工;最后,选择合适的供水策略。要适当提高地表水资源利用率,严格控制地下水开采率,同时,在非常规水源中可以考虑通过跨区域调水来缓解能耗压力。