根据联合国的结论，淡水资源保障是21世纪人类面临的关键问题之一。地球上潜在的淡水可再生资源，据不同估计，每年为3.5万至5万立方千米，其中仅三分之一（1.25万立方千米/年）可用于满足人类需求。与此同时，由于水源污染，潜在的淡水资源份额有随时间减少的趋势，而全球对水的需求却在相反地增长。据确定，在20世纪期间，全球用水量增长了七倍，达到每年4000立方千米，这一增速超过了同期人口增长速度的两倍多。 据预测，世界人口到2025年将达到83亿，到2050年将超过100-120亿。考虑到当前的趋势，可以推测，在未来的50年里，与水资源短缺或水体污染相关的问题将在全球每个国家不同程度地出现。其中，全球水资源问题的加剧将最大程度地影响世界许多地区和国家的粮食保障和生态安全状况。在联合国主持下制定的《21世纪议程》（里约热内卢，1992年）令人信服地表明，水是人类可持续发展的关键，即那种不破坏其延续所需条件——社会、经济和环境条件，并且能无损耗地自我再生产其基础的发展[1, 2]。 在10年后举行的联合国可持续发展世界首脑会议（约翰内斯堡，2002年）上，哈萨克斯坦总统努尔苏丹·纳扎尔巴耶夫指出，在过去一段时间里，尽管科技取得了明显进步，人类却依然未能摆脱在整个历史进程中一直困扰其的弊病：贫穷、饥饿、疾病和破坏性战争。他还提醒道，生活在贫困条件下的人口总数超过十亿，超过十亿人无法获得清洁的饮用水。努尔苏丹·纳扎尔巴耶夫认为，必须将防止对环境造成不可逆转的损害置于可持续发展的核心，以便为我们的后代保留必要的生活资源。可持续发展是人类生存的一种形式。在峰会的全体会议上，努尔苏丹·纳扎尔巴耶夫建议所有国家削减1%的军费开支，并将这些资金用于最贫穷国家的发展。 对全球水资源问题状况的分析表明，仅靠节水手段的战略不可能解决水资源短缺问题。实现平衡用水的另一个积极发展方向是水资源保障——即通过时空重新分配水资源的措施来增加天然水的潜在资源。根据联合国教科文组织专家的数据，截至1990年，全球十分之一的河流的径流模式得到了调节，这使得陆地河流的稳定径流量增加了22%。根据已完成的预测，到2030年左右，全球三分之二的河流径流将在不同程度上受到调节[3-8]。改变水系的自然状态，虽然能提高水资源的可及性并有助于解决许多水利问题，但同时也给广大地区的自然和经济带来了一系列副作用和不良变化，这引起了公众合理的关切。在这方面，世界上许多国家在该领域开展的研究的意义难以估量。 哈萨克斯坦水资源保障问题的严峻性，源于其可用水资源有限、分布不均、随时间变化显著以及污染程度高。从前景来看，由于来自邻国领土的河川径流量减少，以及气候原因导致的本地径流资源减少，预计共和国水资源保障的形势将更加严峻。同时，预计极端水文现象——灾难性洪水和枯水——的发生频率将会增加。河川径流资源变化的潜在后果对共和国的可持续发展构成了现实威胁。国家正在进行的根本性经济改革，包括水利行业的改革，对解决共和国水资源可持续保障问题提出了特殊要求。 在哈萨克斯坦共和国政府批准的《至2010年哈萨克斯坦共和国水经济部门及水利政策发展构想》（2002年1月21日第71号决议）中，确定了国家水资源保障领域的总体目标、主要任务和基本方向，包括： 水资源的合理利用； 保持和维护健康的生态环境； 为人民提供优质饮用水； 水经济部门的国有化管理； 跨界水源利用领域的国际合作； 水资源管理的法规基础； 科学研究、设计和教育领域。 政府批准上述文件，确定了制定作为水利措施规划基础的《哈萨克斯坦共和国水资源保障总体方案》的必要性和及时性。同样显而易见的是，有必要建立相应的科学基础，以确保该方案及其结论具有足够高的可靠性水平。 根据已进行的分析，可以突出以下共和国水资源保障和水利用方面的紧迫科学问题：考虑人为和气候引起的变化，开发评估和预测天然水资源、状况及质量的理论基础；开发水资源综合管理的基础，包括在流域功能性完整的水文循环范围内进行国家间分水的问题；建立优化非传统水资源利用的科学基础，考虑将人口、工业以及部分农业（灌溉农业）转向依靠地下水保障的方向；制定旨在减少从天然水源取水、减少污染物排放，以及提高工业和农业用水生产率的节水战略科学基础；开展评估和预测水致自然灾害动态以及自然-经济系统对人为和气候引起的水资源变化响应的基础研究。 迄今为止，国外和国内研究者的工作已为合理利用自然资源并在其框架内引入主动管理要素奠定了一定的理论基础。这一状况得益于及时将实验改造方向的任务纳入了地理研究领域，该方向在[9-29]的著作中得到了积极发展。 考虑到对大型自然-经济系统进行物理实验的困难性（或原则上不可能），系统方法在自然地理系统研究中占据了核心地位，尤其是在其水资源保障问题方面，并广泛应用了数学建模。后苏联空间许多研究者的著作都致力于将数学方法用于水利系统的分析、预测和优化的各个方面[30-38]。 过去几十年来对环境问题的高度关注，推动了水生态研究方向的积极发展，其基础是评估当前及预期的气候和人为引起的水体变化，并阐明这些变化对自然-经济系统及其组成部分状态影响的理论和方法[39-80]。 总体承认合理利用自然资源（及水资源）理论发展水平较高，但同时也应指出，在确保做出客观管理决策方面，当前管理大型水利系统的方法论和方法基础存在一定不足。这尤其与需要在可持续发展现代思想背景下完善水资源管理的理论方法论基础，并考虑自然-经济系统水资源保障任务的区域性特点有关。 根据所提出的问题，本专著致力于解决以下任务： 制定作为自然-经济系统中水资源综合管理“支撑机制”的水资源保障系统概念； 对咸海和巴尔喀什湖无流跨界流域自然-经济系统的水资源保障稳定性进行回顾性和预测性评估； 基于在锡尔河三角洲组织水利监测，揭示现代河口水盐状况变化规律； 为遏制环境退化过程和缓解农村地区严峻的社会经济状况（贫困），制定生态失稳河口水域整治的典型概念模型（以锡尔河为例）； 基于现场实验和对巴尔喀什湖内陆水文过程的模拟，研究无流水体内水盐交换规律； 论证将内陆水文过程管理作为补偿人为和气候因素导致流入无流水体河川径流变动的可能性（以巴尔喀什湖为例）； 基于多目标优化和动态随机建模原则，制定水资源保障系统稳定性评估的方法学手段（以咸海-锡尔河流域为例）。 本专著的主要和初始资料是作者在过去25年间，在执行国家科技计划与经济合同以及国际计划和项目过程中所获研究成果的总结。