如何选择合理的城市空间增长模式，提高水环境基础设施系统的可持续性，确保城市中长期的水环境安全，是今后国家推进新型城镇化面临的重要挑战。 本研究建立了2000-2013年中国地级市城市发展与水环境基础设施数据库，基于此分析了全国284个地级城市空间、人口、经济和社会四方面城市化的时空特征，以及污水处理设施、雨污水收集管网、节水和再生水设施三方面的水环境基础设施时空特征，并利用相关性分析的方法识别了城市空间增长模式对水环境设施的影响。结果显示，我国城市化水平总体呈现东高西低，南高北低的趋势，东西差异更为明显，全国城市的空间、人口、经济和社会城市化都呈现明显的集簇现象，城市密集区逐渐形成；城市水环境设施水平呈现“中高周低”的特征，东西部差异明显，不同地区在管网建设、污水处理厂建设及提高设施利用率等方面需要有不同的侧重；相关性分析结果显示，空间城市化、经济城市化指标对水环境设施水平影响最大，雨污水收集设施指标对城市化响应最为明显。 运用复杂系统建模理论和方法，分别研发了基于分布式元胞自动机的城市土地利用变化及空间增长模型、基于多目标优化的水环境基础设施规划模型，并分别在芜湖-马鞍山城市区域及昆明市北排水片区进行参数率定和模拟应用。考虑到实际案例数据获得难、代表性有限等局限性，本研究稍作调整，构建虚拟城市作为研究对象，通过提取和概化中国小城市的空间特点，设置虚拟城市相关参数，集成开发了基于虚拟城市地块尺度的城市空间结构-水环境基础设施综合模拟系统，定量模拟了不同城市外轮廓形态、人口布局方式、空间扩张方式、用地布局方式下分流制雨水和污水系统性能的响应规律，评估和比较了不同水环境基础设施规划方案的生命周期成本、环境有效性、系统适应性等特征；以提高水环境基础设施可持续性为目标，从规模理性增长、用地集约高效、空间合理利用等方面提出城市空间增长模式选择的对策建议，为国家和地方科学制定城镇化战略提供研究支撑。 2100433B