巴丹吉林沙漠为中国第二大沙漠,其独特之处在于该沙漠东南部沙山的相对高度之大及湖泊数量之多是世界上其它地区沙漠所不能与之相比的。巴丹吉林沙漠沙山-湖泊区湖泊水和沙层水的来源问题一直存在较大的争论。我们在该地区2010、2011、2015年及2016年的野外调查中新发现的地表超渗径流侵蚀地貌、沙层水分渗出现象、沙山径流物理沉积物及其构成的扇形地貌、沙山径流化学沉积次生盐、沙山背风坡基部下降泉、湖泊周边地下水溢出带、沙山植被条带和植被斑块等自然现象均在不同程度上指示了该地区具有水分正平衡的特征,大气降水、沙山包气带水、地下水和湖水之间存在转化关系。因此,本文中通过对这些自然现象的识别,进一步开展了沙山包气带沙层含水量及粒度测定、风沙土饱和水分入渗实验、风沙土田间持水量测定、风沙土优先流染色示踪实验和径流物理沉积沙层孔隙水与下降泉泉水氢氧同位素测定等实验工作,研究了降水、沙山包气带水、地下水和湖水之间的转化机制。在此基础上,构建了该地区沙山-湖泊系统水循环模式,并针对沙山和湖泊分别进行了水量平衡估算。本文中所获得的主要结论如下:1)新发现的沙山洼地和干湖盆边缘地表超渗径流侵蚀地貌指示了该地区存在有利于降水对沙山构成补给的较大强度降水过程。新发现的沙山斜坡沙层水分渗出现象、径流物理沉积物及其构成的扇形地貌和径流化学沉积次生盐表明该地区接受降水补给的沙山包气带水分能够以侧向流的形式出露地表构成地表径流。径流物理沉积物及其构成的扇形地貌和由碳酸盐和硫酸盐组成的径流化学沉积次生盐的出现均表明该地区包气带侧向流出露地表构成地表径流并非偶然降水事件造成的,其发生具有长期性。2)湖泊周围出现的非连续分布地下水溢出带表明湖泊周围的地下水在部分地段具有富集产流的特征,沙山背风坡基部下降泉的出露为部分地段地下水的富集产流提供了有力证据,降水在沙山不同区域对地下水的入渗补给差异是导致地下水在部分地段富集产流的原因。沙山植被斑块与条带的发育指示了该地区降水补给的沙山包气带水在向沙山深部运动的过程中产生了一定程度的富集及侧向流动,补给了沙山植被条带与斑块发育处的沙层水,进而维持了植被条带与斑块的长期发育。3)沙山斜坡径流物理沉积物出现处的沙层最高含水量约在3.5~8.0%之间,平均值为6.5%。沙山包气带沙层水分3.3%的含量仍能出露地表构成地表径流维持部分沙质地表持续湿润。沙山包气带沙层粒度组成在空间上具有很强的变异性,粗粒层和细粒层交替变化明显并且存在较厚的粗粒层和细粒层。细粒层中的细砂或更细的成分降低了沙层水分的入渗率,使得细粒层具有相对的隔水性,进而导致包气带水分在运动过程中发生聚集产流。4)接受降水补给的包气带沙层水在田间持水量仅有约3.2%的风沙土中部分以重力水的形式存在。风沙土中的水分因沙层粒度变异能够发生优先流运动。风沙土中含量超过3.2%的重力水及优先流的发生,不仅有利于降水快速地入渗补给沙山水而且有利于沙山水分快速地向沙山基部运移补给地下水和湖水。5)该地区单次降水量超过15mm的较强降水过程、干沙层抑制蒸发、风沙土低的持水性和高的渗透性、植被稀少耗水少、包气带沙层重力水和包气带水分优先流运动共同为该地区降水补给沙山水进而补给地下水和湖水提供了不可缺少的重要条件。6)沙山斜坡径流物理沉积沙层孔隙水和沙山背风坡基部下降泉泉水的氢氧同位素组成具有同源性,其均来自于沙山包气带,这有力地证明了该地区接受降水补给的沙山包气带水已对该地区地下水和湖水构成了补给。该地区径流物理沉积沙层孔隙水-28.9‰的氘盈余值比地下水低,强烈的蒸发分馏作用是导致氘盈余值低的原因。7)该地区大气降水在经过蒸发、蒸腾及地表径流损失之后确实还有剩余水分补给沙山包气带水、地下水和湖泊水,水循环途径表现为大气降水-沙山包气带水-地下水-地表水的转化过程。大气降水每年约提供2.4×108m3的水量补给沙山水,这一水量相当于年降水量的12.2%。湖泊每年的蒸发消耗量约为4.8×l07m3。仅从水量的角度来看,该地区大气降水对沙山水的年补给量足以维持湖泊的蒸发消耗及长期存在。