本研究以国家水污染防治重点流域-艾比湖流域的水环境研究为切入点,基于水文地球化学、同位素水文学原理,结合数理统计学和GIS空间分析,对流域一个水文年内的不同时期（4月、5月、8月、10月）不同水体（湖水、河水、水库及地下水）的水化学特征、形成机制以及水质空间分布格局进行研究。此外,结合其它数据源探讨自然及人类活动影响下的流域水化学参数及氢氧同位素的驱动机制,为流域水资源的科学治理、合理利用及开发改良提供一定的理论参考依据。（1）pH高值多出现于人类聚居地或保护区附近,且春季>秋季>初春>夏季;EC和主要阴阳离子变化规律相似:初春>春季>秋季>夏季,且湖水>保护区内地表水>河流下游及城镇附近>河流上游。除初春流域水体多以SO₄^2-和Ca²⁺为主,其余季节博河、精河区域以SO₄^2-和Ca²⁺为主,保护区及奎屯绿洲则多以SO₄^2-和Na+为主。（2）春季:博河和精河上地表水多为Ca²⁺-HCO₃^-型,阿奇克苏河及湖水周边为Ca²⁺-Cl^-型或Ca²⁺-SO₄^2-型,地下水多在Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^-型;夏季:精河和部分博河水化学类型Ca²⁺-Cl^-型,大多Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^-型,湖水、河水入湖口属于Na⁺-Cl^--SO₄^2-型;初春:大多水体为Ca²⁺-SO₄^2-型,阿奇克苏河多为Ca²⁺-HCO₃^-型水;秋季:该期博河上游及精河河水为Ca²⁺-Cl^-型,河流下游及奎屯绿洲部水库和人工渠为Ca²⁺-Mg²⁺-Cl^-型,入湖口和保护区水体为Na⁺-Cl^--SO₄^2-型。（3）流域内水体离子来源受海拔、地形、气候等综合影响,对比各期水样Gibbs分布情况可知湖水多在强蒸发-浓缩端,表明其水化学成分受蒸发和结晶影响较大;各季流域大多水体位于图的中上方,受岩石风化作用影响较大,且随河流沿程,其受蒸发作用影响逐渐增强;大气降水控制端的水样较少,唯有春季和夏季河流上游水样位于该区域,说明流域水中离子自然起源在强自身蒸发-结晶及岩石风化作用的共同影响下,大气降水的输入作用显得十分微弱,与我国西北干旱区河流研究一致。（4）对流域水体进行有机污染指标综合评价可知:初春污染程度最轻,唯有温泉县、精河下游及奎屯绿洲区个别水样污染程度较高;春季污染等级略为升高,一般河流中、下游城镇附近及奎屯绿洲西北部污染严重;流域夏季水体有机污染程度最为严重,与其气温高,且为农耕期有关;秋季污染同样严重,但博河中上游污染程度有所降低,可能与秋季作物成熟,耕地面积减少,农业活动降低有关,由于中下游设有农副产品加工厂,故该区有机污染程度仍较为严重。对人体健康有所影响的微量元素污染程度整体较低（4月初<5月）,一般污染较为严重的水体多分布于城镇、河流下游、奎屯绿洲西部及湖区附近。（5）流域水体氢氧同位素位于当地大气降水线附近,说明流域各种水体均受降水补给,但随着河流流程,沿线蒸发作用逐渐增强,而降水量减少,氢氧同位素趋于富集,符合降雨过程的一般规律。地下水多分布于河流附近,但较地表水贫化;位于流域绿洲地区水库氢氧同位素大于地下水及其上游河流;河流入湖口及湖水位于流域最低处,且处于阿拉山口风口带,氢氧同位素富集。河水氢氧同位素同大多离子、锌、硫酸盐、有机参数相关,与河水离子交换作用活跃及多受有机污染的特征相似;而湖水与Na⁺、K⁺、pH、含盐量等盐分相关指标相关性较好,与艾比湖含盐量高的特征相关;因此,可用稳定同位素对流域水环境进行一定程度示踪分析。（6）选取4km缓冲区内对水质参数、氢氧同位素影响较大的驱动因子,建立并选取拟合度较好最优驱动力模型。其中对流域水体污染影响最大的有机污染指标,盐分指标及具有示踪性的同位素数据的驱动力模型拟合度较高,相关系数均在0.8以上。因此,可用建立的最优模型在一定程度上预测各期驱动因子对流域水环境的影响,为流域水资源保护提供帮助。