天山北麓位于我国新疆准噶尔盆地南缘,新疆的主要经济开发带集中在该区,区内资源丰富,交通便利,工农业生产发达,在整个自治区经济结构中具有十分重要的地位。然而区内降水稀少,蒸发强烈。随着国民经济的发展水资源问题日益突出,水资源短缺已经成为制约区域经济发展和环境改善的瓶颈。加之人类对水资源的不合理开发利用,生态环境日益恶化。为了实现区域水资源合理开发利用,促进社会经济与生态环境的协调发展,查明区内的“三水”转化规律势在必行。为此本文通过进行天山北麓“三水”转化规律研究,以期为区域水资源合理开发利用和生态环境保护提供科学依据。本文在水文地质条件研究的基础上,总结出天山北麓三水转化的四种模式;根据典型流域水文地质条件和三水转化特征,以水量平衡为基础,构建了天山北麓水资源转化模型,揭示了天山北麓三水转化规律。在此基础上结合当前水资源不合理开发利用所引起的生态环境问题,以水资源与社会经济、生态环境协调发展为目标,提出实现区域水资源可持续开发利用的途径。研究表明,人类对水资源的不合理开发利用是引起区域生态环境问题的主要原因,主要表现在忽视地下水与地表水循环转化关系,片面提高地表水资源利用率。只有实施地下水与地表水的联合开发利用,进行区域水资源优化配置,结合跨流域调水,才是实现各流域水资源合理开发利用的根本途径。河流与地下水的转化是三水转化的重要方面,为此本文在野外调查和原位试验的基础上,对河床岩性为粗颗粒相时河流入渗进行系统观测,研究了天山北麓河流与地下水的转化关系,建立了河流入渗过程中地下水对河水入渗响应的概率统计模型,揭示了河流与地下下水脱节情况下包气带水分分布规律。研究表明利用马尔科夫过程、泊松分布、锐利分布等概率分布模型,可以有效地模拟预测地下水对河流入渗补给的响应过程。为实现区域水资源合理开发利用,本文从地下水库的调蓄空间、调蓄水源,调蓄工程三个方面对在天山北麓地下水库调蓄能力进行了研究。研究表明在天山北麓兴建地下水库是可行的,对提高区域水资源利用率,实现水资源合理开发利用具有重要的作用。上述成果对天山北麓三水转化关系、机理研究具有重要的意义,对指导天山北麓平原区地下水资源评价以及维持生态环境良性循环具有重要的指导作用。为地下水合理开发利用、生态环境保护和调控提供科学依据,对进行三水转化研究的理论和方法具有一定的创新和发展作用。