焉耆盆地深处西北腹地新疆天山南麓，属大陆性干旱气候，拥有内陆最大淡水湖—博斯腾湖(简称博湖)。自20世纪50年代开辟为农垦区以来，不合理的灌溉方式、不完善的排水系统及大规模地表引水，导致地下水位急剧上升、博湖淡水收入减少，兼之特殊的气候与土壤条件，产生土壤次生盐渍化、地下水环境恶化及博湖水环境退化在内的一系列严重生态环境问题。为缓解乃至最终解决上述问题，应深入研究土壤水、地下水中水盐时空分布规律，构建符合实际的地下水流及溶质运移模型，提出合理的水盐宏观调控方案。　　 本文首先分析焉耆盆地第四系土壤水、地下水含水介质岩性及水盐时空分布规律；利用HYDRUSlD软件构建一维非饱和—饱和水分及溶质运移模型(以典型区水盐监测点为例)，设计合理的田间灌溉与洗盐制度；绘制研究区不同深度土壤岩性分区和地下水位埋深分区图，进行区域非饱和带综合分区，选取代表性土壤剖面确定非饱和—饱和带水盐交换关系，作为饱和地下水系统上边界条件，构建区域非饱和—饱和水流及溶质运移耦合数值模型；虚拟不同的水土利用方案，利用数值模型预测地下水流场及化学场变化趋势，确定研究区合理的水盐宏观调控模式，提出土壤盐渍化防治具体建议。得出如下主要认识与结论：　　 1.第四系地下水含水系统包括山前潜水和平原承压—无压2个子含水系统；流动系统分为区域、中间和局部3级，区域流动系统包含4个中间流动系统。地下水自山前向博湖汇流，水位1140～1050m，水力梯度2～0.5；水位动态以灌溉—蒸发型为主。地下水矿化度主要介于0～50g/L，自山前向博湖递增，且河流沿岸较低，排渠附近较高；按舒卡列夫分类法，地下水化学类型从西部、北部山前低矿化重碳酸盐型渐变为湖滨高矿化硫酸盐—氯化物型，东部、南部属高矿化硫酸盐—氯化物型或氯化物型。　　 2.确定土壤岩性空间分布规律，绘制不同深度土壤岩性区划图及岩性组合类型区划图。土壤岩性从山前至博湖逐渐变细，依次为砂卵砾石、中—细砂、粉砂与粉细砂、粉土和粉质粘土；岩性剖面呈明显上细下粗特征，且越向盆地外缘上部细粒土厚度越薄。　　 3.探讨不同土地类型土壤水盐时空分布规律。灌期耕地上层土壤水分增加明显，荒地水分变化不大，深部略有上升。耕地浅层水分动态曲线随灌溉同步波动，深部变化不大；荒地水分变化平稳。表层盐分从山前向博湖递增，开都河沿岸低于周边；据含盐量大小、变异性与表聚性，盐分剖面分为均布型、表聚型和振荡型。耕地盐分动态曲线分为春灌交替脱盐积盐期(4～7月)、相对稳定期(8～9月)及冬灌后积盐期(10～3月)。土壤盐分组成以SO42-(约40％)和Cr(约20％)为主；盐渍化类型以氯化物—硫酸盐为主；盐渍化程度荒地高于耕地，前者以盐土为主，后者以强盐渍化和中度盐渍化为主。　　 4.建立地下水浅埋典型区—维土壤水分及溶质运移数值模型，提出可行的田间灌溉制度建议。土壤水分补给量与排泄量分别为1187.1mm/a、1039.0mm/a，补给量以灌溉入渗为主(占91.8％)，排泄量以土壤水渗漏为主(占74.6％)；水分储量变化不足5％，调蓄能力有限。土壤盐分补给量与排泄量分别为1210g/m2/a、5322g/m2/a，补给量以灌溉带入为主(占50.2％)，排泄量以土壤水渗漏为主(占99.4％)；盐分储量减少30％，呈明显脱盐状态。利用识别后数值模型预测土壤水盐变化趋势，确定800mm/a为最佳灌溉及洗盐定额，并依据作物生长规律提出可行的田间灌溉制度建议。　　 5.根据土壤岩性、地下水位埋深及灌区分布状况，对研究区非饱和带进行综合分区。按地下水埋藏状况，可分为地下水深埋区(水位埋深大于3m)与浅埋区(水位埋深小于3m)。灌区地下水浅埋时土壤水与地下水间水盐双向运动，地下水深埋时仅存在土壤水单向补给地下水；非灌区地下水浅埋时仅存在地下水单向补给土壤水，地下水深埋时土壤水与地下水间不存在水盐交换。综合土壤岩性分区图、地下水位埋深图及灌区分布图，研究区划分为18个非饱和带综合分区，在土壤水与地下水存在水盐交换的14个区设置代表性土壤剖面S1～S14。　　 利用HYDRUSID软件建立土壤剖面S1～S14水流及溶质运移模型，计算非饱和—饱和带水盐交换量。