芦草沟盆地位于中亚水塔天山西段地区，新疆伊犁盆地西北部，霍城平原上游的东北部，区内气象水文条件具有独特的异于西北典型干旱区的“孤岛效应”特征。天山构造带山前地段的构造运动建造了芦草沟盆地内复杂的水文地质条件，同时区内丰富的地下水资源对于芦草沟盆地和霍城平原地区具有重要的作用。但是，由于近些年区内经济的迅速发展，加剧了研究区的水资源需求，人类的农业生产活动也在进一步影响着区内的地下水循环。因此，开展芦草沟盆地地下水循环模式研究显得尤为重要，本研究不仅有助于科学认识盆地内地下水循环模式，而且可为区内地下水资源的开发利用保护提供科学依据。　　本论文依托于西安地质调查中心《伊犁河谷西部平原区1∶5万水文地质调查》项目，以芦草沟盆地作为主要研究区，通过对研究区水文地质条件、不同水体的水化学、同位素特征和水动力条件等分析，研究了区内不同水体同位素水化学时空演变特征、地下水系统划分和地下水循环特征，揭示了芦草沟盆地的地下水循环模式。具体研究成果如下：　　(1)研究区由上游至下游含水层结构由上游单一巨厚结构变至中游的双层结构再到下游的多层互层结构，在上游地区各地表水系基本控制该流域范围内含水层结构的变化发展;在中游地区含水层结构由水动力条件和基底第三系地层隆起的共同控制，呈现出含水层厚度相对变薄和出现双层结构;在下游地区各流域含水层相互混杂使得含水层呈现多层互层结构，粘土层出现频率增多。　　(2)通过对研究区不同水体水化学的时空变化特征分析可知：丰水期相对于枯水期各水体水化学离子含量较高;由上游至下游地区，不同离子的含量逐渐增加，上游地区TDS为100～300mg/l，水化学类型主要以HCO3-Ca和HCO3-Ca·Mg为主，中游地区为200～500mg/l，水化学类型以HCO3-Ca·Mg和HCO3·SO4-Ca·Mg为主，下游地区为400～1000mg/l。水文地球化学演化分析结果表明研究区各水体主要受岩石因素控制和蒸发因素等影响;地下水在运移过程中发生了一系列的溶解、离子交换等水化学作用。　　(3)研究区当地降水线为y=8.35x+12.82，蒸发线为y=5.73x-15.06，全部水体氢氧稳定同位素祖成均位于降水线的上方且接近于当地蒸发线，说明研究区各水体主要来自山区降水和经过蒸发影响的冰雪融水补给;丰水期各水体氢氧稳定同位素相对于枯水期较为富集;泉水的氢氧稳定同位素相对其他水体较为贫化。　　(4)本文通过分析2013年、2015年和2016年三年的水化学、同位素特征和地下水流场空间分布特征，将芦草沟盆地划分为伊车嘎善地区地下水系统、大西沟地下水系统、大东沟地下水系统、果子沟地下水系统和萨尔布拉克地下水系统。　　(5)芦草沟盆地地下水主要接受大气降水、山区降水和冰雪融水混合而成河水和大面积的农田灌溉水补给，接受补给的地下水由东北向西南方向再转向正南方向流动，由于受到第三系地层隆起和含水层多层结构的影响，出现大量泉群排泄地下水，各泉群又汇集为泉集河向下游流动过程中补给地下水，最终地下水继续向南径流流出盆地。与其他盆地地下水循环模式对比可知，芦草沟盆地与其他盆地既存在共性，又有一定的差别，具有自己独特的地下水循环模式。