土地利用/覆被变化是当前全球变化研究的核心和热点问题,土地利用/覆被变化过程中的生态水文效应是该研究主题的重要组成部分。在全球变暖和人类活动共同作用下,土地利用/覆被变化影响着水资源的空间分布,同时也改变了天然水循环过程和水量水质状况,对社会经济的发展和生态环境质量有着重要影响。地处我国西北干旱区的博斯腾湖是博斯腾湖流域的心脏,作为流域地表水资源的纽带,它串联着开都河与孔雀河,对整个流域的生态环境状况起着无可替代的作用。本文选择博斯腾湖流域为研究靶区,以1990年、2000年和2010年的同期Landsat TM遥感影像数据为数据源,应用多种方法对过去20年(1990-2010年)研究区土地利用变化进行分析。利用RS、GIS技术及多种土地利用动态变化参数模型,揭示了博斯腾湖流域土地利用演时空变化规律和特点;探讨了引起土地利用时空演变的驱动力机制;通过建模等技术手段,探究土地利用重心与经济重心迁移轨迹;并利用相关资料,分析土地利用/覆被变化对水资源、水质以及生态水文过程的影响。主要研究成果如下:(1)近20年博斯腾湖流域土地利用状况发生了显著变化,主要表现为耕地面积的快速扩张和天然植被的逐步减少。对土地利用程度指数的研究表明,研究区土地利用程度始终保持上升趋势;信息熵与均衡度同时在1990-2000年有所降低,但在2001-2010年迅速上升,这充分反映了研究区土地利用的无序化水平随着经济、人口的增加以及工业化水平的不断提高越发严重。(2)博斯腾湖流域土地利用变化的驱动机制由自然因素和人类活动因素共同构成。虽然自然因素影响着土地利用的格局、结构和水平,并且这种影响的长期性依然存在,但是随着社会的不断进步、流域内人口数量的不断攀升以及现代化设施的完善和产业类型的转变,使得人类活动在土地利用变化的过程中扮演的角色更为重要。博斯腾湖流域人类活动是造成绿洲区内耕地、草地、荒地等土地利用类型时空格局变化的主要驱动因素。(3)在过去的20年间(1990-2010年),博斯腾湖流域人口、GDP、第一产业、第二产业和第三产业均表现出由东北向西南迁移的趋势。GDP、第二产业与人口分布仍存在较大的不均衡性,而第一产业、第三产业与人口分布的不均衡性逐渐变小,它们之间的稳定性日益增强。而土地类型重心分布中,水体重心迁移相对稳定,其重心迁移速度与幅度都不大;草地与林地重心迁移趋势较为明显;耕地、居工用地及未利用地迁移波动性大。同时,研究还发现,塔里木盆地人口重心在向盆地西南部迁移的同时,经济重心却在向盆地东北部的博斯腾湖流域迁移,经济与人口不均衡性日益增强。(4)博斯腾湖流域中绿洲农业的发展深刻影响着流域的河流、湖泊及水环境。研究表明,农业灌溉过程中的排水、排盐直接影响了博斯腾湖水质,进而影响了下游孔雀河的水质。河流中总磷、总氮浓度增高,发生区也多在农业区。绿洲农业的发展,大大促进了该地区农用化学品的施用量,而不合理化肥施用方式导致化肥利用率较低,化肥随灌溉水的流失严重。流域上游开都河灌区的大量引水一方面导致入湖水量减少、湖泊水位下降,同时,农业排水排盐也使曾经的淡水湖泊向微咸水湖泊发展。