红碱淖作为我国最大的沙漠淡水湖,是濒危物种-遗鸥的天然栖息场所和重要繁殖地。近年来,频繁的人类工程活动和不合理的水资源开发利用,使得红碱淖湖面面积逐渐萎缩,湖水水质恶化,生态环境严重受损,对濒危物种生存繁殖造成威胁。当前,众多研究主要集中于红碱淖湖面变化及气候驱动因素,暂无对红碱淖流域地下水循环和湖水位动态预测的研究。本论文重点关注红碱淖流域地下水和湖水位,通过野外调查、监测数据、水土样本检测,结合水化学、同位素、聚类分析、小波相干、机器学习和数值模拟等方法对流域内红碱淖湖水位动态预测、地下水水化学特征、地下水循环机理进行探讨研究,得到以下认识:1.红碱淖湖面变化可分为三个时期:1988-1998年平稳期、1998-2015年萎缩期和2015-2018年上升期。结合同时期察汗淖湖面面积和气象数据,平稳期内红碱淖湖面变化受气候因素影响,萎缩期和上升期内受气候因素和人类活动双重因素。湖滩地区地下水位与湖水位具有较高的显著性,水力联系密切。梯度提升决策树回归模型揭示气象因子中蒸发对湖水位动态变化贡献最大,而降雨相对重要性最小,该模型预测湖水位值与实测值的均方误差为0.004,动态变化一致。2.流域水化学类型为HCO₃-Ca型、HCO₃-Na型和Cl-Na型,水化学形成主要受水岩作用和蒸发浓缩作用控制。岩盐、石膏和萤石对地下水组分的贡献占主导优势,多数白云石和方解石处于沉淀状态或为反应性矿物。SOM聚类分析显示丰、枯水期地下水化学季节变化不大,9个取样点水化学特征有明显的季节变化性。3.流域内第四系地下水主要接受大气降雨补给,更新速率快,循环中受蒸发浓缩作用控制,循环深度较浅,侧向补给流域内河流,最终排泄于湖。白垩系地下水年龄较老,更新速率慢,主要接受大气降雨和流域边界侧向补给,地下水循环中水岩作用强烈,径流受侏罗系阻碍排泄于红碱淖。4.基于地下水循环特征和FEFLOW软件,建立了流域地下水数值模型,水均衡项显示地下水系统总补给量为33464.44×10⁴ m³,总排泄量为13807.8×10⁴ m³,模拟期内地下水排泄红碱淖湖水量为546.2×10⁴ m³。