红层是炎热干旱古气候环境条件下形成的陆相碎屑岩沉积层,因外观以红色为主而得名。我国的红层主要分布在西南地区、华中、华南和西北地区,以中生代、新生代地层为主。四川红层盆地广布中生代侏罗系、白垩系红色砂、泥岩,因其完整连片的广泛出露及层序完整的巨厚沉积,成为我国最具代表性的红层地区之一。该区域同时也是四川省主要农业经济区。区内水资源相对匮乏,气象干旱频繁发生,生产生活用水供需矛盾十分突出。为解决红层丘陵区农村人畜饮用水困难,四川省人民政府与国土资源部开展部省合作,在四川红层地区17市105个县11.8万平方公里的区域内实施“找水打井”工程,累计成井213万口,惠及缺水农户792.6万人。由于之前一直将四川红层区视为“地下水资源贫乏、在地层岩性、地形地貌、地质构造有利的局部地段富水的贫水区”,目前红层井所开采的浅层地下水极少被规模开发利用,相应的水化学成分研究更无从谈起。在如此大区域的范围内分散、断续式开发浅层地下水,所获取的控制性水样分析数据成果数以千计。通过各种水文地球化学研究方法,深入分析总结这些成果,不仅可为“红层井”的安全、可持续利用提供水文地球化学依据,还可填补红层浅层地下水区域性研究方面的空白,从应用层面丰富以水质分析测试数据为基础的水文地球化学研究方法,为其它红层地区找水打井工程提供研究评价思路及方法借鉴。本文以四川省红层丘陵区地下水调查与开发利用规划项目为依托,开展四川红层地下水水化学特征、形成机制研究及地下水资源开发工程性适宜性评价。在对四川红层区气象水文等自然地理、地质、水文地质条件及浅层地下水类型、特征进行整理分析研究的基础上,使用基于MAPGIS和Access的四川红层地区地下水开发利用空间信息系统平台,结合描述性统计分析与Piper图解分析方法,从所开采地下水的主要类型出发,具体分析研究其在主要地质背景分区或各个市级行政区内浅层地下水常量离子、TDS、水化学类型和pH值、硬度等水化学成分特征及空间分布规律；综合运用相关性分析、因子分析、聚类分析、离子比例系数和饱和指数计算的方法,从所开采地下水的主要类型出发,具体分析研究其在主要地质背景分区或各个市级行政区内的水化学特征及形成作用；使用方差分析方法对地下水水化学特征的地质环境控制作用做定量分析研究,确认不同地质条件是否对水化学成分特征存在着显著性影响；基于前述水化学研究成果进行四川红层区地下水资源开发工程适宜性评价。论文的主要创新性研究成果如下：(1)通过大量红层地下水水质分析成果的水化学成分特征、分布及形成作用、控制因素的全面系统研究,既获得了填补红层浅层地下水区域性研究方面空白的水化学研究成果,同时又为红层井的使用维护提供水文地球化学依据；所形成的空间信息系统、数理统计、水文地球化学等多种方法手段的综合分析研究体系,可为其它红层地区找水打井工程提供研究评价思路及方法借鉴。(2)通过对四川红层区数千组控制性水样水化学成分测试分析数据的统计、分析,获得了对区内风化带裂隙水、溶蚀孔洞水和层间承压水水化学特征及分布规律的认识：包括主要阴、阳离子及相对高值分布区；TDS水平方向及垂直方向分布规律；主要水化学类型及分带分区特征。(3)通过数理统计分析、Piper图解、离子比例系数和饱和指数计算确认四川红层区内各类浅层地下水的主要形成作用、补给来源及主要控制因素,认识到四川红层盆地浅层地下水水化学类型具有明显的地域性特征,且与地质环境背景基本吻合,反映出地貌单元、岩性岩相对水化学成分特征的控制作用。基于红层各典型区的地层岩性、地貌单元单因素方差分析,获得了四川红层区不同区域地质环境条件对地下水水化学特征差异性控制的定量认识。(4)从区内地下水水化学成分特征、分布及形成作用、控制因素的研究角度,提出水资源开发工程适宜性评价的新思路。