新疆水资源极为短缺，水质和水量对本地区经济发展至关重要。在充分保障水质安全的前提下开拓新的可利用水源并提高水资源利用率，是缓解新疆水资源短缺状况的关键所在。本项目以城镇污水处理厂再生水为主要研究对象，旨在提出适用于干旱区水循环和水资源安全的地下水银行技术方案。本项目结合场地调查与比较实验研究，分别就干旱区地下水银行模式、主要污染物在包气带土壤层及地下水中的迁移转化规律、以及再生水回灌后区域土壤层及地下水环境变化与生态安全开展研究和分析，在充分了解干旱区包气带土壤和微生态特征的前提下，探求包气带土壤层的水力学特征及污染物去除效率，筛选合适的地下水银行模式，通过评价污染物在包气带土壤层及地下水中的迁移转化机制确定再生水回灌的水质安全指标，并通过建模分级量化地下水银行的健康生态风险，提出风险控制的关键因素，为地下水银行技术方案在新疆干旱区的应用提供坚实的理论依据。

【中文摘要】陆相沉积物有机质同位素主要来自于古植被有机同位素，利用沉积物同位素反演当时地表植被及气候环境信息已成为全球变化研究的一个重要手段，可靠的现代过程研究必不可少。国内已开展的现代过程研究多集中在某种或几种植物同位素组成和气候因子的关系上，缺少对植被群落整体有机质碳同位素信息和气候因子之间关系的研究，而且表土和现生植被有机质同位素组成的变化幅度仍没有统一的认识。本项目拟通过对干旱半干旱区不同降水带和内陆湖泊流域沿高度分布垂直带谱上植物和表土碳氢同位素的系统分析，了解植物转化为土壤有机质过程中同位素分馏幅度，同时利用生理生态学手段阐明不同植物同位素组成响应环境变化的主要生理适应机制，建立现代植物群落、表土碳氢同位素组成、环境因子三者之间的关系，从中获得湿度转换指标和影响高度梯度上同位素变化的主要环境因子，为沉积物（包括黄土和内陆湖泊沉积物）中利用有机碳氢同位素进行古环境定量重建提供科学理论依据。

【中文摘要】本项研究针对干旱区地下水更新性定量评价问题，选择西北黑河流域张掖盆地为典型研究区，以环境同位素（氘、氧-18、氚）和水化学信息为线索，包气带示踪试验与水循环理论和同位素水文学等理论分析相结合，识别了地下水流动机制；以水流参数为纽带，建立了基于氚同位素方法的地下水更新速率评价模型。结果表明：①细土平原带，地下水位埋深大于5m的地区依然存在降水入渗补给，沙丘覆盖区降水入渗系数在0.10～0.11之间（水位埋深6.3m），荒漠区降水入渗系数在0.13～0.14之间（水位埋深8.6m）；②研究区地下水流系统可以概化为活塞-指数流组合模式，氚年龄模型中的水流参数可以作为模型耦合参数，该参数随空间变化，山前地带为9～11，细土带为4～6；③地下水平均更新速率2.5%/a～0.5%/a之间，主要受补给影响，由山前向细土平原逐渐减小；构造对地下水更新速率影响较大，与其他地质条件类似地带相比（张掖南部山前），民乐山前数条隐伏断层的存在导致地下水更新能力变差，地下水实际流速为0.7m/d，仅相当于张掖山前的1/3。研究成果对于地下水保护与合理利用具有指导意义，也可为干旱区地下水更新性定量评价提供方法参考。

【中文摘要】根据西北干旱-半干旱区水循环和陆地生态系统特征及其相互作用机制，以生态环境脆弱区不同景观小流域作为案例研究，综合实验研究、模型模拟结合遥感和地理信息系统技术，通过尺度转换和系统耦合的方法，从叶片-生态系统-小流域不同尺度，模拟并分析西北干旱-半干旱区不同景观内主要植物种的生理生态学特性，不同生态系统内的水分平衡过程以及不同小流域生态水文特征，探讨生态水文过程对气候和土地利用变化的敏感性。完善西北干旱-半干旱区小流域生态水文过程研究的理论和方法体系，为西北干旱-半干旱区生态建设和退耕还林还草提供必要的科学依据。