本发明涉及水资源分配技术，其公开了一种流域水资源优化配置方法，解决各地区、各用水部分在水资源短缺情况下的用水矛盾问题，实现用水公平、效率和经济的水资源配置。该方法包括以下步骤：a.考虑初始水权分配的公平性，水资源配置系统的稳定性和水使用权分配的效率，构建水资源配置的多目标双层决策模型；b.对多目标双层决策模型进行求解，根据求解结果进行水资源配置。本发明分别从提高流域水资源分配的公平性、稳定性和经济效率角度出发，通过建立多目标双层模型，考虑流域管理者和分区管理者之间的斯坦伯格博弈关系，不同用水部门之间的纳什博弈关系，帮助流域管理者实现可持续的水资源分配和区域经济发展。