地下水准确年龄的获取一直是水文地质学研究的热点和难点,受埋藏条件限制,水文地质参数获取困难,使得传统方法获取的地下水运移信息十分有限。环境同位素作为水体本身组成或溶解成分自始至终都随水体演化,从而成为追踪水文过程有力的工具,其中,放射性同位素14C就是估计地下水年龄最重要的手段,然而,由于地下水溶解无机碳来源复杂,如何恢复14C初始值成为地下水14C年龄校正的关键。论文针对这一问题,选取疏勒河流域为研究对象,通过分析微量元素特征以及离子相互关系,识别了研究区不同层位地下水发生的地球化学反应及其影响因子；对研究区水化学场、同位素场分析,结合水文地质条件,划分了研究区地下水典型水流系统；在以上研究的基础上,运用反向水文地球化学模拟技术,定量识别出不同地带地下水演化过程中14C浓度变化的主要反应路径及其影响程度,从而对地下水14C年龄进行了校正,主要成果如下：疏勒河流域地下水从山前隔壁带到中游细土平原区再到下游荒漠区,地下水以碱土金属离子、弱酸根离子为优势成分逐渐演替为以碱金属、强酸根离子为主。阳离子由无明显离子特征过渡到以Na++K+为主,阴离子则从HCO3-过渡到无明显特征,最后向S042-型水演化。经过主成分分析,提取了两个主成分,其方差贡献率分别为58.159%和14.621%,分别指示了蒸发浓缩作用、溶滤作用以及地下水演化的碱性环境和同离子效应。地下水87Sr/86Sr介于0.711041到0.714029,与蒸发岩特征值很接近,Sr2+分别于Ca2+和S042-具有很好的相互关系,说明研究区地下水发生了明显的蒸发岩溶解反应。结合离子相互关系,发现芒硝、石膏、岩盐、碳酸盐溶解沉淀,反向阳离子交换是研究区地下水主要的地球化学过程。根据Cl-与K+、HCO3-以及N03-关系识别出人为活动、补给水源等作用对潜水水化学演化影响较大。玉门—踏实盆地地下水稳定同位素在垂向无明显分异,潜水与承压水联系紧密,交换频繁。瓜州盆地地下水随着井深的增加,稳定同位素在潜水和承压水中呈现不同的变化规律,呈现出同位素分层特点,指示各含水层岩组垂向水力联系较弱,地下水主要以水平径流为主。敦煌盆地下游承压水同位素垂向变化与瓜州盆地相似,但是在60m深度处潜水与承压水出现重叠分布,指示了在含水层过渡地带上下含水层发生联系。瓜州水流路径GZ11-GZ10,GZ04-X01,敦煌DH01-DH03反向地球化学模拟结果显示,三条路径上均发生了阳离子交换,岩盐,芒硝的溶解反应,GZ11-GZ10路径上发生了明显的蒸发效应,蒸发因子为1.177,二氧化碳的溶解升高了地下水14C的浓度,该路径上地下水的运移时间约为740a。GZ04-X01路径上文石的溶解,Ca/Na、Mg/Na交换是促使碳酸盐变化的主要原因,该过程导致了起点地下水14C被稀释了3倍多,径流路径上的传输时间约为10281a。敦煌DH01-DH03水流路径上发生了混合作用,方解石,文石都参与了反应路径,但对地下水放射性碳影响不大,从起点到终点地下水运移经历了约12851a。研究区第四纪地下水年龄分布范围较大,从现代到数万年,大多数承压水年龄分布在3000-7000年间,反映了中全新世大暖期暖湿的气候对地下水补给的重要作用。瓜州盆地东部补给区潜水很年轻,循环速率为16.2-17.5m/a。各盆地细土平原区深层潜水从现代到2000年不等,说明深部地下水循环交替也比较迟缓。研究区承压水普遍年龄很老,从3000年到1.6万年,地下水的循环速度介于2.4-3.7m/a,更新能力较差。