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本书共分6章，具体章节安排如下：
第1章主要介绍本书的研究背景，研究目的和意义，国内外研究现状分析，以及主要的研究内容、技术路线和论文整体组织结构。
第2章主要从玛纳斯河流域概况、水资源开发利用分析、土地资源开发利用分析和水土资源开发利用存在的问题这四个方面进行总结与分析，为节水条件下流域水循环研究打下背景基础。
第3章主要借助遥感解译方法反演流域下垫面变化过程，分析流域土地利用动态度，确定流域下垫面变化驱动因素，综合评价流域绿洲稳定性，土地利用数据主要通过MSS和TM/ETM影像反演获得，下垫面变化研究为节水条件下流域水循环模拟提供土地数据支持。
第4章从降水、径流、入渗和蒸散发影响因子入手，分析节水技术对水循环要素的影响。利用MODIS16蒸散发影像产品，结合水热平衡理论，分析得出流域实际蒸散发和潜在蒸散发影响规律，确定不同土壤类型蒸散发量，为节水条件下流域水循环模拟提供降水、蒸发和入渗参数支持。
第5章根据数据分析和试验结果构建山区径流模拟模型和绿洲区地下水数值模拟模型，对模型的精度进行验证。根据流域不同节水程度灌水方案开展节水条件下流域水循环过程模拟研究，确定不同节水条件下地下水均衡及地下水位降深，为流域农业可持续及水资源合理利用提供科学依据。
第6章对论文进行总结，并对本书研究的不足之处及下步的工作进行了相应展望。