本论文是在国家自然科学基金项目<<引黄灌溉对干旱区深埋潜水的补给及环境效益〉〉研究基础上完成的。内蒙古是我国干旱区主要分布地之一,在干旱区没有灌溉就没有农业,而研究区孪井滩位于及其干旱的沙漠边缘,该区蒸发量极大,降水极少,水资源严重短缺,因此要想发展农业必须依靠灌溉。本文在查阅和总结大量的中外文献与资料的基础上,通过室内外试验和理论分析计算对孪井灌区进行包气带水分运移研究及地下水补给机制研究:首先,在灌区主要观测井内安装水位自动观测仪对灌区内地下水进行实时观测,以得到地下水位变化的最直观数据,数据表明:灌区内地下水位在逐渐升高。其次,取灌区内地下水水样,进行氢氧稳定同位素测定分析,从环境同位素角度对地下水的补给机制进行分析,结果表明:1)灌区内地下水氢氧稳定同位素总体特征一致,表明其起源一致,主要接受灌溉水和降雨补给。2)同一气候条件下,地下水中氢氧同位素特征存在空间变化特征,其在地下水浅埋区域显现出明显的同位素富集,其原因是在同一气候条件下浅埋区地下水受到的蒸发要比深埋地下水受到的蒸发强。3)地下水中的氢氧同位素特征存在季节变化特征,其在冬季氘富集、18O贫化,而夏季显现出氘贫化、18O富集。4)结合氚丰度值以及灌区内主要观测井水位埋深变化特征表明地下水中主要是早期形成的固地下水而灌溉水及现代降雨在地下水中很少。最后,用WHI Unsat2.2中的VS2DT软件以及中子仪现场观测的方法对灌溉后包气带土壤水分运移进行模拟和现场观测,分别对种植玉米和油葵的坑1和坑3进行研究,结果表明:1)由于都经过一个冬天的裸地蒸发,春灌前土壤含水率都很低,因此,春灌后包气带水分运移较慢,所以春灌后灌溉水渗漏量很少。2)经过作物生长期的数次灌水之后,使得土壤含水率较春灌前要高很多,因此玉米的五水和油葵的三水都是形成渗漏的主要因素,同时由于玉米需要灌水5次特别后3次每次灌水间隔较短为15天,而油葵灌水为3次,每次灌水间隔时间较长,因此种植玉米要比种植油葵所形成的灌溉水渗漏量要大。3)坑1和坑3都为双层地层,其上层都为砂壤土土层,而坑1下层为砂砾石层而坑3下层为粘砂土层,由于砂砾石层持水能力较差,渗透系数较大,而粘砂土层持水能力较好,渗透系数较小,因此在下层为砂砾石层的土地上种植作物,其灌溉后形成的灌溉水渗漏量要远大于下层为粘砂土的土地,所以下层为砂砾石层上的土地上种植作物灌溉水的利用率较低,而下层为粘砂土的土地上种植作物其灌溉水利用率要大。