农业水资源是农业生产和粮食安全的核心战略资源。水资源的供需是决定农业水资源优化配置策略的两大驱动力。灌区水资源的供给通常来自上游径流（或地下水）,而水的需求在很大程度上取决于参考作物蒸发蒸腾量（ET₀）。自然条件和人类活动都会影响径流和ET₀产生变化,导致供需水具有随机性特征。因此,研究供需水不确定性下的灌区水资源配置方法与模型对灌区农业可持续发展至关重要。本文以黑龙江锦西灌区为研究对象,定量表征供需水的联合不确定性,在此基础上,构建灌区水资源大系统优化模型并探讨其解法,进而建立灌区农业水资源承载力模型对优化结果进行评估,主要研究内容与结论如下:（1）确定径流和ET₀联合分布模型及丰枯遭遇频率分析。选用正态分布、极值分布、P-III分布、Logistic分布、Pareto分布对径流和ET₀序列数据进行频率分析;采用矩法、极大似然法和最大熵原理法对各分布函数进行参数估计。拟合检验结果表明,P-III分布结合矩法估计对径流和ET₀的拟合效果最佳。在确定径流和ET₀边缘分布模型的基础上,选定六种Copula函数作为联结函数,通过二维联合分布拟合优选,t-Copula函数拟合效果最优。径流和ET₀遭遇频率最大的是同平组合,对应概率为29.14%。同丰与同枯的概率均为1.51%,径流和ET₀的六种丰枯异步遭遇频率差别不明显。另外,丰枯同步遭遇频率为32.16%,远小于丰枯异步频率67.84%。（2）水资源优化配置大系统优化模型。模型分为上下两层,优化不同层次的各作物灌溉水量与种植面积。第一层（田间尺度）为单目标规划模型,目标函数为经济效益最大化。第二层（灌区尺度）为多目标模型,目标函数为经济效益最大（经济维）、资源配置公平性最佳（社会维）,温室气体排放最小（环境维）。基于供需水随机模拟,探求不同供需水丰枯组合情景下的灌区水资源优化配置方案。结果表明,丰枯组合的九种情景下的灌区配水量在3.01×10⁸-4.53×10⁸m³之间,平均配水为3.73×10⁸m³,灌区各子系统的总体种植面积为8.40×10⁴-14.0×10⁴ha。供需水丰枯遭遇概率最大的为平平组合情景,其相应配水量为3.70×10⁸m³,接近平均配水量;各作物总种植面积为10.91×10⁴ha。灌区的整体经济效益值在13.63×10⁸-22.81×10⁸元之间波动。CO₂排放量为4.19×10⁸-6.95×10⁸kg、CH₄排放量为6.62×10⁶-11.04×10⁶kg、N₂O排放量为12.55-20.92×10⁶kg。基尼系数变化范围[0.3899 0.3903],处于相对均匀程度。（3）农业水资源承载力评价。结合锦西灌区实际情况,构建了农业水资源承载力评价体系,包括经济,社会,环境子系统。基于优化模型计算结果作为指标的基础数据,通过熵权法确定指标权重,采用TOPSIS模型对农业水资源承载力进行评估。评价结果表明,不同情景优化结果的相对接近度为[0.3625,0.6323],灌区多情景优化结果的承载力评价处于II-IV级之间。其中承载力等级最高的为平枯组合,与丰枯、枯枯组合相对接近度差别较小,且同处于IV级。