汾河流域是黄河的第二大支流,本文利用Piper三线图、Gibbs模型、主成分分析法、相关矩阵和正向演替模型等方法,分析了汾河流域浅层地下水的水化学和氢氧稳定同位素分布特征及其控制因素,揭示了流域水循环及水质演化过程.结果 表明,汾河流域地下水属弱碱性和微硬水;优势阴阳离子分别为HCO3-和Ca2+;地下水水化学类型以Mg-Ca-HCO3和Mg-Ca-C1-SO4为主,水质整体较好,Ⅰ～Ⅲ类水占比超94％.地下水δD和δ18O平均值分别为-70.2％和-9.6％,与7～9月降水同位素值相似,指示地下水可能主要来源于该时期的降水,并发现地下水补给方式(优势流和活塞流)存在一定的空间变化.岩石风化是地下水溶质的主要来源(87％),而大气输入和人类活动相对较小,分别占8％和5％.在岩石风化中,硅酸盐岩、蒸发盐岩和碳酸盐岩对地下水溶质的贡献相当,分别占32％、28％和26％.本研究结果可为促进可持续开发利用汾河流域地下水资源提供依据.