伊犁河谷西部平原位于我国新疆西北部伊犁哈萨克自治州境内,是丝绸之路北线和新亚欧大陆桥的要道,在国家实施“一带一路”经济战略部署上具有及其重要的地位,经济发展与生态文明建设离不开水资源的支撑。本文依托于伊犁河谷西部平原区1:5万水文地质调查项目,选择伊犁河谷西部平原区为研究区,通过野外调查,结合水动力学、水文地球化学、数值模拟等多种方法,选择四条具有不同地貌特征的典型剖面,分析了伊犁河谷西部平原区区域及典型剖面水化学分布特征,采用主因子分析法、离子比值法分析了水化学成分的形成原因,通过地下水中³H和¹⁴C的含量确定了地下水年龄,利用地下水数值模拟方法揭示了典型剖面地下水流系统的循环特征,具体结论如下:（1）研究区独特的水文地质条件尤其是地貌条件是影响该地区水化学演化及水循环特征的主要因素。从山前到伊犁河含水层结构由单一潜水含水层结构逐渐变为潜水-承压水多层结构。地下水从山前向伊犁河流动,排泄于伊犁河。（2）研究区地下水中主要化学离子为HCO₃^-、SO₄^2-、Ca²⁺、Mg²⁺,且90%的地区地下水TDS含量小于1g/L。受采矿等人类活动和蒸发浓缩作用的影响,风积黄土丘陵、山前冲洪积砾质平原和河流冲积平原部分地区地下水TDS含量大于1g/L。研究区大部分地区地下水中总硬度含量小于300mg/L,属于软硬水。PH值均小于8.1,呈弱碱性。（3）通过研究典型剖面地下水化学的演化特征发现:研究区不同地貌单元条件下地下水化学特征存在空间差异性,并沿地下水流动方向呈现一定的规律。1-1′剖面地下水化学类型呈现SO₄-Ca·Mg→HCO₃-Ca·Mg→HCO₃·SO₄-Ca·Mg演化特征,随着深度的增加Na⁺含量呈现逐渐增加的趋势;2-2′剖面地下水化学类型呈现SO₄-Na·Ca→HCO₃·SO₄-Ca·Mg演化特征,随着深度的增加SO₄^2-含量呈现逐渐减小的趋势;3-3′剖面地下水化学类型呈现HCO₃·SO₄-Ca·Mg·Na→HCO₃·SO₄-Ca·Mg→HCO₃·SO₄-Na·Mg演化特征;4-4′剖面地下水化学类型呈现HCO₃-Ca→HCO₃·SO₄-Ca·Na演化特征,水化学类型的形成主要受水岩作用、蒸发浓缩作用和人类活动作用的控制。（4）由³H同位素研究结果表明:从山前到伊犁河潜水中³H含量总体上呈现先增大后减小的趋势。在风积黄土丘陵、山前冲洪积砾质平原潜水中³H含量大于4TU,主要以现代水为主。在风积沙漠潜水中³H含量介于0.7-4TU之间,主要为核爆以前产生的地下水与现代水的混合水。在冲洪积细土平原潜水中³H含量小于0.7TU,主要为核爆以前的地下水。河流冲积平原中的潜水与河流水力联系密切,³H含量大于4TU,以现代水为主。由¹⁴C同位素研究结果表明,山前冲洪积砾质平原深层承压水年龄在10000a以上,河流冲积平原和部分冲洪积细土平原靠近河流的承压水较为年轻,年龄大约在4000a左右,其余冲洪积细土平原深层承压水年龄6000-8000a之间。（5）二维地下水稳定流数值模拟结果表明,不同地貌单元条件下地下水流系统循环特征不同。根据其循环特征将地下水循环系统划分为浅层循环系统和深层循环系统,并划分出其对应的三个径流带:强径流带、中等径流带、弱径流带。结合水化学、同位素、数值模拟研究结果,总结出伊犁河谷西部平原区三种典型地下水循环规律:双层结构二级排泄地下水循环规律、双层结构一级排泄地下水循环规律、单层结构一级排泄地下水循环规律。