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由于地下水系统存在于地下的多孔介质中，具有隐蔽性以及复杂性，这就使我们不能够直观、全面的给予诠释。在水文地质的发展过程中，水文地质学家们曾经尝试了各种方法来研究地下水系统，但收效甚微。地下水作为一种环境信息变化的载体，我们可以基于地下水系统理论，利用各种手段和方法提取复杂的各个方面的信息来减少其不确定性，也可以更好的帮助人们准确直观的了解其真实的面貌。本文以吐鲁番盆地地下水系统为研究对象，融合现在主流的技术手段和常规水文地质分析，较为真实的还原了该地区的地下水循环规律，并对该地区的水文地质条件做出了较为详细的剖析。吐鲁番盆地位于我国西北内陆的新疆维吾尔自治区，其独特的地理位置形成了其独特的暖温带干旱荒漠气候，该地区的蒸发强烈，降水稀少，气候干燥。在无降水补给的内陆盆地地下水循环的方式值得探讨。本文利用已有的资料，对该地区的水文地质条件进行了充分的分析。利用GOCAD软件构建了该地区的三维地质和三维水文地质模型，运用GMS软件对研究区进行了地下水数值模拟，并选取了典型剖面进行了深入研究。最后根据内陆盆地的地下水循环的方式讨论了含水层厚度改变条件下地下水循环的特点。结论如下：（1）运用GOCAD软件模拟了研究区的三维地质模型，并运用序贯高斯模拟计算了该地区的水文地质模型，结果和实际情况较为符合，可用于水流模型的计算。（2）利用GMS软件计算了该地区的地下水资源量，并预测了20年后地下水的水位变化，研究指出按照现有的水均衡模式计算，20年后地下水位最高下降13m，由于该地区的地下水开采主要用于农业灌溉，所以基本不会导致该地区绿洲面积的减少。（3）典型剖面的水流模拟显示，该地区的水流循环可分为局部循环、中间循环和区域循环，局部循环主要发育在北盆地，吐鲁番盆地北盆地和南盆地的水力联系由区域循环构成，其水量很小，仅占水量总循环的3.72%，且循环周期长，该部分地下水一旦污染将很难修复。