在西北干旱半干旱内陆河，地下水资源不仅是珍贵的主要饮用水，更是重要的环境驱动因子，对社会经济的可持续发展至关重要。过去几十年，由于人类活动，尤其是与农业灌溉相关的大规模水资源开发，加上水资源短缺，黑河中游流域地下水系统时空分布特征也发生了很大变化。因此，研究地下水系统演化及其驱动机制对黑河流域水资源可持续管理非常关键。　　本文旨在揭示黑河中游流域地下水系统演化过程与机制，探索土地利用变化及其地下水水文效应，认识地下水循环转换的规律。在全面概述国际、国内及黑河流域水资源相关研究进展的基础上，深入分析了黑河流域地表水资源在中下游间及中游内部渠系田间再分配的现状、存在的问题及其后果;在基本了解近30年不同区域地下水水位时空分布变化的同时，基于GIS、地统计Kriging插值技术提取了地下水水位降深空间分布，结合达西定理扩展的储量估算方法估算并分析了地下水储量变化;利用土地覆被动态度和转移矩阵评价了整个中游流域土地利用类型在数量和转移方向上的变化，并结合地下水模拟结果初步评估了土地利用变化对地下水位、地下水补给和排泄主要因子的影响;在地下水系统建模方面，根据地质、水文地质状况构建了研究区的地下水概念模型，并基于三维有限差分原理利用Modflow-2000将概念模型转化为数值模型，模拟了地下水资源变化。结果表明:　　1.近30年黑河中游地下水资源演化在时空上表现出很大的异质性，其演化过程可分为三个阶段:1985～1997年匀速下降阶段，1998～2004年加速下降阶段，2005～2013年减速下降阶段，呈现下降和回升两极发展趋势。冲洪积扇群带地下水最大下降达17.41m，而黑河干流沿岸地下水位最大回升3.3m，地下水埋深普遍增加了1.0～3.0m。张掖盆地地下水位下降幅度高于酒泉东盆地，1985～2013年整个张掖盆地总地下水储量减少了47.52×108m3，年均减少1.64×108m3。其中，河水井水灌区年平均地下水位降深达0.20 m·a-1，累积储量约减少了37.48×108m3，占整个盆地总减少量的78.87％，地下水资源严重亏缺。　　2.从土地利用变化的数量、速度和转化方向进行了分析，发现人工绿洲区张掖盆地耕地面积变化最突出。1990～2010年，耕地总面积从285.02×104亩增加到359.10×104亩，增长了25.99％;土地利用动态度从1.26％减小为0.97％，说明耕地扩展得到了一定的限制;分水前耕地增加以开垦未利用土地资源为主，而分水后新增耕地资源主要来源于未利用土地、林地、建设用地。土地利用变化对地下水位的间接扰动作用非常大，对降水和渠系入渗补给影响较大，对田间入渗补给和潜水蒸散发量影响不明显。　　3.通过地下水模型模拟，发现不同应力期地下水的流向基本与地表水流向一致，酒泉东盆地、张掖盆地冲洪积扇中上部及河流入渗补给地下水地带，地下水流速增大，平原区及北山山前流速基本没有变化;从地下水地表水交互因子看，1995-2009年，降水入渗补给从0.946×108m3减少为0.591×108m3，渠系入渗补给从7.98×108m3增加到8.29×108m3，田间灌溉水入渗补给从2.37×108m3减少为2.13×108m3，蒸散发量从6.2×108m3减少为2.69×108m3，地下水开采量从1995年的1.74×108m3快速增加到了2002年的5.03×108m3，自2003年地下水开采量增速减缓。地下水模型较好地再现了中游流域及山丹-马营盆地无数据区的地下水系统及各补、排交互因子的变化规律。　　4.人类活动对地下水系统的影响逐渐掩盖了气候变化的影响成为黑河流域地下水系统演化的主要驱动因素。水资源分配不均衡是地下水系统扰动的根本原因，耕地扩展是地下水系统演化的主要扰动因素之一，而地下水开采则是地下水系统变化的加速器。扩耕增采地下水加速了地下水位/水量下降，而限耕限采地下水使地下水位/水量下降速率减缓。地下水系统及地下水地表水交互转化的自然功能在退化，急需恢复地下水盆地的天然交互过程。　　针对地下水系统演化过程中存在的问题，提出了优化分水方案、地下水盆地恢复等策略，也对论文在撰写过程中存在的不足作了总结，对下一步需要展开的工作进行了展望。