随着全球气候变化、人类社会的快速发展，全球环境发生了巨大改变，导致水资源系统出现水资源短缺、供需矛盾加剧、水质污染严重等一系列的水安全问题。如何应对这些变化环境下水资源系统出现的安全危机，需要掌握不同流域水资源系统状况及其脆弱性程度，从而为水资源系统的保护和修复以及水资源的合理开发利用提供参考依据。水资源系统脆弱性评价是我国水资源系统安全评价的一个重要研究内容。水资源系统脆弱性反映了水资源系统的稳定程度，为衡量外力作用造成的水资源系统结构、水资源数量和质量的退化，以及由此引发的水资源供需失衡、洪旱灾害加剧等水安全问题增加的程度提供了可能。但当前水资源系统脆弱性评价的相关研究较少，特别是关于变化环境下的水资源系统脆弱性的研究更少，且目前关于水资源系统脆弱性的概念尚未明确，评价标准尚不明确，评价指标及方法的选取争议较多。为此，本论文开展了变化环境下水资源系统脆弱性评价方法及应用研究，其主要研究内容及结论如下：（1）结合水资源系统的特点，完善变化环境下水资源系统脆弱性评价理论框架，重点分析气候变化及人类活动对水资源系统脆弱性的影响，并从气候变化、水资源系统、社会经济、自然环境等方面选取16个指标构建变化环境下水资源系统脆弱性评价指标体系，确定评价标准及评价方法。（2）选取我国10个水资源一级流域区为研究区域，应用模糊模式识别法对现状水平年水资源系统脆弱性进行评价，结果表明：海河区、黄河区水资源系统脆弱性等级为极脆弱；辽河区、松花江、西北诸河区和淮河区为高脆弱；长江区、西南诸河区、珠江区为中脆弱；而东南诸河区为低脆弱。为验证评价结果的准确性，同时选取集对分析法和投影寻踪法两种方法对现状水平年全国水资源系统脆弱性进行评价，其结果证明模糊模式识别法适用于变化环境下水资源系统脆弱性评价。（3）根据CSIRO气候模式对A1B（世界发展均衡，且强调能源资源均衡）、B1（世界发展均衡）和A2（世界发展极其不均衡）不同排放情景下我国未来气温和降水变化的预测结果，预测不同排放情景下我国未来环境变化趋势，并应用模糊模式识别法对2020水平年和2030水平年全国水资源系统脆弱性进行预测，结果表明：随着预测的未来降水量的增加、供水与节水能力的提高，未来全国水资源系统脆弱性整体降低，但北方地区水资源系统脆弱性将始终高于南方地区。（4）根据变化环境下全国水资源系统脆弱性的评价结果，结合水资源条件及气候变化对水资源系统影响的区域性特点，针对我国水资源系统脆弱性较高的黄淮海地区、西北地区和东北地区，提出针对性的应对措施。