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本论文依据全国地下水资源调查评价项目之“西辽河平原地下水资源及其环境问题调查评价”项目进行选题，论文以西辽河平原(内蒙古部分)为研究区，以地下水为研究对象，以同位素为主要研究手段并结合其它水文地质研究方法，揭示研究区内大气降水、地表水和地下水之间的相互关系，确定地下水的来源，为西辽河平原(内蒙古部分)地下水的合理开发提供科学依据。
通过对工作区地质、水文地质条件的综合研究，将西辽河平原(内蒙古部分)划分为四个三级地下水子系统，即西辽河主流三级地下水子系统、乌力吉木仁河三级地下水子系统、柳河三级地下水子系统和秀水河三级地下水子系统，并在各子系统内沿区域地下水水流方向布置5条同位素剖面，利用大气降水、地表水及地下水的同位素对水循环的计时和标记性特点，系统地研究区内地下水的补、径、排特征，即区内地下水的主要补给源是大气降水；地表水的补给源为上游河水；地下水以垂向交替为主。
利用多种方法对通辽地区大气降水氚浓度进行了恢复，特别是把人工神经网络引入到大气降水氚浓度恢复中，并利用IAEA/WMO西安站1986-1991年实测数据对各种方法恢复的结果进行了评估，结果显示人工神经网络法恢复结果精度最高，这为无资料地区恢复1953年以来大气降水氚浓度提供了一个新思路。根据所恢复的氚浓度值计算出区内各流域埋深小于20m的地下水平均年龄为41-151a；20-40m的地下水平均年龄为100-200a；大于40m的地下水平均年龄大于300a；选用四种14C校正模型对深层地下水14C年龄进行了年龄校正，确定出深层地下水年龄为2000-20000a，区域地下水侧向流速约为3m/a。在此基础上，对区内地下水的可更新能力进行了评价。