随着全球能源供需矛盾加剧以及国家能源话语权的博弈,页岩气的勘探开发开始广受世界瞩目。美国作为目前世界上第一个也是唯一实现页岩气大规模商业性开采的国家,世界各国在进行前期评价和勘探开发先导试验过程中也主要学习和总结美国的相关技术和经验。目前,页岩气开采主要使用水力压裂法,即将大量水、化学物质以及泥沙的混合物采用高压的方式注入地下井,压裂页岩气区带附近的岩石构造,从而使页岩气释放到井口之中,从而实现页岩气开采的效率性和经济性。此外,大量的水资源还被用于清洗冷却钻头等页岩气开发相关过程当中。由于淡水资源的稀缺性以及生活用水、工业用水、农业用水等的用水需求不断提高,页岩气开发的水资源使用、处理和保护等问题越来越受到广泛关注。如何通过科学的模型和实证的数据分析水资源区域页岩气开发可承载的能力成为重要的研究课题。本论文从整体的角度分析页岩气开发水资源动力学系统,研究影响页岩气水资源需求量和淡水资源使用量的主要因素及其非线性关系,从而构建了集“水资源子系统”、“人口发展子系统”、“产业发展子系统”、“页岩气发展子系统”于一体的“区域页岩气开发水资源承载力系统动力学模型”。构建了复杂网络模型,从整体的视角分析各要素在模型中的角色、要素之间的关系以及网络整体结构特征。结合美国Marcellus页岩气地Bradford郡实证数据进行模型的检验、修正和不同情景下的仿真模拟,在此基础上总结和归纳了对中国页岩气开发及相关政策制定的借鉴和启示。通过本文的分析对中国页岩气开发具有以下启示:(1)页岩气开采过程中需要消耗大量的水资源,对于水资源缺乏的中国来说,将会对人口和产业发展用水形成一定的威胁,因此在开发前需要系统分析区域人口和产业发展情况以及页岩气单井开采水资源需求量,从而合理的安排页岩气开发计划。(2)通过情景模拟分析可以发现,页岩气的回流率、重新利用率和处理后污水的再利用对于页岩气开发的水资源承载能力具有明显的影响。因此对于中国来说,在开发过程中,要逐步提高页岩气水资源的回收技术,通过制定法律法规以及相关补贴政策,提高页岩气的回流率和重新利用率,鼓励采用区域处理后的污水进行页岩气开发,从而提高区域水资源对于页岩气开发的承载能力。