再生水作为目前世界上相对可靠的替代水源,可以在一定程度上缓解区域水资源短缺问题并维持城市生态稳定。然而在我国西北内陆区,再生水的推广利用还存在资金不足、技术落后、规划建设滞后等障碍。本文依托国家重点研发计划“西北内陆区水资源安全保障技术集成与应用”项目,构建了西北内陆区再生水供需的系统动力学模型和再生水输送分配的多阶段多目标非线性优化模型,对西北内陆区典型城市进行了系统化的潜力评估和利用模式优化。研究结果表明,西北内陆区的再生水利用具有很大发展潜力,未来可以在一定程度上缓解区域水资源短缺问题并维持城市生态稳定。本文的研究为地方相关政策的制定和规划实施提供了参考。主要研究内容和结论如下:(1)通过对西北内陆区自然和社会发展状况的统计分析,构建再生水利用水平评价指标体系,并利用层次分析法对西北五省以及江苏省和北京市的再生水利用水平进行比较评价。结果显示经济发展水平高的地区再生水利用水平显著高于西北地区;在地理条件和区位经济制约下,同处西北内陆区的甘肃片区、新疆片区和青海片区污水处理和再生水利用率均低于全国平均水平,其中青海片区表现最差。(2)构建基于西北内陆区城市再生水供需变化的系统动力学模型,提出以再生水供需平衡指数(RWB)和利用效率指数(RWUE)作为潜力评估指标。选取新疆乌鲁木齐、甘肃武威和青海西宁作为研究区典型城市进行再生水供需模拟预测,然后在10%-20%的范围内改变系统参数,观察预测结果变化。模拟结果表明三个典型城市在参数调整后的RWB和RWUE都更加接近理想值,说明针对性的政策可以加快开发西北内陆区各类城市的再生水利用潜力。(3)结合西北内陆区再生水水质和再生水用户需求,构建了以再生水的生态回用为核心的城市再生水循环利用模式,并以输水成本最小和水费收益最大为优化目标建立了城市再生水配置的多阶段多目标非线性优化模型,然后将新疆乌鲁木齐作为优化案例进行计算,得到全局最优解。结果表明,再生水在保证城市河湖景观维持自身生态稳定的前提下,可替代城市37%的自来水供给。