靖边地区位居鄂尔多斯盆地中部,是国家能源重化工榆林基地的重要组成部分和中国西部的投资热点地区;区内生态环境脆弱、水资源短缺、水质比较复杂、水环境状况不佳。因此,开展靖边地区水化学演化规律研究,对保证当地经济的可持续发展、缓解水资源短缺矛盾、保护水资源与水环境等具有重要意义。本文在收集整理分析资料已有的水文、气象、地质、水文地质、水化学与同位素资料和前人研究成果以及野外调研、采集和分析测试样品的的基础上,通过综合水文地质分析,区内含水层系统由第四系含水层、白垩系下统的环河组含水层和洛河组含水层组成,其底界为侏罗系安定组,第三系为第四系和白垩系之间的相对隔水层;地下水径流为不同层次、不同规模、不同深度的浅部与局部流动系统和深部的区域流动系统组成的复合流动系统。通过水化学特征分析,研究区的地表水和三个含水层的矿化度大部分小于1g/L、以重碳酸盐型水为主;通过同位素特征资料分析,区内地表水和地下水均源于大气降水,白垩系地层水中还有少量的核爆后的雨水入渗,研究区白垩系地层基本不存在古沉积水;运用水文地球化学理论、方法和模型,对白垩系地下水组分存在形式和矿物饱和指数进行了计算,同时沿地下水流向对白垩系含水层进行了反向地球化学模拟,模拟结果显示,在不同含水层的地下水流方向上,石膏的溶解和阳离子交替吸附作用中Na~+的解吸、岩盐的溶解占主导作用,而方解石、白云石等矿物在不同的水流路径上对地下水化学成分都有不同的影响。本文首次开展了降水、地表水与地下水相结合的水化学分布与演化规律研究。对解释地表水与地下水相互作用机理以及各含水层地下水相互作用关系的研究,具有重要的价值。在地表水和地下水的水化学分布与演化规律研究的基础上,制定了相应的水资源与水环境的保护措施,成果可为地下水环境的承载能力和地下水合理开发利用等的研究提供依据。研究成果可以为其它相似地区的研究提供一些经验。