水资源系统是一个经济、社会和生态环境众多因素影响的复杂非线性系统，如何评价、模拟和协调各因素的发展状态是可持续水资源管理的关键。本文引入粗糙集属性重要度和灰色关联度组合赋权的综合指数评价模型，利用灵敏度分析法挖掘区域水资源系统敏感度高的影响因子，模拟分析不同情景模式下水资源系统可持续程度的变化特征，以期寻找水资源、社会经济和生态环境协调发展的优化模式。以福建省9个设区市为研究对象，建立区域水资源系统可持续程度评价指标体系和模型，基于因子灵敏度分析结果，从社会、经济和生态环境3方面设置改良方案进行情景模拟和优化分析。结果表明：①全省水资源系统可持续程度整体呈现西北山区高、东南沿海低的格局，其中宁德、龙岩、南平和三明较高，而厦门、漳州、泉州、莆田和福州则较低；②各设区市水资源系统敏感度高的影响因子主要为生态环境类和部分经济社会类因子，而对水资源子系统的评价因子表现不敏感；③通过3种方案的对比发现，提高生态环境类敏感因子的水平更能有效地提高福建省各区域水资源系统的可持续水平，故应重点采取治污和减排的手段，加大对污染治理的投资力度，改善水环境状况。