立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。

黄河水沙变化关乎黄河流域生态安全和全流域的高质量发展。近年来黄河水量出现大幅锐减,制约了当地社会经济和下游可持续发展。量化气候变化和人类活动对径流量减少的贡献对于解析黄河水沙变化动因具有重要意义。由于研究尺度和研究方法的不同,径流量变化的因素和影响程度存在较大差异。本文采用MK趋势检验和双累积曲线法系统分析黄河中游河龙区间四个典型流域（皇甫川、窟野河、无定河、延河）1960—2015年间水文要素的变化趋势,利用Budyko水热平衡方程阐明气候变化和人类活动对流域径流变化的作用。结果表明：1960—2015年皇甫川、窟野河、无定河、延河流域径流量均显著下降（P<0.01）,且径流量均在1979年和1999年前后发生突变,而降水量变化不显著。同基准期（1960—1979年）相比,P2时期（1980—1999年）气候变化对径流减少的贡献率达64%~76%;随着退耕还林还草工程的大规模实施,P3时期（2000—2015年）人类活动成为径流减少的主要影响因素,其贡献率达71%~88%。

提高城市资源环境效率对流域高质量发展具有重要意义。采用基于非期望产出的SBM超效率模型和Malmquist-Luenberger指数,对2000年、2005年、2010年、2015年和2017年黄河流域地级以上城市的资源环境效率进行测算,并结合核密度函数分析其时空特征,应用Tobit模型测度城市资源环境效率的主要影响因素,以期为黄河流域资源环境提质增效提供有效参考。结果表明：近年来,黄河流域城市资源环境效率大致呈“U”型变化趋势,总体水平不高,非DEA有效城市的数量远多于DEA有效城市;城市全要素生产率呈下降态势,效率变化和纯技术效率变化呈改善趋势;产业结构和政府干预力度与资源环境效率呈正相关,经济发展水平、城镇化水平、能源消耗水平和环境治理水平对资源环境效率具有负向作用。

生态效率是区域发展质量和人地协调程度的综合体现。采用TOPSIS法测度2003—2017年黄河流域37个资源型城市的生态效率,借助泰尔指数、全局空间自相关和热点分析揭示其时空演变规律,利用面板Tobit回归模型探寻关键驱动因素。结果表明：（1）黄河流域资源型城市生态效率总体上以2007年为分水岭,先平稳、后上升;不同城市生态效率的增速和增幅差异较大,下游城市明显高于中、上游城市,再生型城市明显高于成长、成熟和衰退型城市。 （2）城市间生态效率差异大小先略微下降、后持续上升;生态效率空间格局由随机分布向集聚分布演变,低值集聚区从山西、河南交界处向山西中、北部移动,高值集聚区分布具有空间粘性,一直位于下游山东境内。（3）产业转型、科技创新、基础设施完善和区位条件对生态效率改善具有显著正向驱动作用,外向型经济、资源依赖和环境规制抑制生态效率提高,城镇化、工业化和外资利用对生态效率演变的影响不显著;不同类型资源型城市生态效率改善的主要驱动因素存在异质性。