本文立足于水文地质与岩土工程领域的前沿性科学问题，以太原盆地为例，系统开展干旱区盆地尺度地下水循环模式与水-岩作用的课题研究，共取得如下几个方面主要成果与认识： 1．系统提出盆地尺度地下水循环模式框架体系，即把盆地水文地质结构特征，地下水形成类型，多元水转化关系，地下水流动模式，地下水更新能力作为盆地地下水循环过程描述和评价的主要内容。在地下水循环研究理论方面实现了新的创新与突破。 2．通过建立多条水化学同位素剖面，集成应用水化学统计、水文地球化学模型和环境同位素特征分析与测年技术，并创立了微量元素示踪分析方法，对盆地地下水循环演化特征及水-岩作用机理从定性、定量两个方面展开研究。在研究技术方法上具有一定的创新性。 3．提出了盆地孔隙水三种成因类型：浅层现代水，为现代大气降水利地表水补给形成，补给年龄在3～60a之间：深层古水，为核爆以前补给形成，或第四系冰期补给形成的地下水，形成年龄在13000～21000a之间：混合水，是深层古水与浅层现代水混合形成，平均形成年龄在10～300a．之间。 4．研究了盆地多元水(孔隙水与周边岩溶水、砂岩裂隙水)的定量转化关系：太原市区以北地区岩溶水补给量占盆地孔隙水总补给量的30％以上；盆地东侧大部分地区以裂隙水补给为主，其中文水东南至平遥一带裂隙水补给量较高，占总补给量的60％以上。 5．揭示了盆地地下水更新性变化规律：一是随着地下水埋深的加大，地下水更新能力逐渐变弱；二是盆地北部地下水更新能力较强，而自太原小店区向南盆地地下水更新能力逐渐变差；三是盆地边缘靠近基岩山区的区域地下水的更新能力较强，越向盆地中心地下水的更新能力越差。 6．发现了盆地浅层高氟水形成的两种水-岩作用机制：F-离子浓度1-2mg/1的高氟水主要与浅层地下水的蒸发浓缩效应有关；F-离子浓度大于2mg/1的高氟水主要由地下水对含氟矿物与盐分的溶解所致。