平朔矿区位于宁武煤田北端,是我国规模和现代化程度最高的煤炭生产基地之一。矿区露井联采范围不断扩大,深度日益增加,导致流域内水循环加快,地下水位大幅下降,涌水量不断增加,水体水质变差,生态环境问题不断凸显,成为制约矿山安全可持续发展的主要因素,也威胁着矿区生产生活用水安全。因此,系统、准确地研究矿区内不同水体的水化学状况、水体间的水力联系以及地下水位分布情况显得十分迫切,对矿区煤水协调发展、水害预防与治理、安全饮水、水资源合理开发利用具有重要的实践意义和科学价值。本文以平朔矿区所在流域为研究对象,于2020—2021年采集地表水、地下水和矿井水样品共计468组,运用水化学方法、同位素方法和数值模拟等方法,对比分析了不同水体的水化学特征、水化学类型、水化学的成因和主要控制因素、氟的时空分布特征、氟的来源及控制因素;探究了不同水体的同位素特征、时空分布特征和水循环的指示意义;构建了研究区地下水流模型,预测了采煤驱动下煤系含水层水位的变化情况。得到的主要结论如下:（1）地表水、地下水与矿井水均呈近中性至弱碱性;地表水和矿井水中优势阴离子为SO42-,地下水中优势阴离子为HCO3,Ca2+是所有水体中的优势阳离子。地表水主要水化学类型为 SO4-HCO3-Mg-Ca-Na、SO4-HCO3-Ca-Mg、HCO3-SO4-Mg-Na-Ca,矿井水为 SO4-HCO3-Ca-Mg,浅层 地 下 水 为 HCO3-Ca-Mg、HCO3-SO4-Ca-Mg、HCO3-Na-Mg、SO4-HCO3-Ca-Mg、HCO3-Na,深 层 地 下 水 为 HCO3-Ca-Mg、HCO3-SO4-Ca-Mg。水体水化学主要受碳酸盐岩等岩石风化、采煤活动以及含氟矿物的风化溶解影响,采煤和工农业等人类活动加速了不同水体间水量和水化学转换,尤其是浅层地下水。（2）水体F-浓度介于0.10—1.76 mg·L-1之间,其中,42%浅层地下水F-浓度高于国家饮用水安全限值;时空分布上,西北至东南地下水中F-平均浓度呈增加趋势,3月和8月F-浓度偏高。高氟浅层地下水化学呈现偏碱性、高Na+特征。F-富集主要受采煤活动和含氟矿物风化溶解影响,水体中方解石饱和加速了含氟矿物的风化溶解。（3）地表水和矿井水δD和δ18O夏季较冬季高。地下水δD和18O季节差异不明显。地表水氢氧同位素值沿程呈增加趋势,但局部受到矿井水的补给,出现贫化。地下水氢氧同位素值沿径流方向呈逐渐增加趋势。采煤区氢氧同位素值较非采区明显增加。受季节效应影响,在空间分布上8月浅层地下水氢氧同位素高值区域较12月明显增多。δ18O与δD关系图表明,各类水均直接或间接接受大气降水的补给;地表水在接受大气降水的补给之后受到了蒸发分馏作用的影响;浅层地下水的补给源较复杂,深层地下水由于采煤形成的导水裂隙带受到了浅层地下水和地表水的补给;矿井水受地表水、浅层地下水以及深层地下水的补给。基于氢氧同位素质量守恒原理,应用MixSIAR混合模型揭示出,深层地下水是矿井水的主要补给来源,补给比例约占61.60%—67.20%。（4）应用地下水数值模拟软件GMS,构建了地下水流模型,对研究区2015—2030年煤系含水层的地下水位进行了数值模拟和预测,研究表明:由于煤炭资源的开采,煤系含水层水位不断下降,下降幅度达0.5—12 m·a-1。越靠近采煤区水位下降越大,水位变化趋势呈现出前期下降速度较快,后期下降速度减慢,最终可能趋向于平衡。煤炭的开采也造成区域内流场的改变,出现了许多降落漏斗。随着采煤的继续进行,到2020年许多降落漏斗开始连通,导致地下水位整体下降,水资源量急剧减少。