天津市位于海河流域下游,属于资源型严重缺水城市,随着天津市经济快速发展和城市化进程的加快,水环境污染已经成为一个难点问题。水环境污染不仅严重影响着区域生态环境、社会安全还对人们的身体健康造成威胁。因此,探寻天津市水环境系统优化的方法对改善天津市水环境质量,实现经济社会可持续发展具有重要现实意义。本文以天津市水环境系统为研究对象,从改善天津市水环境质量的角度出发,利用系统工程的设计思想,总结与分析国内外研究现状和成果后,确定研究内容、研究方法和技术路线。首先,根据研究区水环境系统中水循环情况,绘制出能够描述天津市水流迁移运动的水流网络图。基于水流图对天津市社会经济、供水、用水、水污染情况进行详细分析,通过逆向推导方式,由果寻因,找出影响水环境质量的主要因素。结果表明,影响水环境质量的主要因素来源于人口快速增长,社会经济高速发展,城镇化进程的快速推进。虽然淡化海水供水量、深度处理再生水回用量在增加,但是天津市人均水资源仍不足,生态用水缺失,说明社会、经济发展加重了水资源短缺的矛盾。其次,在水流分析的基础上运用系统动力学方法,综合考虑水流分析中所涉及的人口、经济、资源和环境等因素,构建天津市水环境系统系统动力学模型。通过建模目的,确定研究边界,根据水流图划分子系统,估计参数并对模型进行检验等过程,以2020年和2025年为研究水平年进行模拟预测。根据灵敏度分析结果,对重要参数进行不同赋值,设计出5种不同发展方案,对五种不同发展方案下天津市水环境系统在人口、经济、水资源、污染排放等子系统影响下的变化情况进行分析。结果表明,按照现状发展下去,天津市水资源将不能满足生活、生产的需要,水污染情况将会越来越严重。通过节水、治污、产业结构调整等措施,废水排放量下降44.43%。最后,根据研究结果,主要从节水、治污等方面对天津市水环境系统优化提出具体对策建议。