水资源是与人类生产生活关系最为密切的自然资源。由于人口和工农业生产的迅速发展，城市化进程的加快，水资源、水环境、水生态问题也愈来愈突出。因此，用整体的、综合的、优化的方法研究水资源开发利用成为必然。水资源系统优化方法是把水资源规划、设计与管理中的研究对象作为系统进行定量化、模型化和择优化研究的科学方法。其根本特征在于从系统的整体出发，把分析与综合、分解与协调、定性与定量结合起来，精确处理部分与整体的辩证关系，科学地把握系统，达到水资源系统整体优化。
水资源系统优化方法已在水资源系统规划、设计与管理中得到广泛的应用。水资源是自然环境的重要组成部分，又是环境生命的血液。它不仅是人类与其他一切生物生存的必要条件，也是国民经济发展不可缺少和无法替代的资源。随着人口与经济的增长，水资源的需求量不断增加，水环境又不断恶化，水资源短缺已经成为全球性问题。水资源的保护与管理，是维持水资源可持续利用、实现水资源良性循环的重要保证，管理是为达到某种目标而实施的一系列计划、组织、协调、激励、调节、指挥、监督、执行和控制活动。保护是防止事物被破坏而实施的方法和控制措施。水资源管理与保护是我国现今涉水事务中最重要的并受到较多关注的两个方面。
水资源管理包括对水资源从数量、质量、经济、权属、规划、投资、法律、行政、工程、数字化、安全等方面进行统筹和管理，水资源保护则用各种技术及政策对水资源的防污及治污进行控制和治理。
本书首先对水资源系统做了详细分析，然后针对线性规划、非线性优化方法以及群体智能优化算法展开详细说明，接着从水资源利用及需水预测、水资源供需分析与优化配置以及水资源短缺风险预测方法与应用三方面做了详细概述，最后分析了水资源复杂系统协同发展演化机制以及水资源保护及其管理应用理论与实践，旨在说明保护水资源的重要性，提高全民保护水资源、改善水环境的意识。