陇东盆地是国家能源基地—陕甘宁―金三角‖的重要组成部分。近年来，急速扩大的能源开发强度与不合理的地下水资源开采导致了一系列环境地质问题如水土污染、含水介质结构破坏、塬区地下水资源枯竭等，水资源供需矛盾日益突出。陇东盆地浅层地下资源并不丰富，浅层含水系统除在庆城县以南黄土塬区富水性较好外，在其它黄土梁、峁区富水性均较差。因此，开展深层白垩系地下水循环机理研究，采用面向生态的地下水资源开发模式对实现地下水可持续开发与生态环境的协调发展具有重要的理论意义与实用价值。全文以地下水系统理论为指导，以区域水资源开发与生态环境协调发展为目标，应用区域地下水循环研究的理论和方法，以地下水循环为主线，从地下水形成演化的含水介质、水动力场、水化学场及同位素场角度，对陇东白垩系盆地地下水循环机理及合理开发进行了系统的分析研究，主要成果如下：(1)陇东盆地在早白垩世经历了两次由相对干旱一相对湿润的古气候变化过程，形成了垂向上旋回性变化显著的沉积结构。其中，洛河组和罗汉洞组地层主要是以红色粗碎屑岩为主的沙漠相沉积岩，泥质含量低，孔隙连通性好，孔隙度在20%~30%之间，富水性大于500m3/d；中间的环河组地层主要是以灰色细碎屑岩为主的湖泊相沉积岩，泥质含量高，孔隙连通性差，孔隙度在10%~15%之间，富水性小于500m3/d。因此，基于含水层的岩性、岩相古地理、孔隙度、富水性等特征，将陇东白垩系盆地地下水含水系统从上自下依次划分为罗汉洞组、环河组和洛河组等三个地下水含水亚系统。(2)通过实测数据和地下水流数值模拟对陇东白垩系盆地地下水动力学过程进行分析，陇东白垩系盆地的结构形态及岩相变化控制了地下水总的径流特征。地下水以顺层水平径流为主，径流方向总体上是由西、北、东三面向盆地中部的马莲河谷中下游一带汇集，最后顶托排泄于马莲河或流出盆地。地下水径流速度在沙漠相为主的罗汉洞和洛河含水岩组中较强（0.01~0.035m/d），而在湖泊相为主的环河组含水岩组中较弱（<0.01m/d）。相比于罗汉洞组和环河组，洛河组中地下水位变化在人类活动影响下表现最为敏感。(3)罗汉洞组地下水从西侧向东南部泾河表现为反向的水文地球化学分带现象，说明地下水除了接受西侧六盘山岩溶水的补给外，沿程还接受了大气降水的入渗补给；从补给区到排泄区溶滤作用总体不强，反映罗汉洞组水动力条件较好，地下水循环较积极。环河组和洛河组地下水从东西两侧向中部马莲河的正向水文地球化学现象指示西侧六盘山区和东侧子午岭附近是地下水的主要补给区，马莲河谷是地下水流汇集排泄区；环河组地下水从补给区到排泄区溶滤作用由弱变强，而溶滤作用在洛河组由强变弱，反映环河组水动力条件由好变差，洛河组由差变好。(4)同位素研究结果表明：白垩系地下水主要来自西侧六盘山海拔2450m以上或东侧远距离晚更新世末次盛冰期大气降水的补给，其中罗汉洞组地下水还接受了现代大气降水的补给。总体来讲，白垩系地下水径流缓慢，年径流速度小于10m/a，地下水可更新能力小。在白垩系补给河水的基流量中，罗汉洞组、环河组和洛河组中地下水所占补给量的比例分别约为34%、52%和14%。(5)从地下含水介质、水动力场、水化学场和同位素场的角度，构建了陇东白垩系盆地地下水循环模式划分的指标体系，共划分了罗汉洞组、环河组和洛河组三种地下水循环模式。其中，罗汉洞组地下水循环模式：地下水从补给区至排泄区径流速度逐渐增大，循环深度<440m，地下水占白垩系总循环量的23%左右。环河组地下水循环模式：地下水从补给区至排泄区径流速度逐渐减小，循环深度<820m，地下水占白垩系总循环量的41%左右。洛河组地下水循环模式：地下水从补给区至排泄区径流速度逐渐增大，循环深度达到1230m，地下水占白垩系总循环量的36%左右。(6)为了维持河流生态系统良性循环，定量提出了面向生态的地下水资源开发模式：积极循环带管井集中开采模式，中等循环带管井分散开采模式和弱循环带管井零星开采模式。其中，积极循环带地下水的开采模数为0.0043~0.0083m3/(m2a)，中等循环带地下水的开采模数为0.0024~0.0040m3/(m2a)，而弱循环带地下水的开采模数小于0.0019m3/(m2a)。