日益加剧的水资源危机给农业带来了两个挑战，一是粮食需求压力因人口持续增长而加大，二是需要在日益短缺的水资源条件下满足不断增长的粮食需求。在生态脆弱的干旱缺水地区，这种情形更加严峻。石羊河流域是河西走廊三大内陆河流域之一，是甘肃省重要的商品粮基地之一。水资源的过度开发利用导致的生态环境退化对河西走廊乃至西北干旱地区的生态安全形成了严重的威胁，引起了社会的高度关注，中央政府制定了石羊河流域重点治理规划。该规划对生态恢复与水资源分配调整等问题做了深入分析，但对规划实施将给当地经济发展与农民收入带来的影响，以及在生态重建的同时如何实现农业农村经济的可持续发展并没有进行深入地研究。本文致力于以农户微观经济行为响应分析为基础，将农户经济模型与GIS方法集成，构建GIS-based Bio-economic模型，模拟石羊河流域治理规划的实施对石羊河上下游农业经济带来的影响以及规划存在的问题。研究发现，石羊河流域治理规划将生态用水与农业用水挂钩，给民勤分配了较多的农业用水，然而民勤的收入仍难以恢复，并且远低于凉州区，显示出民勤农业水资源利用效益的低下。因此本文认为在生态退化问题严重，用水矛盾尖锐的内陆干旱地区，农业用水的配置与生态用水的配置应保持独立，这样才能确保农业规模得到合理的压缩；农业用水的区域配置更应着眼于经济效益的提高，而不是公平的分配；公平问题应从政策、制度和管理等层面另觅途径来解决，例如补偿制度。　　 因此本文以水资源利用效益和不影响生态重建为主要原则，对石羊河流域的农业用水进行了优化配置，在石羊河流域重点治理规划的配水方案基础上，减少利用效益低下的民勤各乡镇农业配水量，增加水资源利用效益高的凉州城郊区农业配水量，将调整配置的水资源收益以补偿的形式归还给民勤。结果表明民勤人均收入可比现状高出647元，达到3552元/人。同时凉州的人均收入比现状增加528元，达到3909元，流域平均收入可比现状增加人均556元，在提高流域整体经济水平的同时，缩小了区域收入差距，实现了效益与公平的兼顾。粮食产量能保证流域的自给，商品粮以玉米为主。因此，优化农业水资源利用能实现在生态重建的同时增加农民收入，保障农业农村经济可持续发展的双赢目标。　　 在分析水资源配置对各区农业农村发展的影响的同时，分析了各区农户行为响应的区域差异，在此基础上对政策情景进行修正，重新反馈到农户行为模型中，最后总结了各区水资源优化利用的农业发展模式：(1)流域中心的凉州城郊区已有较大的日光温室规模，补贴滴灌节水技术和增加季节性非农就业机会不仅增收效果明显还能促进日光温室规模的扩大，高效农业发展规模扩大后还可安置较多的湖区移民就业；流域中心的民勤环河区和坝区，日光温室比较优势也比较突出，但滴灌技术的推广还欠成熟，适宜以补贴日光温室为主。(2)流域过渡区的凉州混灌区日光温室发展潜力仅次于中心区，适宜采用经济补贴加以鼓励；流域过渡区的民勤泉山区，目光温室和非农就业的增收效果与其他区域相比都略显偏低，而且对闸管灌的采用也比较有限，因此应提供一定的经济补贴来促进节水技术的推广，以便与节水型社会建设同步。(3)流域上游边缘区，粮食生产和畜牧养殖比较优势突出，但总体上畜牧业规模还比较低，可采用经济补贴促进畜牧业规模的扩大，同时提高非农就业机会，宣传闸管灌技术；下游边缘区，将生态用水与农业用水分开，大幅压缩农业用水和农业规模，以免在生态退化严重的情况下还过多地种植粮食作物，增强闸管灌技术的宣传和引导，扩大非农就业劳动转移和移民。