张掖盆地位于黑河干流中游地区,是我国西北内陆、河西走廊平原典型少雨、蒸发强烈的干旱地区,同时又是西北内陆黑河流域人口和工农业生产主要聚集区,还是我国主要的种子基地。该区降水少、蒸发强烈、水资源短缺、土地荒漠化严重、水污染问题也频频出现。因此,对张掖盆地地下水水化学分布规律的研究,对当地社会经济的可持续发展和维护生态环境的平衡具有重要意义。本文在收集前人在研究区的地形地貌、地质构造、气象、水文等基础资料以及地下水化学资料、查阅国内外的相关文献、野外实地调查采集水化学样本和数据分析的基础上,对张掖盆地地下水水化学分布规律进行研究。应用surfer8.0软件生成的研究区浅层和中层的水化学样本中主要离子含量和TDS分布等值线图和应用统计学方法对不同层位样品的水化学组分的分析,分别研究了浅、中、深三层地下水的主要化学成分和水化学类型在水平方向和垂直方向的分布特征和变化规律。结果表明:研究区浅层和中层地下水TDS分布都呈现出比较明显的分带规律,自祁连山至龙首山逐渐增大。各主要离子的分布趋势是:浅层地下水中的Na+、SO₄^2-、Cl^-分布呈现出明显的分带规律,其它离子分布规律各异,中层地下水中的各离子含量普遍较浅层地下水低,NO₃^-在人类活动密集的区域含量增多。在垂直方向,地下水分异特征明显,说明地下水在垂向上的运动方向以从下至上的顶托补给为主,溶滤作用是该地区地下水化学成因的主要影响因素,且水中各主要离子含量、TDS随深度增加而下降。研究区水化学类型主要以HCO₃型为主,且沿地下水的补径排路径呈现出明显的水文地球化学分带特征。浅层地下水的水化学类型较复杂,和中层地下水相比,SO₄型水的区域明显增大,且中层地下水基本无Cl型水出现。此外,本文选取Na⁺、K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Cl-、SO₄^2-、HCO₃^-、TDS、总硬度、PH值作为相关分析、聚类分析和因子分析的初始变量,开展浅层和中层地下水水化学样本的多元统计分析。先对水化学样本进行分类,了解其大致的分布特征,进而提取出对水化学场的形成起决定作用的主因子,综合分析研究区地下水水化学成因。结果表明:影响浅层地下水化学特征的主要因素为溶滤、蒸发和混合作用;影响中深层地下水化学特征的主要是地质历史时期的形成环境和浅层地下水对其的越流补给及其对浅层地下水的顶托作用。