天山北麓地区土地、矿产资源丰富,工农业发达,是自治区的经济核心。由于该区地处亚欧大陆腹地,属典型的大陆干旱性气候,区内水资源时空分布不均,生态环境极为脆弱,水资源问题成为制约该地区经济发展和生态环境修复的主要因素,而区域水资源评价的核心就是三水转化关系的问题,因此,本论文依托于中国地质调查项目“准噶尔盆地地下水资源及其环境问题专题研究”,运用环境同位素对该地区的水文地质特征和三水转化关系进行了研究,其成果对准噶尔盆地的地下水资源评价及合理开发利用、表生生态环境保护具有重要意义。主要研究成果如下:1)通过对同位素的分布特征及δD—δ¹⁸O关系研究,确定了各水体间的相互关系及地下水的补给来源;运用同位素的高程效应和同位素的混合比例计算了地下水的补给带高程及各水体间混合比例,进一步定性和半定量的阐明了地下水的补径排关系。2)通过地下水中氚和¹⁴C含量采用多种模型计算出了地下水的年龄。从山间洼地经冲洪积扇潜水到细土平原区承压水,地下水氚年龄由50年增至200年以上,¹⁴C年龄由小于5千年变为大于1万年,结果变化趋势一致,表明地下水在含水层中径流条件逐渐变差,进一步定量化的表征了地下水的径流条件。3)通过地下水中氚含量计算了地下水的更新速率,得出从山前潜水到细土平原承压水其更新速率由5%降至0.2%以下,与地下水年龄变化趋势一致,为三水转化研究奠定了一定基础。4)运用同位素方法以水文地质为基础分析了玛纳斯河流域的三水转化规律。在水资源的形成区山区,地下水主要为高山冰雪融水补给和降雨直接入渗补给,所占比例为29%和71%;山间洼地主要为地下水向地表水的转化,转化比例为46%;冲洪积扇为地表水向地下水的转化,比例为70%;细土平原区三水转化为地下水→地表水→大气水的垂向转化,地下水向地表水的转化比例为77%,地表水向大气水的转化比例为25—41%。研究成果对合理利用该区水资源具有重要指导作用,对三水转化研究具有理论和实际意义。