区域协调发展是当前区域可持续发展的重要主题，中国改革开放以来，在流域这一特殊自然区域内，伴随快速工业化与城市化，流域城市群普遍存在为获得经济增长和城市扩张牺牲水资源和水环境的行为，而水资源和水环境被破坏后，将制约城市群的进一步发展，由此导致城市、水资源、水环境三者在流域层面上的不可持续发展。然而当前中国流域层面的既有规划对城市群发展与流域水资源保护的现实矛盾认识不足，较少考虑水资源短缺与水环境污染对城市规模和经济社会发展的约束，因此较难从根本上解决流域城市群的可持续发展问题。　　 基于以上认识，本文提出建立流域城市群可持续发展规划新框架：以自然流域与行政区域的空间尺度转换为切入点，综合考虑流域的水文特性与城市群社会经济现状，将行政区域的上下属关系和流域的上下游关系结合；规划的核心工作是要依据流域水资源的动力过程重新界定规划边界，探明水资源、水环境与城市群发展的相互作用关系；进而以水资源和水环境约束作为可持续发展规划中人口规模预测的基础，全面展开流域城市群的可持续发展规划。　　 在这一规划理论框架下，本文选取沙颖河流域城市群35个县级单元作为实证对象，首先由沙颍河的水文特性界定流域城市群的规划范围，研究沙颖河流域城市群行政关系与水关系的双重属性及其存在的矛盾；再选择城市群人口-经济-水环境三个子系统的11个代表性指标，运用GIS空间分析技术和统计分析软件，研究其人口-经济-水环境相互作用关系，并使用TOPSIS分析方法研究沙颖河流域城市群协调性测度现状；然后将水资源、水环境作为城市群发展的约束条件，建立沙颖河流域城市群合作模型的相应LP函数和约束方程，其中包括水量优化子模型、水质优化子模和协调级模型，并确定相应参数，得到沙颍河流域城市群在延续现状发展的非合作情景、延续现状发展的合作情景、人口--水环境协调发展的非合作情景、人口--水环境协调发展的合作情景这四种情景下的人口规模预测结果，并与既有规划比较，确定适宜沙颍河流域可持续发展的人口规模。　　 本文实证分析结果如下：(1)沙颍河流域城市群现状总体协调性不利于可持续发展，从流域上下游看，上游协调性相对较好，中游协调性相对较差，下游协调性最差；从城市数量比重看，整体协调性偏差的城市最多，占流域的50％以上，整体协调性较好的城市不到20％；(2)沙颍河流域各城市既有总体规划人口预测结果与流域水资源、水环境不相协调，体现出不可持续性，运用合作模型得出的适宜人口规模预测结果对既有规划预测结果作出调整，到2020年，沙颍河流域适宜的总人口达到4500万人，其中城镇人口2300万人，城市化率为50％；上游50-100万的大城市是主体；中游50-150万的大城市和特大城市是主体，下游100万以上的特大城市是主体。