城鎮規劃、資源開發利用以及塔裏木河等問題與新疆可持續發展密切相關，中科院新疆生態與地理所副所長張小雷致力於這些課題的研究，為推進新疆可持續發展戰略的實施做出了突出貢獻。
城市地理是張小雷的一個重要研究領域，在攻讀碩士研究生、博士研究生期間，就完成了《新疆撤縣設市預測與規劃》的報告。此後，張小雷又完成了《新疆城鎮體系規劃》，為新疆縣域、地州、跨地州規劃提供了新的理論方法、基礎路線和工作方法。目前張小雷擔任了2000年到2020年 “自治區城鎮體系規劃綱要”課題組組長。
新疆是世界上離海洋最遠的地區，水資源的開發利用是張小雷的另一個研究重點。他主持完成的“新疆國民經濟發展與生態環境需水量研究”，預測出20年後新疆的對水資源的需求情況。張小雷撰寫致自治區人民政府的“合理開發、加強保護、優化管理、實現塔裏木和流域可持續發展”的建議書，其中大量內容被自治區“塔裏木和流域水資源管理條例”所採用。張小雷也成為中科院知識創新重大項目“塔裏木河下游荒漠化防治與綠洲生態系統管理試驗示範”的首席科學家。這個項目涉及到發展綠洲高效節水農業、退耕還林還草以及塔裏木河放水的生態建設等方面。
張小雷説認為：進一步的打算，我們希望在農村工作、脫貧致富、農業問題上，解決新疆最頭疼的問題。我們總的想法是面向新疆需求，就是面向西部需求，就是面向國家需求（進行研究）。
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