黑河流域是我国西北干旱区第二大内陆河流域，流域内水资源极其匮乏。经过近两千年的开发过程，在这里形成了密集的人工灌溉渠系。人工灌溉渠系是干旱区内陆河流域绿洲特有的廊道景观，也是现代绿洲赖以生存和发展的基础。人工灌溉渠系不仅改变了地表水资源的时空分配，而且还引起地下水资源数量及地下水资源分布的变化。解放以来，由于大规模的兴修水利、过渡开垦土地，中游地区耕地面积急剧扩大，用水量也随之增加，不得不过量开采地下水，引发了地下水位下降、水质恶化、植被退化和荒漠化等一系列的生态环境问题，严重影响了社会经济的可持续发展。获取准确完整的黑河中游绿洲灌溉渠系空间分布信息有利于我们精确计算和高效管理水库-渠道-耕地之间水资源的时空分配，可以更为完整地模拟整个黑河流域中游的水资源利用特征，为优化水资源利用提供参考依据。　　 本文以黑河中游张掖绿洲为例，首先在收集大量高分辨率遥感影像和地形图的基础上，利用GPS实地测量和GIS软件提取了张掖绿洲干、支、斗三级渠系信息，获得了翔实准确的灌溉渠系空间和属性数据，完成了张掖绿洲灌溉渠系的数字化制图及灌溉渠系信息系统的建设，对灌溉渠系的空间分布特征进行了初步研究。并在此基础上结合地理信息系统(GIS)，运用地统计方法研究了张掖绿洲地下水特征的时空变异规律。取得了如下研究成果：　　 1、本研究建立了具有空间显示功能的张掖绿洲灌溉渠系信息系统，该系统将为开发黑河中游水-生态-经济耦合模型以及更加高效和精细的中游绿洲水资源管理模式提供重要和可靠的数据与信息平台。　　 2、张掖绿洲目前渠道总数为6300条，总长为8749.51km，密度为0.47km/km2，干、支、斗渠的比例为1：1.17:2.4:五个县区中，甘州区人工灌溉渠系最发达，渠系密度也最高，是黑河中游人类开发强度最大且发育最成熟的绿洲。而山丹县水资源条件差，目前其灌溉水利设施和水资源利用率都明显落后于其他县区。绿洲人工灌溉渠系建设方式和水资源利用开发程度是影响和改变本地区流域景观结构和土地利用方式的重要因素。　　 3、应用地统计方法对张掖绿洲1986-2004年的地下水特征的时空变异规律的研究表明：(1)地下水埋深在一定范围内具有空间结构特征，1986-1995年地下水埋深差值符合指数模型，其余地下水埋深数据符合球状模型，空间自相关距离比较小，均表现为强烈的空间相关性。各期地下水埋深存在各向异性，且在西南-东北方向上有明显的差异。(2)从张掖绿洲地下水埋深空间分布图可以看出，张掖绿洲地下水埋深在空间上由西南到东北逐渐变浅。从时间上来看，绿洲内地下水埋深呈整体下降趋势，且下降幅度也从西南到东北逐渐降低。2000-2004年地下水埋深的下降速度最大。(3)绿洲地下水动态变化是自然因素和人为因素相互作用的结果，经初步分析发现，土地利用方式的变化、可利用地表水资源量的减少及地下水开采量的增加是地下水位下降的主要因素。