水资源是基础性的自然资源，也是重要的经济和战略资源。目前，缺水已经成为阻碍社会经济发展的重要瓶颈。大力实施节水，提高用水效率，实现水资源高效利用，以水资源的可持续利用促进经济社会的可持续发展成为当前水资源工作的重点和难点。论文研究紧紧围绕水的资源消耗特性和循环流动性，分析水资源在经济系统和自然系统中的循环转化和贡献产出状况，研究区域水资源高效利用的机理与模式。 第一章阐述了有关水资源高效利用的国内外研究现状，分别从机理研究、研究范围和方法手段三个方面进行叙述，从中发现水资源高效利用存在的问题。针对这些问题，提出本论文的主要创新点、主要内容和研究技术路线。 第二章提出了水资源高效利用的基础理论，包括多目标理论、广义水资源合理配置理论、人工一天然复合水循环理论和可持续发展理论，详细分析了这些理论的科学内涵和形成机理，为水资源高效利用理论的形成奠定了基础。 第三章基于水资源的经济社会系统和天然生态系统服务功能，以水的资源消耗为本质特征，论述了水资源利用效率和效益及其二者之间的相互关系；从宏观区域角度出发，分析水资源在经济系统和生态系统的有机联系及贡献状况，以实现水资源可持续利用为追求目标，提出了水资源高效利用的概念和特点，并指出水资源高效利用应坚持高效性、公平性和可持续性三个基本原则。针对目前常将节水与水资源高效利用混淆的模糊认识，从节水与水资源高效利用二者的本质和机理出发，科学辨析了传统节水与水资源高效利用之间的关系，最终形成较为系统完整的水资源高效利用体系。 第四章根据经济系统和生态系统水资源利用和效益产出过程，以及区域用水和行业用水的水力联系，详细剖析了不同用水行业以及区域用水效率和效益的主要表征指标，建立了科学合理的水资源高效利用评价指标体系；将与水资源高效利用密切相关且生产实践中经常涉及的主要影响因素作为水资源高效利用的主要调控因子，并依据多目标寻优理论，提出合理有效的水资源高效利用调控方法。 第五章构建了水资源高效利用核算模型与方法，将多目标调控模型、水资源合理配置模型、水循环模型、水资源投入产出模型、生态系统服务价值计算方法等进行有机耦合，以实现对不同水资源开发利用方式改变下的水资源利用效率和效益的模拟分析。 第六章将水资源高效利用理论与核算模型应用于宁夏，在分析现状水资源利用状况的基础上，分析宁夏主要用水方式变化，拟定未来可能的不同水资源开发利用情景，设置相关方案，分析未来单项及综合水资源开发利用措施下，区域水循环变化和水资源演变过程，及其对区域用水效率和效益的影响，寻求适宜的水资源高效利用模式。 第七章为结论，对本文的主要研究结果进行了总结，并提出未来该项研究仍需改进和完善的方向。