松嫩-三江平原位于中国东北地区，是我国重要的大型商品粮基地，对保障我国的粮食安全起着重要作用。松嫩-三江平原水资源丰富，但由于缺乏控制性的大型水利工程，地表水利用率低，地下水成为主要的供水来源。经过近70年的大规模开发，已由原来的“北大荒”成为“北大仓”，在部分地区已造成地下水位下降。为保证国家粮食安全，实现粮食增产百亿斤的目标，必将增加农业用水量，如果对地表水和地下水资源利用、管理不当，将影响到生态环境和粮食生产。因此，开展地表水与地下水相互作用的研究，是高效利用水资源的迫切需要。　　本文以大规模农业开发为主的松嫩-三江平原为研究对象。根据已有研究资料，在分析气象、水文、地质等资料的基础上，通过野外调查采样和室内分析，运用氢氧稳定同位素（D，18O）、放射性同位素(T)和氟利昂(CFCs)结合水化学的方法研究了降水、地表水和地下水的稳定同位素、水化学特征;估算了浅层地下水的更新能力;研究了地表水与地下水的相互关系和转换比例;评价了地表水和地下水的灌溉水质。主要结论有:(1)根据中国大气降水同位素观测网络(CHNIP)中三江站、海伦站和长白山站2005～2009年的月降水同位素数据，当地大气降水线(LMWL)为δD=7.0δ18O-12.8(R2=0.933)。运用活塞模型，估算了水体中的氚输出曲线。(2)在三江平原，地表水和地下水的水化学类型主要为Ca-Mg-HCO3;嫩江-松花江流域水体在自然因素为主导下从Ca-Mg-HCO3类型演化为Na-HCO3型。受人类活动的影响，从Ca-Mg-HCO3类型演化为Ca-Mg-Cl型。第二松花江流域水体主要从长白山源区的Na-HCO3型，演化成Ca-Mg-HCO3型。在人类活动的影响下向Ca(Mg)-Cl(SO4)演化。(3)运用二端元模型，结合氧稳定同位素δ18O值和水化学保守离子(Cl)定量估算了地表水和地下水相互关系。在三江平原，浅层地下水对江水的补给比例占到50％以上;在松花江和黑龙江汇合处，松花江(88％)和黑龙江江水(12％)补给浅层地下水。松嫩平原嫩江沿线不同水体之间联系微弱，这与松嫩平原复杂的水文地质条件有关。在第二松花流域，局部地表水和地下水水力联系紧密;深层地下水受江水和浅层地下水补给，浅层地下水补给比例占50％以上;下游平原区浅层地下水补给江水补给比例占20％左右。运用PHREEQC定量模拟了水化学的混合过程。(4)通过氚同位素估算了三江平原为41～51年;根据CFC-12浓度估算的三江平原浅层地下水年龄为38.2～61.7年;松嫩平原浅层地下水年龄分布范围为42.1～66.1年。运用氚同位素含量和CFCs浓度所估算的浅层地下水年龄总体上接近。运用活塞流模型，估算的三江平原垂直入渗速率范围为0.07～0.63 m/年。(5)随着井灌稻面积的增加，三江平原的850农场，创业农场和友谊农场的地下水位有降低的趋势，但还未达到潜水区允许埋深。松嫩平原近20年来潜水水位普遍下降了2～5 m，一些城市集中开采区形成了较大的地下水位下降漏斗。依据灌溉水质标准，地表水和地下水都能适于灌溉，江水和水库水可直接灌溉农作物。部分浅层地下水和深层地下水由于盐度和钠含量高，在灌溉之前需过滤处理。地表水灌溉的综合收益较地下水灌溉高。本研究利用新技术、多信息耦合的方法研究了地表水和地下水转换关系，评价了水体的灌溉适宜性，为水资源可持续利用提供理论支撑。