地下水和地表水交互作用关系是水文研究的热点领域，本论文在鄂尔多斯高原选择海流兔河开展地下水和地表水交互作用研究。首先运用Pettitt、CUSUM和RSI等统计检验方法对海流兔河水文情势变化和主要气象要素如降水、蒸发、气温以及耕地面积进行了分析。海流兔河流量可以分为1957-1967,1968-1985,1986-1991,1992-2000,和2001-2007五个阶段，从年均流量、最大流量、最小流量、流量变化幅度、周期性和流量历时曲线等方面对各个阶段进行了详细的分析，第一个阶段为近似自然状态，第二个阶段到第四个阶段由于受到水利工程建设和用水的影响，流量逐步下降，直到第五个阶段由于土地开发利用政策的变化河道流量部分恢复。经进一步分析，海流兔河水文情势变化的主要原因不是气候变化，而是受土地开发政策影响。在海流兔河支流补浪河上建立一系列地下水水位观测孔，测量河水流量的测流堰、自动雨量计、在河床中不同深度埋设温度自计仪等设备进行了一年的水位、温度、降水和流量观测。采用水力学法、温度研究法定性分析了补浪河子流域地下水和地表水交互作用关系；采用水化学和同位素法对降水时地下水和地表水相互作用进行研究，降水时河水中74.8%来自于地下水的排泄，只有25.4%的河水流量是由降水径流产生的，观测期一年的补浪河水中有96.5%来自于地下水的排泄；提出了一种利用电导率沿程变化的结合质量平衡估算地下水沿河道渗流量的新方法，经研究分析，虽然河水流量是从均一的砂层含水层渗流而出，地下水沿程渗流量仍然表现出空间分布的差异。补浪河子流域的地下水沿河道渗流量约为10.84m3/m/d，该方法适用于半干旱区以地下水排泄为主的河流，具有简便易行，受测量误差影响较小的特点。