贺兰山一线是我国一条重要的地理分界线。贺兰山西麓流域既是荒漠化危机区，又是农牧交错区，是全球变化的一个敏感区。上世纪70年代以后，各种人类活动如过度放牧、农林垦殖、森林砍伐、城市(镇)化等不断增强，对该区域的水循环过程产生了深刻影响，导致区内水资源空间格局发生重大变化，由此也引发了许多生态环境问题。该地区出现的水环境问题，具有西北地区内陆盆地的典型性。本研究旨在探讨贺兰山西麓流域水循环的特点，及其对气候变化和人类活动的响应模式，科学评价流域水资源，为区域社会经济发展和生态建设战略提供水资源可持续利用方面的科学依据。　　 论文以水循环理论为指导，首先从全流域尺度了解气候演化和人类活动的历史，认识流域水环境变化的宏观规律；接着在灌区尺度上，对农田土壤-植物水分循环进行试验观测和模型模拟，评估了灌溉水利用效率，提出灌区水资源优化利用建议；继而在盆地尺度上，分析查哈尔盆地地下水循环过程，重点研究受人类活动强烈影响的井灌区现代地下水补给、径流与排泄等变化过程，对灌区地下水资源总均衡进行了估算；最后，在区域尺度上讨论了贺兰山西麓山前平原区快速城市化进程的水文水资源效应。研究主要结论如下：　　 1.对流域气候演化和人类活动的历史研究表明：(1)贺兰山西麓地区的荒漠景观是在整个第四纪以来的干旱气候影响下形成的，具体表现为山区植物物种的生长和分布逐渐受到限制；山前洪积扇逐渐退缩，西部腾格里和吉兰太地区湖泊消失，形成沙漠。(2)在千年尺度上，贺兰山山峰积雪由终年积雪转为冬春积雪，积雪下线逐渐升高，反映出气候逐渐变暖的趋势：在两百年尺度上，贺兰山地区存在明显的暖干化趋势，气温与降水的变化始终存在数年或数十年尺度的波动：而在近半个世纪，研究区降水表现出一定程度的下降趋势，温度则表现出上升趋势。(3)人类对贺兰山水源涵养林的破坏主要是在秦汉和西夏时期，大约在明末清初，原始林消失，代之而起的为天然次生林。(4)20世纪70年代以来，流域内大规模拦蓄引用地表水和开采地下水，再加上超载过牧、人工绿洲系统的扩张，结果使水资源系统的时空分布发生根本改变，引起了一系列水环境变化。总之，气候变化和人类活动共同影响着贺兰山西麓流域的水循环状况，而近50年来流域水环境状况不断恶化，主要是流域水土资源开发与流域水循环系统演变规律及特性不相适应的矛盾所决定的。　　 2.对灌区田间尺度水肥利用效率与氮肥面源污染评价发现：(1)优化方案比传统方案节水25％，但两种方案在整个玉米生育期，土壤各层含水量变化没有明显区别，玉米产量差异不显著，说明过多的灌水其实并不能被充分的利用。(2)在大定额灌溉的影响下，玉米大部分根系集中在0～60cm深度范围以内。(3)施氮量可以显著影响土壤中硝态氮的累积和分布，但对铵态氮的影响较小。过量施氮导致硝态氮在土壤中累积，提高硝态氮随水分淋溶危险。(4)用RZWQM模型对玉米生长和土壤水分运移进行模拟，结果令人满意，为进一步应用该模型评价不同水肥管理措施下的水氮利用效率奠定基础。　　 3.贺兰山西麓第四纪断陷盆地内的地下水主要为地质历史时期补给的“古水”。查哈尔盆地的地下水氢氧同位素组成与其北部地区的地下水氢氧同位素组成明显不同，表明不同地区地下水在补给来源和循环历程上存在差异。地下水CFCs测年结果则发现，查哈尔滩灌区地下水中混有“现代水”补给的迹象。　　 4.经多年大规模开采，查哈尔滩灌区地下水化学发生了极大变异。本次采样全灌区不同位置地下水矿化度变异系数52％，NO3-含量变异系数高达136％，有41％样品地下水中NO3-含量大于世界卫生组织规定的饮用水标准。与灌区开发前相比，全灌区地下水NO3-含量普遍增加。在空间分布上，灌区内NO3-的高值分布区恰好与灌区内部的一些高矿化度地下水分布区完全吻合，并且主要集中在绿洲内开发较早、人类活动强烈的地区。　　 5.查哈尔滩灌区地下水资源总均衡估算发现，灌区地下水资源呈负均衡状态。每年灌区开采量高达1527.04×104m3/a，补给量却只有1042.39×104m3/a；地下水利用每年消耗储存量268.44×104m3/a，导致地下水位下降0.4m/a：灌区年开采量的15％左右又补给地下水，不仅浪费提水消耗电能，而且造成地下水污染。　　 6.随着人口增加和城市规模不断扩大，处于贺兰山山前平原的巴彦浩特城市供需水矛盾日益严峻，现状年缺水量138.2×104m3，到2020年，年缺水量将高达1511.2×104m3。与此同时，城市化快速发展的驱动下，大量开发利用地下潜流和深层地下水，结果使地下水位降低，泉水溢出量减少；城区不透水面积增加，改变了洪峰频率分布和洪水路径：城市污水捧放，导致地下水水质恶化。