城镇规划、资源开发利用以及塔里木河等问题与新疆可持续发展密切相关，中科院新疆生态与地理所副所长张小雷致力于这些课题的研究，为推进新疆可持续发展战略的实施做出了突出贡献。
城市地理是张小雷的一个重要研究领域，在攻读硕士研究生、博士研究生期间，就完成了《新疆撤县设市预测与规划》的报告。此后，张小雷又完成了《新疆城镇体系规划》，为新疆县域、地州、跨地州规划提供了新的理论方法、基础路线和工作方法。目前张小雷担任了2000年到2020年 “自治区城镇体系规划纲要”课题组组长。
新疆是世界上离海洋最远的地区，水资源的开发利用是张小雷的另一个研究重点。他主持完成的“新疆国民经济发展与生态环境需水量研究”，预测出20年后新疆的对水资源的需求情况。张小雷撰写致自治区人民政府的“合理开发、加强保护、优化管理、实现塔里木和流域可持续发展”的建议书，其中大量内容被自治区“塔里木和流域水资源管理条例”所采用。张小雷也成为中科院知识创新重大项目“塔里木河下游荒漠化防治与绿洲生态系统管理试验示范”的首席科学家。这个项目涉及到发展绿洲高效节水农业、退耕还林还草以及塔里木河放水的生态建设等方面。
张小雷说认为：进一步的打算，我们希望在农村工作、脱贫致富、农业问题上，解决新疆最头疼的问题。我们总的想法是面向新疆需求，就是面向西部需求，就是面向国家需求（进行研究）。
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