灌区地下水浅埋时，地下水接受土壤水补给率为591～966mm/a(约占灌水49％～80％)，通过土壤层进行的蒸散排泄率为391～1065mm/a；灌区地下水深埋时，地下水接受土壤水补给率为172～389mm/a(约占灌溉量14％～32％)。非灌区地下水浅埋时，地下水通过土壤层进行的蒸散率约为123～145mm/a。土壤岩性越细，地下水接受补给量与蒸散排泄量越大。土壤水与地下水间盐分交换量受水流通量、土壤含盐量、灌水矿化度和潜水矿化度影响。　　 6.进行区域地下水水盐均衡分析，构建了非饱和—饱和水流及溶质运移耦合数值模型。地下水水分补给量为11.051×108m3/a，以侧向径流(40.42％)和渠系渗漏(38.47％)为主；水分排泄量为11.006×108m3/a，以蒸散发为主(52.40％)，其次为排渠排泄(20.38％)与河流排泄(15.28％)，人工开采量较小(8.4％)。盐分补给量为253.897×104t/a，以渠系渗漏为主(50.23％)，侧向径流(27.92％)和灌溉入渗(20.26％)次之；盐分排泄量为255.615×104t/a，以排渠排泄(33.61％)与潜水蒸散(32.71％)为主，人工开采很少(6.4％)。非饱和—饱和数值模型以潜水面作为耦合界面(土壤水下边界、地下水上边界)，实时计算非饱和—饱和带水盐交换量;从而提高了地下水上边界源汇项的计算精度，提高了数值模型的仿真程度。　　 7.利用识别后地下水耦合模型，预测现状方案下地下水水位及矿化度变化趋势，观测孔水位预测结果显示：地下水深埋区曲惠乡和乌什塔拉回族乡，水位逐年上升；浅埋区乌拉斯台农场、包尔海乡和查汗诺尔乡等地水位年际变化不大，年内波幅增加，受灌溉影响明显。区域流场预测结果显示：和硕县水位明显上升(0～0.30m/a)，博湖西部沿岸、开都河下游(焉耆县以南)、黄水河两岸、清水河沿岸及博湖南部局部水位下降(0.03～).11m/a)，其余地区变化不大。观测孔矿化度预测结果显示：大部分孔地下水矿化度上升，尤其21团、七个星镇和特尔里克镇等地。区域化学场预测结果显示：博湖西部、西北部广大平原地区，和硕县曲惠乡和乌拉斯台乡一带，南部局部地带以及博湖环湖地带，地下水矿化度均上升。　　 8.虚拟水土开发方案，预测地下水水位及矿化度趋势，确定合理的水盐宏观调控模式。地下水开采量由0.924×108m3/a增加到4.056×108m3/a，其他条件保持不变，作为规划方案Ⅰ；在方案Ⅰ基础上，将田间灌溉定额减少至800mm/a，得到方案Ⅱ。方案Ⅰ的目标在于改变地表水与地下水联合调度中两者相对份额，减少渠系引水损失，改善地下水位状况；方案Ⅱ则在继承方案Ⅰ优势基础上，实现节水灌溉，进一步控制地下水水位上升及水质咸化趋势。　　 从预测结果看，规划方案Ⅰ、Ⅱ与现状方案相比，地下水水位及矿化度均出现下降，且方案Ⅱ效果优于Ⅰ。从长期趋势看，方案Ⅱ地下水位逐年下降并趋于稳定，基本控制矿化度上升势头。可选择方案Ⅱ作为合理的水盐宏观调控模式。同时为保证地下水流场稳定，对局部地区地下水开采进行调整：包尔海农用灌溉水源地适当下调现有地下水开采量，东北部89800部队适当上调地下水规划开采量。　　 9.提出土壤盐渍化防治措施。灌溉水来源上，增加地下水开采量(由0.924×108m3/a增加到4.056×108m3/a)，减少地表水引水量；灌溉制度上，按照800mm/a灌溉定额进行节水灌溉，并对灌溉定额按作物生长阶段合理分配；灌溉方式上，土壤盐渍化区采用沟灌或大水喷灌，微咸水灌溉区采用滴灌，地下水深埋和土壤透水性能好地区采用渗灌；排水方式上，地下水深埋区采用井灌井排法压盐，浅埋区加强水平排盐强度、加深排渠深度、采用多级明渠与暗管结合排水排盐。同时配套采用生物改良、物理改良及化学改良等措施。　　 本文特色和创新在于：(1)进行了焉耆盆地不同深度土壤岩性分区及土壤剖面岩性组合类型分区；(2)基于土壤岩性、地下水位埋深及灌区分布，进行区域非饱和带综合分区，模拟计算了各分区非饱和—饱和带水盐交换量；(3)以地下潜水面为耦合界面，构建并识别了区域非饱和—饱和水流及溶质运移耦合数值模型；(4)基于现状及虚拟水土开发方案，预测地下水水位及矿化度变化趋势，提出了合理可行的水盐宏观调控模式，给出了具体的土壤盐渍化防治建议。