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本发明公开了一种面向时空均衡的水资源优化配置的方法，包括：确定水资源优化配置荷载均衡目标、空间均衡目标和时间均衡目标函数，据行业性质，确定各目标函数的行业权重系数及行业供水保障率的阈值；利用各目标函数建立外层为时间均衡目标函数、内层为空间均衡目标和荷载均衡目标的函数的双层水资源优化模型；利用函数的行业权重系数及行业供水保障率的阈值，采用遗传NSGA‑IIS算法解模型，不断交叉变异进化生成全时段时间均衡目标解，直到收敛得到全局各时段协调的水资源优化配置解。本发明采用双层优化算法进行求解，使四种尺度融合与统一，实现面向时空均衡的水资源优化配置，达到水资源的可持续科学利用的目的。