鄂尔多斯盆地是一个地跨陕、甘、宁、内蒙古四个省(区)的大型沉积盆地。都思兔河流域位于鄂尔多斯盆地西北部,行政区划隶属于内蒙古自治区鄂尔多斯市鄂托克旗。前人通过多种手段从某一局部或某一侧面研究了都思兔河流域地下水系统,还未从流域角度研究都思兔河流域的地下水循环规律及地下水开发利用所引起的生态环境效应。本文以鄂尔多斯白垩系系盆地都思兔河流域为研究区,应用现场水文地质调查、水文地质钻探及抽水试验、Packer系统定深取样技术、水化学及同位素等多种方法,获得了都思兔河流域最新的地下水流场、不同深度地下水水化学场资料。在此基础上综合利用地下水动力学、水化学及同位素方法对都思兔河流域不同级次的地下水循环深度进行厘定,进而得出区内地下水的循环模式；利用研究区不同深度的地下水水化学测试结果,进行地球化学特征定性分析,通过分析浅层、中层地下水的水化学空间分布规律,典型水流路径上地下水水化学组分沿程变化特征,研究不同深度地下水的循环规律；并研究了地下水开发利用所引起的生态环境效应,提出了地下水资源的保护措施。都思兔河流域含水层系统可分为第四系风积、冲湖积砂层孔隙含水层系统和白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统,而白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统是都思兔河流域地下水含水层系统的主体,包含有罗汉洞组含水层、环河组含水层、洛河组含水层三个含水层子系统；都思兔河流域地下水的天然补给源主要为大气降水入渗补给；地下水排泄方式主要有潜水蒸发蒸腾排泄、地下水向河流溢出排泄、人工开采排泄及侧向断面径流等,潜水的蒸发蒸腾是最主要的排泄方式；区内地下水的动态类型分为入渗-蒸发型、入渗-径流型及入渗-开采-径流型根据Packer系统及分层试验孔取得的地下水水化学及同位素的空间变化特征分析,结合水动力的空间变化特征分析,都思兔河流域埋深200-250m为浅层地下水循环与中层地下水循环的分界带,埋深600m为中层地下水循环与深层地下水循环的分界带。浅部循环模式：地下水交替强烈,更新能力强,浅层地下水的年龄均在50年以内;中部循环模式：影响宽度在40-80km左右,是地下水的较积极交替带,水量较丰富,地下水年龄一般小于5000年,局部为5000-20000年之间；深部循环模式：循环的深度达1000m。地下水的径流交替十分缓慢,地下水的14C年龄一般13000-15000年,在地表分水岭地区小于13000年。从区内中、浅层地下水水化学的水平分带规律来看,中、浅层地下水交替积极,地下水化学场水平分带明显。地下水反映了区内地下水的补排条件,即研究区东部及北部地势较高,水位埋深相对较大,水力坡度较陡,地下水交替积极,水岩相互作用不够充分,为地下水溶滤带；随着地下水逐渐向下游流动,受蒸发浓缩作用及阳离子交换等水岩作用影响,水岩作用充分,TDS含量不断增大,地下水中的可溶性含盐量增高,形成高矿化度地下水,水化学类型主要为SO4·Cl型水,在布隆庙以西区域形成排泄区。通过分析浅层、中层地下水的水化学及同位素空间分布规律,典型水流路径上地下水水化学组分沿程变化特征,得出浅层地下水、中层地下水均是向都思兔河汇流,都思兔河流域的地下水为一向中心汇流的径流特征。与浅层地下水比较,中层地下水经历了更为复杂的演化过程,发生了更强烈的水岩作用。在分析区内生态环境现状的基础上,结合植被类型、植被生长的适生水位、植被分布特征及地下水位埋深条件将区内现状生态环境划分为生态环境相对脆弱区、生态环境一般脆弱区、生态环境中等脆弱区及生态环境严重脆弱区。采取优选的地下水的开采方案,预测开采20年后,区内地下水流场未发生较大变化,区内未形成明显的降深漏斗。三北羊场、查汗台阁及嘎沙图三个拟选水源地地下水开采对生态环境影响的敏感程度不明显；而包乐浩晓、巴彦布拉格及好勒保勒吉拟选水源地地下水开采地下水位埋深增加幅度不大,相互影响较小。拟选水源地地下水开采对都思兔河流的径流量影响较小。由于研究区内生态环境比较脆弱,因此,在能源开发的同时应加强对地下水资源的保护。在确定合适的开采原则基础上,控制开采量,加强水源地保护。