地下水资源通常是干旱区最重要的供水水源,决定了对保持生态系统的健康和社会经济的发展具有举足轻重的作用。本论文收集了2000-2009年地下水化学各站点各组分的含量、水位、气象、地形等数据,综合传统统计方法和地统计方法,从二维、三维、四维逐步对塔里木河下游地下水化学特征进行综合统计分析。分别从平面、时间和空间多个角度出发,通过展示塔里木河下游地下水化学元素的特征、类型、影响因素、分布规律以及时空演变等等,来揭示整个研究区从2000年实施生态输水后,浅层地下水化学元素和盐变化对地表输水的响应。以此为出发点,本文结合了基本统计分析、主成分分析、灰色关联分析等方法基于监测数据定量地分析了塔里木河下游的地下水化学状况；其次,基于传统统计学方法,从水平、垂直和时间的角度来研究地下水化学对与不同断面、不同地下水埋深以及随时间的变化差异；同时,建立基于地统计方法的水盐化时空模型,主要从时间和空间的角度来研究探讨塔里木河下游地下水盐化的时空变异和空间分布规律。此研究主要是为了更好地控制干旱半干旱地区土壤盐渍化蔓延以及改善当地人民生活条件和生态环境条件提供一定的参考。主要得到了以下的结论：(1)结合阴阳离子划分,塔里木河下游地下水化学类型有6种,其中主导类型Cl·SO4-Na·Mg型,占73.57%。其余五种为HCO3·SO4-Na·Mg型、SO4·Cl-Na·Mg型、Cl· SO4-Mg· Na型、Cl· SO4-Na· Ca型和HCO3· SO4-Mg· Na型,分别占9.64%,5.95%,3.45%,2.38%和1.07%。(2)从2000-2009年的平均状况看,地下水总体上呈弱碱性,pH平均值为7.66。TA与HCO3-、Na+K-与Cl-之间具有高度的显著相关性。而TDS与Na+, K+Mg2+, Ca2+, Cl之间存在着显著的复相关性。(3)本文提取了三个主成分,其中,第一主成分(PC1)是关于盐化性质的综合度量；第二主成分(PC2)是关于碱化性质的综合度量；第三主成分是关于酸碱度的综合度量。(4)从时间变化来看,以地处中游的F断面为例,在2000-2009年期间,TDS, TS, Na+, K+, Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-,HCO3-等指标均呈减小趋势,而且PC1的得分也呈减小趋势。其原因是,2000年以来实施的生态输水计划抬升了下游地下水位的同时也稀释了各种化学物质的浓度。(5)从各断面的情况来看,尽管各化学指标没有表现出很强的规律性。但是,位于中游的B,C,D,E, F五个断面的地下水化学性质基本一致。而差异比较大的是上游的A断面和下游的Ⅰ断面。在A断面上,PC2得分值最高,在Ⅰ断面上,PC1得分值最高。(6)受地下水位影响的敏感性化学指标排序是HCO3-、TA、Mg2+、TH、SO、 K+、TDS和TS。从主成分来看,对地下水位变化的敏感性为PC2、PC1和PC3。(7)从逐年平均值来看,地下水埋深和TDS的值都呈现不断上升的趋势,后者上升速率比前者快。由于受到地形地貌、季节变换以及灌溉排水和地下水化学的形成分布原因等的综合影响,研究区地下水埋深和TDS都具有很强的时空变异性,地下水TDS的时空变异性更为强烈。TDS含量变化最大的是在断面Ⅰ,即变异程度最大。而断面F的TDS值随着生态输水工程的实施,呈现逐年下降的强烈趋势。(8)地下水埋深和TDS的均具有较小的块金值,地下水埋深的空间相关性表现得比TDS更为强烈,而近几年地下水埋深和TDS分布的均匀性变强烈了。地下水埋深和地下水TDS的空间变异规律都符合球状模型。(9)采用协同克里格方法,结合地下水TDS、地下水埋深和断面监测点海拔高度,得到逐年地下水盐化状况的空间分布插值图。通过交叉检验,总体而言,协同克里格方法的插值结果精度要稍好于普通克里格插值。(10)在时间尺度上,整个研究区的盐滞化污染比较严重,地下水盐化的整治工作任重而道远。间接反映了人类活动对该地区盐化现象的影响程度比生态输水对塔里木河下游的缓解程度强。在空间尺度上,由于地形地貌、排水灌溉等原因,研究区南部靠近塔里木河下游中下段部分地区的TDS偏小(如断面H附近区域),下游中段和下段部分地区TDS偏高(如断而C和I附近区域)。