本文以京津冀为研究区域，以其城市水-能耦合系统为研究对象，运用双层决策模型分析方法，通过对北京市、天津市、河北省三个省市和京津冀整体区域建立双层决策模型，并且分别与各自的上下层决策方案进行比较，试得出京津冀电力生产量和社会成本之间的关系，并求解出上下层均满意的最优解，制定出符合能源和水资源利用效率的最佳管理措施。研究发现京津冀地区的能源、水资源禀赋和经济发展之间存在极大矛盾，在全国人口和GDP上承担着与其自然资源极不相符的社会责任，且发现其能源消耗和水资源投入大部分集中在河北省。得出了以双层决策模型为基础，以水资源投入量为控制变量的双层模型最优解可以合理地减少京津冀地区的能源、水资源损耗量和平衡其发展成本的结论。并提出可以对河北省上下层决策方案的能源结构和对水资源投入量进行调整进而控制京津冀社会发电量和社会成本。