本文针对奎屯河流域因水资源开发利用现状及存在的生态环境问题，以水资源可持续利用，有效支撑经济、社会和生态环境全面协调和可持续发展为目标，开展了多学科理论交叉和综合研究。从理论上解决生态需水量和流域水资源优化配置的概念；从应用层面上分析研究奎屯河流域水资源的功能、生态需水的内涵及水资源优化配置的具体问题，从而为流域水资源优化配置提供科学依据；从技术方面，将水功能区划、生态需水量与遥感和GIS技术相结合，使数据更具实时功能，使流域水资源优化配置模型更具有实用意义。 采用系统分析的理论和方法，针对奎屯河流域存在的生态环境问题，提出依据流域水功能区划开发利用水资源的概念，结合奎屯河流域水资源开发利用现状和社会经济发展对水量和水质的需求，将奎屯河流域一级功能区划分为保护区，包括水源区(山区)、甘家湖天然林保护区和艾比湖区；开发利用区，即为人工绿洲区；保留区，包括戈壁带和沙漠区：缓冲区，即保护区、保留区和开发利用区之间的区域。将流域水资源的功能主要分为经济发展功能和维持生态功能。这种划分对于该区水资源合理开发利用及水资源优化配置方案的制定具有重要的指导意义。 基于地带性理论分析奎屯河流域植被生长需水的区域分异规律，利用遥感解译和GIS技术对流域进行生态分区，界定奎屯河流域生态需水的内涵及生态需水的类型，采用生态需水计算模型，量化流域生态需水量，为水资源优化配置提供科学的依据。从分析奎屯河流域地下水的埋藏分布特征、三水转化及地下水的补给、径流、排泄条件，研究奎屯河流域水循环和生态系统特征，并根据野外大量调查资料和室内综合分析，确定流域地下水合理生态水位。 在对水资源优化配置的内涵和功能进行深入研究的基础上，系统总结了水资源优化配置理论体系，根据水资源优化配置的目标和原则，明确提出奎屯河水资源优化配置需解决的若干具体问题，建立了奎屯河流域水资源优化配置模型，设计了6种配置方案，采用MATLAB中遗传算法优化工具箱对上述模型进行求解，选择合理解，并在此基础上提出奎屯河流域水资源优化配置的对策与措施。