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气候变化和人类活动对我国水资源系统的影响不断加深,出现水资源短缺、水环境污染、水土流失、旱涝事件频繁等一系列问题,水资源系统表现出强烈的脆弱性。本文对水资源脆弱性理论与应用进行了研究。主要研究内容及成果如下：(1)根据人类社会对水资源系统是否采取适应性措施,将水资源脆弱性分为狭义水资源脆弱性(Narrow Water Resources Vulnerability,简称NWRV)和广义水资源脆弱性(General Water Resources Vulnerability,简称GWRV)。(2)运用问题树模型定性分析我国水资源脆弱性问题；在定性分析基础上,建立水资源脆弱性PSR (pressure-state-response,简称PSR)指标集,分别用PS和PSR评价狭义和广义水资源脆弱性；并提出水资源脆弱性阈值评价方法；运用阈值、最严格水资源管理制度以及供需平衡理论,提出水资源脆弱性的综合适应管理模式。(3)以我国西北内陆区生态问题存在最为严重的河西走廊地区及其疏勒河、黑河、石羊河三个流域为例进行水资源脆弱性评价。运用问题树模型定性分析出河西走廊地区水资源脆弱性存在的主客观因素。运用聚类中心确定标准化取值；运用层次分析法确定指标权重。(4)对2000-2010年河西走廊地区及其三个流域的水资源脆弱性指标脆弱程度、脆弱性结果、各指标贡献率以及阈值进行分析。河西走廊及其疏勒河、黑河和石羊河三个流域GWRV均处于重度脆弱,均值分别为0.7341、0.6876、0.7092、0.7653。河西走廊地区NWRV和GWRV呈现平行变化规律；GWRV反映具有人类适应性措施的脆弱程度,相对NWRV平均有8.86%的下降空间,更能代表实际现状的水资源系统的脆弱程度。受人为因素影响较大的指标贡献率为65%左右,其中以水资源开发利用率、万元GDP用水量、亩均用水量这三个指标为关键指标。在较为理想的A1模式下,河西走廊地区的水资源脆弱性阈值下限为0.2367,为轻度脆弱；若发展控制不好,按照B1模式,河西走廊地区水资源脆弱性上限为0.9528,为极脆弱。(5)以2020年为情景年,在20%、50%、75%、95%四种来水频率下,运用阈值、最严格水资源管理制度、供需平衡以及综合适应管理四种理论,对河西走廊地区水资源脆弱性进行适应管理研究。结果表明,阈值管理模式较为理想；最严格水资源管理制度和供需平衡在根本上不能改变河西走廊地区水资源脆弱状态；综合适应管理能使河西走廊地区水资源脆弱呈中等脆弱状态,但需要从降低农业用水总量、水资源利用总量和万元GDP用水量等方面采取措施。本文创新的地方主要体现在水资源脆弱性的概念、问题树分析、指标评价集、阈值评价方法、综合适应管理以及针对河西走廊及其三个流域进行系列年和情景年评价等方面。本文针对水资源脆弱性理论与应用的研究,能够为政府水利相关部门进行水资源规划管理提供决策支撑。