水资源是国家的基础性经济资源和关键性战略资源，在21世纪尤甚。水不仅是人类生活不可缺少的基本资源，而且还是生态环境最重要的控制性要素之一。水资源的开发利用是人类对天然水循环过程的干扰，内陆河每一次流域水循环的改变都会驱动新一轮绿洲格局调整。千百年来西北内陆河地区水环境在干湿交替中不断退化，当水资源利用率逼近生产力极限时，尚未被人类所认识的流域水环境、水循环、水平衡已经向新的模态演变。只有充分阐明流域水环境变迁与人类活动的互馈机制，才能对人水关系进行有目的地调控，实现人水关系协调，达到经济-社会-生态环境的可持续发展。　　黑河流域作为典型内陆河流域，具有2000多年的农业开发史。水影响着流域内古文明的产生、演化及消亡过程。流域内基于水土资源的农业发展带来粮食产量飞速增长的同时，伴随着耗水量增加、土地覆被变化以及人类干扰加强。由于气候变化不确定性增加，包括日益增多的极端天气和全球变暖等，流域水资源管理迫切需要定量预测人水关系，以支持流域的可持续性发展。通过研究社会与水文过程在历史中如何协同进化，以便更好地理解控制该循环过程的机制及其阈值，是保证未来水资源可持续利用和人类-环境系统弹性的水文研究的关键。　　本文基于国际国内的研究动态、社会可持续发展和新兴学科-社会水文学建设的需求考虑，将人水关系作为研究对象，选择黑河流域为研究区，利用水文重建方法，重建流域过去2000余年的气候、水文、社会经济等数据序列，采用改进的基于Budyko假设的Top-down方法和水量平衡方程，构建流域历史时期的水量平衡并进行验证，最后基于流域人口、人类用水量和天然绿洲面积等指标的变化情况，应用社会学领域成熟的转变理论解释黑河流域过去2000余年人水关系的演变过程。论文的主要研究内容及研究结果如下:　　(1)定量表征人水关系的千年尺度演变。通过梳理已开展的人水关系研究及其成果，选择人水关系研究较为薄弱的方面作为研究内容，包括人水关系的定量表征和演变。采用水文重建方法，重建了黑河流域上游山区的出山径流、中下游的降水量、中下游的土地利用，利用改进的基于Budyko假设的Top-down方法估算基于流域土地利用变化的蒸散发，然后构建流域水量平衡方程，并对其进行验证，模拟结果与历史时期的气候环境变化吻合较好。历史分析和水文重建方法在黑河流域得到了较好的应用，生成了一套长时间序列的合理的气候、水文和社会经济数据，为研究黑河流域人水关系演变过程提供了数据基础。这是首次以流域为单元，重建历史时期水文系统的范例。　　(2)建立人水关系评判指标，合理划分人水关系演变过程。将基于水量平衡方程剥离出的人类用水量，与人口、垦殖绿洲面积、天然绿洲面积和入湖流量等作为评判人水关系的指标，根据指标的变化，应用转变理论将黑河流域过去2000余年的人水关系划分为四个阶段:1）人水关系和谐期（公元前206年～公元1368年），人口、垦殖绿洲面积、人类用水量和天然绿洲面积波动变化，但无明显增减趋势，入湖流量大多时候保持较高水平，人水关系较为和谐;2）人水关系紧张期（公元1368～1949年），人口、垦殖绿洲面积和人类用水量整体上呈现缓慢增加趋势，天然绿洲面积减少，入湖流量相对上一阶段有所减少，但仍然维持较高的水平，人水矛盾加剧;3）人水关系恶化期（公元1949～2000年），人口、垦殖绿洲面积和人类用水量急剧增加，天然绿洲面积和入湖流量剧减，在后期地下水出现亏缺，人水矛盾尖锐;4）人水关系重新趋于和谐期（公元2000年后），人口、垦殖绿洲面积和人类用水量仍然呈增加趋势，但是天然绿洲面积和入湖流量有所恢复，人水关系重新达到较为和谐的状态。转变理论能够恰当地刻画和解释黑河流域人水关系的演变过程。　　(3)构建农业发展与生态可持续性的权衡关系，揭示经济发展对生态系统的影响。基于建国后详实的水文气象、社会经济和绿洲等资料，深度剖析过去50年黑河流域的人水关系变化。采用改进的基于Budyko假设的Top-down方法分析耕地扩张的水文效应，采用生态服务价值估算方法分析绿洲变化所引起的生态服务价值变化，统计耕地扩张带来的粮食产量增长，最后构建中游粮食产量与下游生态服务价值之间的权衡关系。在过去50年间，黑河中游张掖盆地的农业发展和下游生态环境之间存在两种截然不同的权衡关系:1965～2000年，中游农业发展以牺牲下游的生态可持续性为代价;2000年后，在分水计划作用下，中游转而调整种植结构和提高灌溉技术，减轻了对下游生态环境的破坏，但过度开采地下水成为农业发展的一个新的负作用。此外，过去50年黑河中游张掖盆地的农业在科技发展的作用下，农业用水效率提高，一定程度降低了农业发展的生态成本，保护了生态环境，减轻了黑河流域人水关系的恶化程度，有利于人水关系朝新的平衡状态发展。　　通过研究，将对学科建设和社会发展做出一定的贡献。学科建设方面，将为水文学的核心内容——人水关系演变的表征和量化方法提供启发;社会发展方面，通过研究流域过去2000余年人水关系的演变过程，揭示人水关系演变规律，能够为预测流域未来人水关系的变化提供科学的理论依据。最终为制定人水关系调控措施、实现经济社会可持续发展和流域集成管理提供参考，为国内外其他区域的人水关系研究提供借鉴和对比。