城镇体系是在一个相对完整的区域或国家中,由不同职能分工、不同等级规模,联系密切、互相依存的城镇的集合,水源、地形、交通、矿产资源等要素对城镇的发育发展起着重要作用。绿洲城镇是西北干旱区内陆河流域重要的生态景观,是干旱区人口、经济、文化的中心,是绿洲的精华。绿洲城镇的等级规模、职能结构、空间分布、生态环境、发展速度和发展模式,都不可避免地受到水资源条件的制约。在全球变暖、内陆河流域水资源日趋严峻的新形势下,构建合理的城镇体系对内陆河流域经济、社会、生态环境的和谐与可持续发展有重要意义。城镇体系作为复杂的动力系统,其空间分布具有明显的无标度性(Non-sealing),显示出统计分形(Statisticfractal)特征,即部分以某种形式与整体相似的形状。分形研究有利于城市地理学数量化,形成以模拟实验为技术支持的理论体系。本文选择张掖绿洲为研究对象,从城镇—绿洲—水资源空间耦合的角度,分析城镇体系的等级规模结构、空间聚集性和空间相互关联作用,探讨城镇体系的优化发展途径。首先运用城市首位度计算方法和分形模型In N(r)= A-D ln r,对张掖绿洲城镇等级规模结构特征作了分析,计算出等级规模维数D=0.350,测定系数R2=0.851,表明区域内城镇体系规模等级结构较为松散,人口呈不均匀分布,首位城镇处于垄断地位,缺少次级城镇。其次运用城镇体系空间聚集性的分形模型,计算出聚集维数D=1.224,测定系数R2=0.9868;同时运用城镇体系相互作用分形模型,计算出关联维数D=1.4868,测定系数R2=0.9196,D略为偏大,表明张掖绿洲城镇体系空间分布从中心向四周密度递减,城镇体系空间分布分散,相互作用较弱。城镇分布与水资源和交通耦合程度高,但空间相互作用较弱,城镇之间的经济联系不够紧密。由此对城镇的资源合理配置和高效、低耗利用、城乡人口迁移与集聚、制度创新、产业模式、城镇集聚扩散功能、规模效应的发挥等产生了影响。针对以上分析,提出了张掖绿洲未来城镇体系优化的相应对策:甘州区以“T”字形城镇布局带实现区域对水资源最大限度的利用;张掖绿洲以极化发展战略优化城镇体系等级规模结构;点轴结合、梯度开发,完善城镇体系职能结构;在水资源承载力范围内优化区域格局,形成点、轴、片相互作用的城镇体系空间发展模式,加快生态型城镇建设步伐,实现张掖绿洲城镇体系的健康和可持续发展。